我国电力行业面临三重挑战
中国科学报
■刘吉臻
当前,新一轮能源革命正在全球范围深入推进,开发利用新能源、推动绿色低碳转型已成为世界各国应对气候变化、保障能源长远安全的共同选择。立足能源安全新战略和“双碳”目标,我国也在持续推动能源结构调整,加快构建以新能源为主体的新型电力系统。
经过多年持续建设,我国电力事业实现跨越式发展,多项指标稳居全球首位。但在看到亮眼成绩的同时,我们也不能忽视转型路上的深层次矛盾,多重挑战的叠加也需要我们认清形势、找准路径,稳妥有序推进能源电力高质量转型。
电力行业的三重挑战
从宏观上看,我国能源的保供根基持续夯实,能源结构不断优化。2025年,我国一次能源生产总量达到51.3亿吨标准煤,一次能源消费总量达61.7亿吨标准煤,能源自给率保持在80%以上。其中,煤炭消费占全球一半以上,非化石能源消费占比提升至21.7%,达到并高于世界平均水平。
具体到电力领域,我国已建成世界规模最大的清洁能源供应体系。在技术装备领域,我国已形成完整自主的产业链条,多数核心装备不再受制于人。火电、电网、新能源等主流装备实现国产化,支撑庞大电力系统稳定运行。
成绩来之不易,但转型之路也不轻松。对照“双碳”目标和新型电力系统建设要求,我国电力行业面临三重挑战,这也是我们推进能源转型必须直面的现实难题。
首先,电力需求持续快速增长,增量叠加存量替代,转型任务异常艰巨。这是我国电力转型独有且最突出的难点。按照当前研判,我国全社会用电量在2030年有望达到13万亿千瓦时,2035年或将达到16万亿千瓦时,这还是相对保守的测算。这一数字意味着短短5年内,我国需要新增3万亿千瓦时的可靠电量。作为参照,美国当前全年的发电量也仅4.2万亿千瓦时。在碳达峰约束下,新增电量不能简单依靠扩建煤电,新能源同时肩负承接用电增量和替代化石电源存量这两大任务。短周期内依靠新能源形成稳定的3万亿千瓦时供电能力,难度极大,社会各界对这项任务的艰巨性需有更充分的认识。
其次,关键资源对外依存度偏高,能源转型的资源底盘存在短板。我国“富煤、贫油、少气”的资源禀赋长期没有改变,叠加日趋复杂的地缘博弈,油气供给持续承压。而新能源看似取之于风光,产业落地却高度依赖关键矿产资源。而在我国,很多关键原材料依然依赖海外供给。这意味着新能源产业链的稳定运行极易受国际市场和地缘冲突冲击,绿色转型的基础并不稳固。
最后,高比例新能源接入增加电力系统安全运行风险。一方面,我国要在碳达峰之后约30年内实现碳中和,时间窗口紧、减排体量大,在全球范围内没有先例可循;另一方面,风光发电具有间歇性、波动性的特点,大规模的并网对电力系统调频、调压、备用调节能力提出了更高要求,极端天气下电力保供压力显著加大。过去适配传统火电为主的调度、控制、保护技术体系,难以完全适配以新能源为主体的新型电力系统,系统脆弱性逐步凸显,安全稳定运行面临全新考验。
能源电力转型根基在人才
面对挑战,我们要坚持系统观念,围绕构建新型能源体系、新型电力系统,找准发力方向,走出一条符合中国国情的转型道路。
总体思路上,要坚持以电为中心推进能源转型。在“十五五”期间,我们的核心方向就是大力发展新能源,加快构建新型电力系统,推动全社会再电气化。
在科技创新上,分层布局技术攻关清单,兼顾近期落地技术和长远前沿方向。近期重点攻关包括四代堆、小型堆、深远海风电、先进光伏光热、新一代高效燃煤发电、柔性直流输电、智能微电网、氢能与绿色燃料等技术;面向更远未来,布局可控热核聚变、太空电站、高温超导输电、无线传能、极地深海能源等前沿方向。
同时,我们要抢抓数字能源机遇,推进人工智能+能源、算力-电力协同双向赋能,保障大数据、人工智能产业高品质用电,推动智能矿山、智能电厂、数字化油气管网、智慧电网建设,用数字化、智能化手段提升系统调节能力。
值得一提的是,能源电力转型的根基在于人才,必须一体推进教育、科技、人才协同发展。
当前,国内人才供给仍存在产教脱节、产业需求和人才培养错位等问题,需要持续优化人才培养结构、改革培养机制、完善布局。同时深化校企协同育人,推广订单式培养、联合学院共建等模式。能源电力事业长远发展离不开工程教育持续发力,持续培育能够攻克“卡脖子”技术,懂系统、懂产业的复合型人才,为能源强国建设提供持久支撑。
(作者系中国工程院院士、新能源电力系统全国重点实验室主任,本报记者陈彬根据其在新时代“能源强国·电亮未来”育人共同体成立大会上的发言整理)