10月25日，由ESPLAZA长时储能网、CHPLAZA清洁供热平台主办，湖州工业控制技术研究院与浙江绿储科技有限公司联合主办，内蒙古梅捷新能源科技有限公司冠名赞助的2024第五届中国储热大会在浙江湖州盛大召开，国网上海能源互联网研究院资深技术专家郭炳庆出席会议，对电力现货市场下储热的机遇与挑战进行了分析。
图：郭炳庆
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能源现状与发展趋势
据权威机构发布的最新数据，2023年，全球一次能源消费总量为619.63EJ，比2022年的607.35EJ增长2.0%。（注：EJ，艾焦，1EJ=1×10^18 J）中国大陆一次能源消费总量为170.74EJ，同比增长6.5%，一次能源消费总量占世界的比重为27.6%。美国一次能源消费总量为94.28EJ，同比下降1.2%，一次能源消费总量占世界的比重为15.2%。
2023年，全球与能源相关的二氧化碳排放量增长1.1%，增加4.1亿吨。郭炳庆指出，尽管包括中国在内的体量较大的国家都已在减碳方面采取了很多措施，但2023年的全球与能源相关的二氧化碳排放量仍是净增的，总量达到了374亿吨二氧化碳当量的历史新高。
其中化石燃料发电量增长导致碳排放量增加约1.7亿吨，约占去年排放总增量的40%。中国的排放量在2023年增长约5.65亿吨，达到了126亿吨二氧化碳当量，是迄今为止全球最大的增幅。
在上述数据基础上，中国保持了三个世界第一：最大的能源生产国，最大能源消费国，最大碳排放量国。这表明，中国在发展清洁能源，包括对可再生能源的生产、传输、消纳方面还任重道远。
郭炳庆认为，要判断未来发展趋势，当前背景下的发展数据是重要参考依据。
图：我国经济和能源电力主要发展目标
上表为我国经济和能源电力主要发展目标，也是“双碳”目标提出后中央部委和相应的机构所发布的权威数据。如图表所示，2020年中国GDP总量是102万亿元，此后逐年攀升，2030年达到170万亿元，2050年340万亿元，2060年达到440万亿元。按照双碳目标，2020年我国能源消费总量为49.8亿吨标煤，2030年达到58亿吨标煤，2050年达到53亿吨标煤，2060年48亿吨标煤，比2020年还要低。2060年国家GDP总量达到了440万亿元，2020年102万亿元，有4倍多的增幅，但能源消费总量却低于2020年。
对此，郭炳庆提出“能源电力行业中我们要面临一个什么样的革命性变化，才能实现经济增长、能源消费总量下降的发展目标和发展态势？”
图：能源转型关键指标变化
上表为能源转型关键指标变化。在一系列的清洁替代政策推动之下，2020年我国电能占终端能源消费占比达到27%。郭炳庆指出，这虽已是一个不低的比例，但我们的目标是到2030年占比要达到38%，到2060年要达到70%，表面看只是一个简单的数字跃增，但每一个百分点增加的背后都要靠大量的资源投入，这有赖于新技术的出现和新技术的利用。
此外，表格显示，到2060年实现碳中和以后，非化石能源的消费比重从2020年的16%要增长到80%，增幅非常之大。到2060年，清洁能源发电量比重要达到93%，而2020年清洁能源发电量比重仅为34%，因此未来清洁能源发电量比重的上升空间巨大。
郭炳庆指出，“这个巨大的空间怎么去填充？怎么合理科学、有经济性、可持续地去填充？这是一个巨大的课题。”
图：用作燃料的化石能源消费量
上表是用作燃料的化石能源消费量。其中2020年用作燃料的化石能源消费总量折合39亿吨标煤，2060年我国实现碳中和以后则仅仅维持在6亿吨标煤。由此可见，未来一直到实现碳中和的三十几年时间里，用作燃料的化石能源的消费量和2020年相比一直是处于下降的发展态势。
郭炳庆认为，以上种种数据表明，中国只能加快能源转型，除此之外没有其他的路径。基于此，他提出以下几个要点：
1、能源供给要向电能转变，以电能为核心的能源供给局面必须早一点形成；
2、电能生产向可再生能源转变，生产端实现清洁替代；
3、提高电能在终端能源消费占比，在负荷侧、用户侧的电能替代；
4、必须要重视加快推进体制和机制革命。
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新型电力系统建设的挑战
传统电力系统是单向度的根据负荷的功率需求调节发电机组的出力水平，源随荷动，保持电力系统的功率平衡。新型电力系统电源出力具有随机性、间歇性、波动性，以及新型负荷的季节性、随机性、间歇性和波动性。
郭炳庆表示，新型电力系统电源出力的随机、间歇和波动性大家都有目共睹，而新型负荷的季节性、随机性、间歇性与波动性是新型负荷相较于传统负荷而言最大的变化。
由此看来，传统电力系统源随荷动，而新型负荷系统的源和荷都有很强的随机、间歇和波动性，因此，实现它们之间的功率平衡难度可想而知，传统方法已不足以解决“源随荷动”单向度调节的需求。
郭炳庆指出，新型电力系统不仅保持传统电力系统电能供给与负荷的功率平衡，还要实现可再生能源高比例消纳——电量平衡，因此，新型电力系统由传统电力系统单向度的源随荷动转变为源-荷双向互动，就出现了要重塑源、网、荷功率曲线的任务，这正是储能价值的体现。
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电力现货市场建设助力可再生能源消纳
2014年6月中央财经领导小组第六次会议上，习近平总书记创造性地提出“四个革命、一个合作”能源安全新战略，其中之一是能源体制革命。郭炳庆认为，我们有责任、有义务共同推进能源体制革命，这是确保未来能源电力行业良性可持续发展的一个必要前提。
2017年，我国提出要建设全国性的电力现货市场，到目前为止，已经有4个省的电力现货市场实现正式运营，给全国电力现货市场建设做了示范，也为后续在更大区域内推动电力现货市场建设提供了有力的借鉴。
郭炳庆认为，电力现货市场建设处于电力市场建设的核心位置，“现货有一个说法，无现货无市场，电力行业不搞电力现货我们讲不是纯市场。”
郭炳庆还指出，目前我国现货基本还是执行日前和日内两种方式。他认为，电力现货市场建设主要解决的是跨时空可再生能源高比例消纳的经济性问题，其核心手段是科学合理地在源、网、荷三侧配置储能资源，实现系统、全域层面的源-荷互动。
源侧储能资源的优先配置，决定新型电力系统高比例可再生能源高比例消纳及其经济性，而电力现货市场已为源侧储能提供了最明确的价格信号。郭炳庆指出“源侧储能资源的优先配置虽已经在中国践行了好几年，实际效果却不尽如人意。电源侧的强配储能，几年下来，结论也是不怎么成功的。”
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蓄热市场的潜力及前景
包括蓄热在内的储能资源的配置到底应该按照什么样的优先顺序去做？郭炳庆的研究结论是：应遵循储能资源配置荷侧优先、源侧次之、网侧补充的原则。
“所以我们讲荷网源储，荷网源是三侧，储可以在三侧并行配置，并行配置有顺序和优先原则，我们认为必须要体现荷侧优先。如果荷侧优先得不到足够的重视，当前源侧强配的现状不被打破，那么我们所谓的高比例可再生能源消纳就只是一句空话，仅仅是愿望。”
以蓄热市场的实际数据为例：在化石能源的利用过程中，超过70%转化为了热能；电能在终端能源消费领域50%以上转化为热能被利用。依据这两个数据，可以得出的结论是：蓄热作为一种物理储能手段，不仅技术上较成熟，还表现出优良的经济性。
此外，郭炳庆强调，根据70%、50%这两个数据，在终端能源消费比例中热能消费如此之高，倘若我们再不关注热的高效利用，不关注低电价情况下如何实现电热耦合，不关注这种耦合而产生的错时的蓄热需求，我们道路就跑偏了。
为什么要在荷侧优先配置储能资源？郭炳庆认为，储能资源应以最接近最终能源消费形式来配置，减小转化效率损失，提高经济性。因此，按照上述报告中的逻辑和原则，在负荷侧以蓄热方式实现向热力用户的能源供给，就是新型电力系统建设中实现高比例可再生能源消纳的必由之路。
