李琼慧：新能源进入高比例时代，大电网与微网互补共生

文 | 李琼慧

作者系国网能源研究院新能源与统计研究所所长

实现“碳达峰、碳中和”已上升为我国国家战略，成为今后较长时期内能源绿色低碳转型的总抓手。今年3月15日中央财经委员会第九次会议指出，“十四五”是碳达峰的关键期、窗口期，要构建以新能源为主体的新型电力系统。

实现“碳达峰、碳中和”目标是一场广泛而深刻的经济社会变革。新型电力系统的提出，一方面凸显了电力系统在碳达峰、碳中和目标实现过程中的关键作用；另一方面明确电力系统未来发展的目标与方向。

在传统电力系统向新型电力系统转型升级的过程中，电力系统的物质基础和技术基础发生深刻变化。在能源供给侧要构建多元化清洁能源供应体系，大力发展非化石能源，重点是加大风力、光伏等新能源发电的开发利用。在能源消费侧通过电能替代实现能源消费高度电气化，有助于提高用能效率、控制能源消费总量，加快形成清洁低碳和节能型社会。

在能源技术研发方面，新能源发电广泛替代常规电源将深刻改变电力系统技术基础，全面促进电力技术创新、产业创新、商业模式创新，催生新业态、新模式，催生产业升级的新增长点。

“十四五”新能源有望倍增，系统消纳成本将增加

截至2020年底，我国新能源发电累计装机容量达到5.35亿千瓦，同比增长29.4%，占全国总装机容量的比重达到24.3%。2020年新能源发电新增装机容量首次突破1亿千瓦，达到1.2亿千瓦，占全国电源新增总装机容量的63%；全国新能源发电量7276亿千瓦时，约占总发电量的10%，同比提高约1个百分点。

在新型电力系统发展目标的指引下，未来新能源产业发展将呈现七大趋势。

一是新能源将呈现超常规、跨越式发展，全国年均新增规模可能会在“十三五”基础上倍增。2030年前后，我国新能源累计装机容量有望超过煤电，发电量占比将超过20%。

根据最新预测，2025年我国新能源发电累计装机容量有望突破10亿千瓦，新能源装机占比将达到40%左右，发电量占比将接近20%左右；2030年新能源累计装机占比将达到40%，超过煤电成为第一大电源，发电量占比有望突破25%。

二是分布式电源、微电网、综合能源系统将成为“十四五”新能源倍增的重要支撑。

三是高比例新能源系统对储能等灵活调节资源需求激增，储能迎来新的发展机遇。

四是新能源开始步入高比例时代，需要承担类似于传统电源的保障电网安全稳定运行的责任与义务。

约78%的学生表示遇到过此类困难。随机抽样访谈中，部分受访学生反映曾因文化差异在涉外场合导致过沟通障碍，也有为此闹过笑话的经历。

当前，新能源进入第二大电源向第一大电源过渡期，全国新能源电量占比超过10%、部分地区超过30%，高比例新能源消纳难度加大。新能源逐步成为电力系统中主力电源，需要承担类似于常规电源的频率调整、电压支撑等系统责任，高比例新能源运行安全管控难度加大。

五是随着新能源电量渗透率的提升，高比例新能源消纳的系统成本增加。

六是市场将成为消纳新能源主要途径。

七是新能源产业政策出现重大调整，以消纳为核心向以发展为核心转变

新型电力系统的物质和技术基础将发生变化

在传统电力系统向新型电力系统转型升级的过程中，电力系统的物质基础和技术基础发生深刻变化。

一是电力生产结构发生深刻变化。新型电力系统的一次能源供应主体将由稳定可控的煤、气、水等常规能源转向风能、太阳能等新能源。

三是电力系统控制基础发生深刻变化。传统电力系统的控制对象是同质化大容量常规发电机组，具有连续调节和控制能力，采用集中控制模式。新能源单机容量小、数量众多、布点分散、特性多样，电力电子设备采用基于快速切换的离散控制，使得新型电力系统控制模式发生根本性改变。

基于上述变化，电力系统将呈现如下五个方面的新特点。

（1）电力系统需要从适应高比例新能源发展向支撑型高比例新能源发展转变。

（2）电力系统既要满足集中式新能源接入和消纳，又能支撑分布式发电接入和退出。

（3）电力系统的平衡由自上而下向自下而上转变。

（4）电力系统的生产组织模式由源随荷动向源网互动转变。

（5）电力系统形态由传统大电网向大电网与微电网互补共生转变。

在电源侧，风电、光伏发电既是装机主体、电力与电量供应主体，也是系统安全稳定运行的责任主体，需要具备相当程度的主动支撑、调节与故障穿越能力。化石能源电源由基础电源成为调节电源转变，化石能源电源的功能变为兜底保障、调节与支撑。

电网是连接电能生产与消费的基础平台，是电力系统的中枢环节。新型电力系统将更加凸显电网的平台作用，未来电网的物理形态和技术特征将发生重大变化。电网侧向适应电力生产与消费结构变化的新形态转变，呈现交直流混联大电网与多种形态电网并存。随着分布式新能源发展和就地利用，微电网、局域电网综合能源系统等电网形态快速发展。

在新型电力系统下，“源随荷动”将向“源荷互动”转变。用电侧分布式电源广泛存在，负荷从单一用电“消费者”变为发用电一体“产消者”；电、冷、热、气等多种能源相互耦合、灵活转换，负荷呈现明显差异性和互补性，具备提供相当程度的调节与支撑能力。