構建新（xīn）型電力係統的思考和（hé）建議

深（shēn）化（huà）電力體製改革，構建以新能源為主體的新型電（diàn）力係（xì）統，是黨（dǎng）中央基（jī）於保障國（guó）家能源安全、實現可（kě）持續發展、推（tuī）動碳達峰、碳中和目標實施作出的重大決策部署，為新時期能源行業以及相（xiàng）關產業發展提（tí）供了重要（yào）戰略指引，有利於加快我（wǒ）國構建清潔低碳、安全高效的現代能源體係步伐，推（tuī）動經濟社會綠色轉型和高質量（liàng）發展。

（作者：李鵬）

一、新形勢下新（xīn）能源發展的（de）曆（lì）史機遇以及電力係統麵臨的挑戰

當前，我國正處於工業化後期，經濟對（duì）能源的依賴程度高，而我國能源消費以（yǐ）化石能源為主，2020年化石能源占一次能源比重達84%。碳達峰、碳中和目標下，我國（guó）能源結構將加速（sù）調整，清（qīng）潔低碳發（fā）展特征（zhēng）愈加突出（chū）。

（一）碳達峰、碳中和目標推動新能源向“主體能源”轉變

隨著經濟社會的轉型發展和能源利用效率的不斷提升，能源消費總量將會在碳排放量達到峰值後逐步下降，但電能消費總量一直呈上升趨勢，預計將從2020年的7.5萬億千瓦（wǎ）時增長至2060年（nián）的（de）15—18萬億千瓦時。

新能（néng）源將（jiāng）迎來跨越式發展的曆史機遇，成為電能增量的主（zhǔ）力軍，實現（xiàn）從“補充能源（yuán）”向“主體能源”的轉變（biàn）。預計到（dào）2030年，風電、光伏裝機規（guī）模超16億千瓦，裝機占（zhàn）比從2020年的24%增長至（zhì）47%左右，新能源發（fā）電量約（yuē）3.5萬億千瓦時，占比從2020年的13%提高至30%。

2030年後，水電、核電等傳統非化石（shí）能源受資源和（hé）站址約束，建設逐步放緩，新能源發展將進一步（bù）提速。預計到（dào）2060年，風電、光伏裝（zhuāng）機規模超50億千瓦，裝（zhuāng）機占比超80%，新能源發電量超9.6萬億千瓦時，占比超60%，成為電力係統的重要支（zhī）撐。

（二）新型電力係統麵臨的挑戰

新能源具有典型（xíng）的間歇性特征，出力隨機波動性強。以電動汽車為代表的新型負荷尖峰化特征明顯，最大負荷與平均負荷之比持續提升。發電側（cè）隨機性和負荷側峰穀差加大將對傳統電力係統造成（chéng）較大的衝擊（jī），要實（shí）現構建（jiàn）以新能源為主體的新型電力係統願景（jǐng）目標，我們還（hái）需要應對以（yǐ）下問題：

一是電（diàn）力係統的（de）可靠容量不足。風電、光伏因其自（zì）身出力特性，可靠性偏低。經研究，到2030年，在全（quán）國範圍內相對均勻分布的情況下，新能源裝機超10億千瓦，每年將有30天以上出力低於裝機容（róng）量的10%，置信容量僅為1億千瓦。

假設峰值負荷約18億千瓦，水電裝機（jī）5億千瓦，可靠容量約3.5億千瓦（wǎ），核電裝機3億千瓦，可靠容量約3億千瓦，風電、光伏可靠容量按1億（yì）千瓦、其他（tā）可再生電源可靠容量按0.5億千瓦估列，再考慮可中斷負荷及電動汽車等可調節容（róng）量約5億千瓦，那麽電力係統可靠容量缺口約5億千瓦，也就是說，對於穩定（dìng）電源（火電）的需求仍有5億千瓦。

二是傳統大電網難以滿足（zú）未來電力輸送需求。長期以來，我國能源資源（yuán）與負（fù）荷呈逆（nì）向分（fèn）布，大電網是連接三北（běi）地區等資源區與中東（dōng）部負荷區的重要途（tú）徑。但隨（suí）著經濟社會的發展，各地區用電量需求與日俱增，預（yù）計到2030年，僅廣東、福（fú）建、浙江、江蘇和山東五省的全社會用電量（liàng）就將達到3萬億（yì）千瓦時，未來可能會達到5萬億千（qiān）瓦時。

如果絕大部分從（cóng）三北地區遠距離輸送，按照80%的比例測算，送電（diàn）規（guī）模（mó）將達到（dào）4萬億千瓦時，這就需要建設約100條特（tè）高壓送電通道，且每條（tiáo）特高壓不受電磁環網製約（yuē），全年（nián）滿功率運行，無（wú）疑這（zhè）將難以實（shí）現。

三是電力係統轉動慣量以及長周期調節能力不足。光伏發電利用半導體的光電效（xiào）應將光能轉變為電（diàn）能，無轉（zhuǎn）動慣量，風力發（fā）電轉（zhuǎn）動慣量（liàng）也嚴重不足，因此，當電力係統中大量的新能源機組替代常規電（diàn）源時，係統頻率調節能力將顯著下降。另一方麵，目（mù）前的電化（huà）學儲能（néng）等技術隻能解決電力係統的短期調節問題，且受成本等因素製約，月度調節和（hé）季度調節還存在很大（dà）障礙。

而氫能、CCUS等（děng）技術（shù）在一定時期內（nèi）很難取得突破性進展實現大規模應用，當局部地區出現極（jí）端（duān）天氣狀況時，高比例、大規模新能源（yuán）的電（diàn）力係統將麵臨長（zhǎng）周期調節能（néng）力不足的（de）挑戰。

二、新型電力係統的內涵（hán）、特征與關鍵（jiàn）技術展望

新型電力係統以新能源為主體，貫通清潔能源供需各個環節，有利（lì）於體現清潔電力的多重價值，促進經濟社會低碳轉型，是推動能源革命落地（dì）的創新實踐。

（一）新型（xíng）電力係統的內涵

新能源成為主體能源隻是新型電力係統的基本特征，它有（yǒu）著更深（shēn）刻的內涵。

首先，新型電力係統是貫通清潔（jié）能源供給和需求的橋梁。構建新型（xíng）電（diàn）力係統（tǒng）的本質，是要滿足高占比（bǐ）新能源電網的運行需求，通過打通能源供需各（gè）個環節，實現源網荷儲高（gāo）效互動（dòng）。

其（qí）次，新型電力係統是釋放電能綠（lǜ）色價值的有效途徑。新型電力係統有利於清潔能源的優化配置和調度，通過綠色電力能源中介，引導能源（yuán）生（shēng）產和消（xiāo）費（fèi）產業鏈的綠色轉型，實現（xiàn）電能綠色價值順利傳導至終端用戶。

（二）新型電力係統的典（diǎn）型特征

新（xīn）型電（diàn）力係統的核（hé）心是新型，具有鮮明的特征：

數字技術賦能形（xíng）成多網融合。物（wù）聯網時（shí）代的突出特征（zhēng）是機器社交，能源真正的終端用（yòng）戶並不是（shì）個體的（de）人（rén），而是（shì）各類用能設備，能（néng）源網的終極形態一定（dìng）是用能（néng）設備之（zhī）間（jiān）互聯互通和機器（qì）社交。未來能源網將以能源的分布式生（shēng）產和利用為突出特征，在雲大物鏈等數字化技術驅動下進化成自平衡、自運（yùn）行、自處理的源網荷一體化智慧能源係統。

因此，能（néng）源（yuán）不會（huì）單獨發展形成孤立的能源網，未來電力基礎設施將變（biàn）成一個（gè）平台，數字（zì）技術將深化能源（yuán）網與政務網、社群網的融（róng）合互動，實現多網融合、共同發展（zhǎn）。

用戶側將深度參與電力係統的平衡（héng）。受限於新能源的（de）出（chū）力特性，靈活（huó）性資源將是保障電力係統穩定運行的重要因素（sù），有效挖掘用戶側的靈活性、減少電力係統峰穀差、提高電（diàn）源利（lì）用效率將成為（wéi）經濟可行的重（chóng）要措施。

源網（wǎng）荷儲互動將成為新型電力係統運行常態，可中斷負荷和（hé）虛擬（nǐ）電（diàn）廠得到普及（jí）應用，電力負荷將（jiāng）實現由傳統的剛性、純消費型向柔性、生產與消費兼具型轉變。

配電網將成為電（diàn）力發展的主導力量。構建新型電力（lì）係統的過程，實際上是一次配電網的革命。傳統電力係統通常骨幹電網（wǎng）最為堅強，越到電網末端係統越脆弱。但是，新型電力係統中配電網將承擔絕大部分係統平衡和安全穩定的責任，絕大多數交易也將在配電網內完成。現有的配電網最終需要在物理層麵實現重構，成為電力係統的主導力量。

電力交（jiāo）易將主導調度體係。未來，新型電力係統將以滿（mǎn）足用戶的交易需求（qiú）為主，調度的主要目的是確保用最小（xiǎo）的係統成本完成用戶交易行為的實施。用戶與發電企業的直接交易將成為絕大部分電量的銷售模式，靈活性資源也將隨著現貨市場機製的逐步完善成（chéng）為核心（xīn）交易內容，並且大部分交易將在配（pèi）電網內（nèi）完成，隔牆售電將（jiāng）成為主要交易方式。

（三）新型電力係統的關鍵技術展望

構建新型電力（lì）係統是一項係統而長遠的（de）工程，離不開科技（jì）創新與技術突破。

一是源網荷儲雙向互動技術（shù）。通過（guò）數字化技術（shù）賦能，推動“源隨荷動”向“源荷互動（dòng）”轉變，實現源（yuán）網荷儲多方資源的智能友好、協（xié）同互動。

二是虛擬同步發電機技術。通過在新能源並網中加入儲能或運行在實時限功率狀態，並優（yōu）化控製方（fāng）式為係統提供調頻、調壓、調峰和調相支撐，提升新能源並網友好性。

三是長（zhǎng）周期儲（chǔ）能技術。長時儲能與大型（xíng）風（fēng）光項目的組合（hé）將大概率替代傳統化石能源，成為基礎負載發電廠，對（duì）零碳電力係統中後期建設產生深遠的影響。

四是（shì）虛擬（nǐ）電廠技術。源網（wǎng）荷儲一體化項目的推廣應用，以及（jí）分布式（shì）能源（yuán）、微網、儲（chǔ）能的快速發展為虛擬電（diàn）廠提供（gòng）了豐富的資源，虛擬電廠將成為電力係統平衡的重要組成。

五是其他（tā）技（jì）術。新能源直流（liú）組網、直流微電（diàn）網、交直流混聯配電網等技術的研發與突破，將有助於實現更高比例的新（xīn）能源並網（wǎng），為電力係統的安全穩定運行提供保障。

三、構建新型電力係統的思路與建議

落實（shí）碳達峰、碳中和目標，電力行業責任重大（dà），構建（jiàn）以新能源為主體的新型電力係統是時代賦予的責（zé）任和使命，需要電源、電網、用戶等產業鏈各方（fāng）的共同努力，要以大力發展新能源為基礎（chǔ），以增加係統靈活性資源為保障，推動分布式、微電網與大電網融合（hé）發展，構築堅強電網，加強（qiáng）技術創新和推廣應用，實（shí）現發電、輸配和電力消費係統協同融合、共同發展，助力電力行業率先碳中和。

大力發展新能源。堅持集中式與分布式（shì）並舉，有序推進三北地區等資源富集（jí）區新能源開發以及中東部負荷地（dì）區分布式能源建設（shè），加大新能源產業開（kāi）發力度。

同（tóng）時，推動新能源產業與傳統水電、環保、農業（yè）等融合發展，構建生態能源體（tǐ）係，推廣水風光互補（bǔ）、漁光農光互補、光伏（fú）治沙等新業態，探索多能互補、智慧協同的能源生態發展（zhǎn）道（dào）路。

增強係統靈活性資源。鼓勵新能源項目（mù）配置一定規模的煤電、水電、儲能等調節性資（zī）源，通過“新能源+調節（jiē）性電源”的模式提高（gāo）新能源出力的穩定性。

積極推動具備（bèi）條件的火電項目進行靈活性改造，努力為係統提供經濟（jì）可行、規（guī）模較大的調節能力（lì）。以（yǐ）增加清潔能源消納、增強調頻調（diào）峰能力為目標，科學有序發展抽水蓄能、電化學儲能項目。加強可調節負荷（hé）、虛擬電廠等技術的（de）研究（jiū）和應用，實現源網荷一體化協（xié）同發展。

推動分布式、微（wēi）電網與（yǔ）大電網融合發展。加強數字技（jì）術應用（yòng），通過配電資產的深度鏈接構建基於傳統電網物理架構的數（shù）字（zì）電網。支持分布式可再（zài）生能源+儲能係（xì）統建設，通（tōng）過就近取材、就地消納，擺脫對大電網的依賴，形成多個獨立微網，各個微電網之間（jiān）互相備用支撐，實現“綠（lǜ）能”身邊取。

研究顯示（shì），當風電、光伏發電量（liàng）占（zhàn）比超過30%至40%時，大電網係統（tǒng）的頻率、電壓、功角穩定極限及高昂（áng）的成本決定了其消納新能源的天花板。因此，分布式、微（wēi）電（diàn）網（wǎng）與大電（diàn）網（wǎng）的融合發展將成（chéng）為未來電力係統的（de）重要支撐。

加（jiā）快技術創新和推（tuī）廣應用。加強新能源功率預測、虛擬同步發電機、柔性直流輸電（diàn）、分（fèn）布式調相機（jī）等技術研發，充分挖掘工業大用戶、電動（dòng）汽車等（děng）需求側響應資（zī）源，通過電（diàn）源、電（diàn）網（wǎng）以及用戶側技術創新提高新能源消納（nà）利用水平和保障電力係統安全穩定。

同時，儲能、虛擬電廠和（hé）直（zhí）流微網等技術具有（yǒu）削峰填穀、調頻調（diào）壓作用，是支（zhī）撐新能源跨越式發展（zhǎn）的重（chóng）要（yào）技術（shù）手段，建議國家層麵統籌謀（móu）劃，出台相應的頂（dǐng）層設計文件（jiàn），加強產業引導，加大技術攻關，積極推動相關技術標準的製定，助力行業科學、規（guī）範、有序發（fā）展。

（作者供職於國家電力投資集（jí）團有限公司（sī）。本文出自中國能源研究會“‘十四五’能（néng）源發展與大（dà）氣汙染防治及應對氣候變化目標協同研究”項目。）