新型電力系統(tǒng)未來發(fā)展空間 新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑分析

• 黃江 2023年1月6日 來源：新浪 1219 79
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長期來看，消納問題會(huì)成為制約新能源發(fā)展的關(guān)鍵。當(dāng)下，國內(nèi)棄電率總體不高，棄風(fēng)率維持在4%以內(nèi)，棄光率維持在2%左右，整體新能源消納問題目前來看不算嚴(yán)重。但長期來看，我國新能源發(fā)展目標(biāo)宏大，在“十四五”新能源發(fā)展目標(biāo)的指引下，預(yù)計(jì)我國到2025年風(fēng)光發(fā)電總裝

電網(wǎng)是新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能源電力在我國碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略中具有舉足輕重的地位，“十四五”是碳達(dá)峰的關(guān)鍵期、窗口期，重點(diǎn)在于構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。

2022年，國家電網(wǎng)有限公司開工110(66)千伏至750千伏工程4.21萬千米、2.94億千伏安，完成年度計(jì)劃的100.7%;投產(chǎn)4.47萬千米、2.86億千伏安，完成年度計(jì)劃的103.3%，超額完成開工、投產(chǎn)計(jì)劃，圓滿完成年度電網(wǎng)建設(shè)任務(wù)。

雙碳背景下，我國能源結(jié)構(gòu)正在向以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，風(fēng)光裝機(jī)量、發(fā)電量占比日趨提高，在能源結(jié)構(gòu)中的占比不斷提升。

新型電力系統(tǒng)未來發(fā)展空間

碳中和”背景下，我國到2030年非化石能源在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占比要達(dá)到25%以上，到2060年要實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，未來能源結(jié)構(gòu)將會(huì)形成以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。新能源包含風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)等資源發(fā)電，現(xiàn)階段，風(fēng)能、太陽能發(fā)展空間巨大，增速較快。根據(jù)國家能源局，2021年我國風(fēng)光累計(jì)裝機(jī)占比達(dá)到26.7%，風(fēng)光發(fā)電量占比11.7%，發(fā)展動(dòng)能強(qiáng)勁。

風(fēng)光發(fā)電未來的發(fā)展前景是確定的，更是同時(shí)具備時(shí)間和空間?！丁笆奈濉笨稍偕茉窗l(fā)展規(guī)劃》提出，在2030年非化石能源消費(fèi)占比達(dá)到25%左右，2030年風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億千瓦以上的目標(biāo)，現(xiàn)階段風(fēng)光裝機(jī)總量大約7.23億千瓦，發(fā)展空間廣闊。

預(yù)計(jì)到2030年，我國風(fēng)電、太陽能發(fā)電等新能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模將超過煤電成為第一大電源，2060年前新能源發(fā)電量占比有望超過50%。

根據(jù)中研普華研究院《2022-2027年中國新型電力系統(tǒng)行業(yè)市場調(diào)查分析及發(fā)展前景展望報(bào)告》顯示：

國際能源署在《2022年世界能源展望》報(bào)告中預(yù)計(jì)，光伏和風(fēng)電的發(fā)電量占比將從2021的10%增加到2030年的40%，甚至在2050年達(dá)到70%。另外，預(yù)計(jì)到2030年，每年新增光伏裝機(jī)容量將翻四倍以上，達(dá)到650GW。

光伏和風(fēng)電屬于不穩(wěn)定出力電源，對(duì)電力系統(tǒng)帶來挑戰(zhàn)。電力系統(tǒng)需要時(shí)刻保持平衡穩(wěn)定，大量新能源并網(wǎng)發(fā)電造成新能源裝機(jī)容量比例在電網(wǎng)中不斷增大，但光伏、風(fēng)電等新能源具有波動(dòng)性、間歇性和隨機(jī)性等特性，風(fēng)電出力日波動(dòng)幅度最高可達(dá)80%，出力高峰出現(xiàn)在凌晨前后，午后到最低點(diǎn)，“逆負(fù)荷”特征更明顯，光伏日內(nèi)波動(dòng)幅度最高可達(dá)到100%，峰谷特征鮮明，正午達(dá)到當(dāng)日波峰，正午前后均呈均勻回落態(tài)勢(shì)，夜間出力為0，風(fēng)電光伏均不能穩(wěn)定出力，將會(huì)影響影響電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性;此外新能源發(fā)電并網(wǎng)時(shí)，產(chǎn)生沖擊電流，會(huì)造成電網(wǎng)電壓下降的現(xiàn)象，影響電網(wǎng)電能質(zhì)量;因此為了應(yīng)對(duì)新能源出力不穩(wěn)定的現(xiàn)象，電網(wǎng)系統(tǒng)需要預(yù)留一定的容量當(dāng)作備用，雖然可以增加新能源的接納能力，但會(huì)影響電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，增加經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

長期來看，消納問題會(huì)成為制約新能源發(fā)展的關(guān)鍵。當(dāng)下，國內(nèi)棄電率總體不高，棄風(fēng)率維持在4%以內(nèi)，棄光率維持在2%左右，整體新能源消納問題目前來看不算嚴(yán)重。但長期來看，我國新能源發(fā)展目標(biāo)宏大，在“十四五”新能源發(fā)展目標(biāo)的指引下，預(yù)計(jì)我國到2025年風(fēng)光發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億千瓦以上，新能源裝機(jī)比例的快速提升將會(huì)對(duì)電網(wǎng)的消納能力構(gòu)成挑戰(zhàn)。

新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑

我國已提出“30·60”雙碳目標(biāo)，雙碳目標(biāo)下能源結(jié)構(gòu)中化石能源占比80%以上，轉(zhuǎn)變?yōu)榉腔茉凑急瘸^80%以上。完成這個(gè)目標(biāo)，生產(chǎn)側(cè)須大力發(fā)展清潔能源，推動(dòng)清潔化轉(zhuǎn)型，構(gòu)建新型電力手段實(shí)現(xiàn)能源傳輸?shù)娜诵曰?，在能源消費(fèi)層面通過數(shù)字賦能等措施實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)的高效化。

電力系統(tǒng)在明年轉(zhuǎn)型中起決定性的作用，但電力系統(tǒng)在運(yùn)行的安全性、容量的充裕性和系統(tǒng)韌性等傳統(tǒng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上面臨著大規(guī)模極端氣候帶來的新挑戰(zhàn)，對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)安全帶來威脅。為此我們要把握好轉(zhuǎn)型的節(jié)奏，重新審視煤電、水電和天然氣各類發(fā)電資源定位和基礎(chǔ)支撐作用。

電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑包括三個(gè)階段，在轉(zhuǎn)型期，新能源裝機(jī)規(guī)模占據(jù)主要地位，靈活性電源和需求穩(wěn)步提升，在形成期，新能源電量占比躍居首位，成熟期風(fēng)光發(fā)電量占比提升60%，新能源成為電力、電量、責(zé)任主體。

當(dāng)前處于電力轉(zhuǎn)型的過渡期，與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)發(fā)展模式不同，過去幾年新能源和電力負(fù)荷的增長加劇了供需矛盾，新能源機(jī)組無法替代傳統(tǒng)機(jī)組對(duì)電力系統(tǒng)的保障支撐作用。因此，這一階段會(huì)形成階段性的電力供需緊張，且呈愈演愈烈的趨勢(shì)。

儲(chǔ)能是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵

新能源的良好發(fā)展需要靈活性資源的支撐和保障，電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)均可提供靈活性。新能源具有“靠天吃飯”的特性，大部分時(shí)間出力都遠(yuǎn)低于其裝機(jī)容量。但要保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，不平衡時(shí)將導(dǎo)致高峰期拉閘限電。電力系統(tǒng)靈活性是指為了保持電力供需動(dòng)態(tài)平衡，電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)地調(diào)用各類靈活性資源以應(yīng)對(duì)電源、電網(wǎng)及負(fù)荷不穩(wěn)定的能力。當(dāng)電力系統(tǒng)中靈活性電源較多時(shí)，系統(tǒng)就可以容納較多的新能源發(fā)電空間;如果系統(tǒng)電源不夠靈活，就難以為新能源讓出足夠多的消納空間。電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)均可提供靈活性，形式多樣互為補(bǔ)充。

儲(chǔ)能是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重要推手。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)需從“源網(wǎng)荷”轉(zhuǎn)向“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”，儲(chǔ)能是不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前電力系統(tǒng)是發(fā)輸配用的單向平衡，通過發(fā)電端的調(diào)節(jié)達(dá)到與用戶端的負(fù)荷平衡，且通過電網(wǎng)的調(diào)度來實(shí)現(xiàn)該功能。在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過程中，儲(chǔ)能可以解決能量的供需不匹配問題，達(dá)到能源在生產(chǎn)與消費(fèi)上的耦合，具有平衡實(shí)時(shí)功率、提高電力系統(tǒng)容量系數(shù)、轉(zhuǎn)移能量等功能。

儲(chǔ)能應(yīng)用場景豐富，主要可分為電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)三類。儲(chǔ)能是優(yōu)質(zhì)的靈活性資源，在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)均可發(fā)揮作用。電源側(cè)對(duì)儲(chǔ)能的需求場景類型較多，包括可再生能源并網(wǎng)、電力調(diào)峰、系統(tǒng)調(diào)頻等，可以改善新能源出力與負(fù)荷在時(shí)間和空間上的不平衡性，減少棄風(fēng)棄光，提高新能源消納能力;電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能主要發(fā)揮支撐電力保供、提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、支撐新能源高比例外送以及替代輸配電工程投資等作用，能夠減少對(duì)電網(wǎng)擴(kuò)容的需求，降低電網(wǎng)建設(shè)成本，提高電網(wǎng)安全性與穩(wěn)定性;用戶側(cè)儲(chǔ)能主要用于電力自發(fā)自用、峰谷價(jià)差套利、容量電費(fèi)管理和提高供電可靠性等。

中國智能電網(wǎng)加快建設(shè)規(guī)劃

中國對(duì)智能電網(wǎng)的追求有助于解釋其在邊緣計(jì)算方面的進(jìn)步。2016年，中國發(fā)布了《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，要求在包括智能電網(wǎng)在內(nèi)的眾多戰(zhàn)略技術(shù)領(lǐng)域成為全球領(lǐng)導(dǎo)者。

能源基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化智能化水平持續(xù)提升，智能電網(wǎng)加快建設(shè)，2021年配電自動(dòng)化覆蓋率超過90%;智能化煤礦建設(shè)加速，已建成800余個(gè)智能化采掘工作面;建成多個(gè)5G+智慧火電廠，生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)覆蓋眾多油氣田;新型儲(chǔ)能多元化快速發(fā)展，規(guī)模超過400萬千瓦。

“十四五”將重點(diǎn)推動(dòng)大容量、高效率、低成本清潔能源開發(fā)，推 動(dòng)特高壓技術(shù)、長距離大容量海底電纜技術(shù)、先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)等研發(fā)和 應(yīng)用，加速大電網(wǎng)運(yùn)行控制與信息技術(shù)耦合，提升電網(wǎng)信息化水平。 國家打造以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，推送電網(wǎng)發(fā)展提速?！耙孕? 能源為主體”的特征在于新能源將占據(jù)主導(dǎo)地位，成為主要的能源形 式;“新型電力系統(tǒng)”的特征包含數(shù)字化、多能協(xié)同互補(bǔ)、源網(wǎng)荷儲(chǔ)互 動(dòng)、用能需求智控等特點(diǎn)。

新型電力系統(tǒng)是在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)上 通過廣泛互聯(lián)互通，推動(dòng)電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)，通過現(xiàn)代數(shù)字技術(shù) 與傳統(tǒng)電力技術(shù)的深度融合，提高電力系統(tǒng)發(fā)輸變配等各領(lǐng)域、各環(huán) 節(jié)整體智能化、互動(dòng)化水平。虛擬電廠、抽水蓄能電站、多種形式的 新型儲(chǔ)能、電力輔助服務(wù)等將讓電力調(diào)度和源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)更加靈活智 能，安全智能可控的技術(shù)手段成為交流電網(wǎng)與直流電網(wǎng)、電網(wǎng)和電源 協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)鍵保障。

《2022-2027年中國新型電力系統(tǒng)行業(yè)市場調(diào)查分析及發(fā)展前景展望報(bào)告》由中研普華研究院撰寫，本報(bào)告對(duì)該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對(duì)行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)等等。報(bào)告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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  2022-2027年中國新型電力系統(tǒng)行業(yè)市場調(diào)查分析及發(fā)展前景展望報(bào)告

  新型電力系統(tǒng)是以承載實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和，貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局、推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求為前提，確保能源電力安全為基本前提、以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展電力需求為首要目標(biāo)、以最大化消納...

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