李瓊慧：新能源進入高比例時代，大電網與微網互補共生

文 | 李瓊慧

作者系國網能源研究院新能源與統計研究所所長

實現“碳達峰、碳中和”已上升為我國國家戰略，成為今后較長時期內能源綠色低碳轉型的總抓手。今年3月15日中央財經委員會第九次會議指出，“十四五”是碳達峰的關鍵期、窗口期，要構建以新能源為主體的新型電力系統。

實現“碳達峰、碳中和”目標是一場廣泛而深刻的經濟社會變革。新型電力系統的提出，一方面凸顯了電力系統在碳達峰、碳中和目標實現過程中的關鍵作用；另一方面明確電力系統未來發展的目標與方向。

在傳統電力系統向新型電力系統轉型升級的過程中，電力系統的物質基礎和技術基礎發生深刻變化。在能源供給側要構建多元化清潔能源供應體系，大力發展非化石能源，重點是加大風力、光伏等新能源發電的開發利用。在能源消費側通過電能替代實現能源消費高度電氣化，有助于提高用能效率、控制能源消費總量，加快形成清潔低碳和節能型社會。

在能源技術研發方面，新能源發電廣泛替代常規電源將深刻改變電力系統技術基礎，全面促進電力技術創新、產業創新、商業模式創新，催生新業態、新模式，催生產業升級的新增長點。

“十四五”新能源有望倍增，系統消納成本將增加

截至2020年底，我國新能源發電累計裝機容量達到5.35億千瓦，同比增長29.4%，占全國總裝機容量的比重達到24.3%。2020年新能源發電新增裝機容量首次突破1億千瓦，達到1.2億千瓦，占全國電源新增總裝機容量的63%；全國新能源發電量7276億千瓦時，約占總發電量的10%，同比提高約1個百分點。

在新型電力系統發展目標的指引下，未來新能源產業發展將呈現七大趨勢。

一是新能源將呈現超常規、跨越式發展，全國年均新增規模可能會在“十三五”基礎上倍增。2030年前后，我國新能源累計裝機容量有望超過煤電，發電量占比將超過20%。

根據最新預測，2025年我國新能源發電累計裝機容量有望突破10億千瓦，新能源裝機占比將達到40%左右，發電量占比將接近20%左右；2030年新能源累計裝機占比將達到40%，超過煤電成為第一大電源，發電量占比有望突破25%。

二是分布式電源、微電網、綜合能源系統將成為“十四五”新能源倍增的重要支撐。

三是高比例新能源系統對儲能等靈活調節資源需求激增，儲能迎來新的發展機遇。

四是新能源開始步入高比例時代，需要承擔類似于傳統電源的保障電網安全穩定運行的責任與義務。

約78%的學生表示遇到過此類困難。隨機抽樣訪談中，部分受訪學生反映曾因文化差異在涉外場合導致過溝通障礙，也有為此鬧過笑話的經歷。

當前，新能源進入第二大電源向第一大電源過渡期，全國新能源電量占比超過10%、部分地區超過30%，高比例新能源消納難度加大。新能源逐步成為電力系統中主力電源，需要承擔類似于常規電源的頻率調整、電壓支撐等系統責任，高比例新能源運行安全管控難度加大。

五是隨著新能源電量滲透率的提升，高比例新能源消納的系統成本增加。

六是市場將成為消納新能源主要途徑。

七是新能源產業政策出現重大調整，以消納為核心向以發展為核心轉變

新型電力系統的物質和技術基礎將發生變化

在傳統電力系統向新型電力系統轉型升級的過程中，電力系統的物質基礎和技術基礎發生深刻變化。

一是電力生產結構發生深刻變化。新型電力系統的一次能源供應主體將由穩定可控的煤、氣、水等常規能源轉向風能、太陽能等新能源。

三是電力系統控制基礎發生深刻變化。傳統電力系統的控制對象是同質化大容量常規發電機組，具有連續調節和控制能力，采用集中控制模式。新能源單機容量小、數量眾多、布點分散、特性多樣，電力電子設備采用基于快速切換的離散控制，使得新型電力系統控制模式發生根本性改變。

基于上述變化，電力系統將呈現如下五個方面的新特點。

（1）電力系統需要從適應高比例新能源發展向支撐型高比例新能源發展轉變。

（2）電力系統既要滿足集中式新能源接入和消納，又能支撐分布式發電接入和退出。

（3）電力系統的平衡由自上而下向自下而上轉變。

（4）電力系統的生產組織模式由源隨荷動向源網互動轉變。

（5）電力系統形態由傳統大電網向大電網與微電網互補共生轉變。

在電源側，風電、光伏發電既是裝機主體、電力與電量供應主體，也是系統安全穩定運行的責任主體，需要具備相當程度的主動支撐、調節與故障穿越能力。化石能源電源由基礎電源成為調節電源轉變，化石能源電源的功能變為兜底保障、調節與支撐。

電網是連接電能生產與消費的基礎平臺，是電力系統的中樞環節。新型電力系統將更加凸顯電網的平臺作用，未來電網的物理形態和技術特征將發生重大變化。電網側向適應電力生產與消費結構變化的新形態轉變，呈現交直流混聯大電網與多種形態電網并存。隨著分布式新能源發展和就地利用，微電網、局域電網綜合能源系統等電網形態快速發展。

在新型電力系統下，“源隨荷動”將向“源荷互動”轉變。用電側分布式電源廣泛存在，負荷從單一用電“消費者”變為發用電一體“產消者”；電、冷、熱、氣等多種能源相互耦合、靈活轉換，負荷呈現明顯差異性和互補性，具備提供相當程度的調節與支撐能力。