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1、十四五新型电力系统发展挑战我国“双碳”目标对电力行业的客观要求催生新型电力系统。2020年9月习总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上提出了我国“双碳”目标。根据公开数据资料显示，2020年我国全社会碳排放约106亿吨，其中电力行业碳排放约46亿吨，占全社会碳排放总量43.4%。作为全社会碳排放最高的行业，电力行业是实现双碳目标的主战场。电力行业的零碳化需要接入高比例新能源，相应的也会具备高比例电力电子设备、低系统转动惯量特征，传统电力系统难以满足“两高一低”带来的安全、经济运行要求，在此背景下新型电力系统概念应运而生。以新能源为主体的新型电力系统是以承载实现碳达峰碳中和，贯彻新发展理念、构
2、建新发展格局、推动高质量发展的内在要求为前提，确保能源电力安全为基本前提、以满足经济社会发展电力需求为首要目标、以最大化消纳新能源为主要任务，以坚强智能电网为枢纽平台，以源网荷储互动与多能互补为支撑，具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动基本特征的电力系统。在国家、部委及地方层面，新型电力系统或相关产业要求均被列入了“十四五”规划中。在“十四五”规划和2035年远景目标纲要中提到：“十四五”期间，要推进能源革命，建设清洁低碳、安全高效的能源体系，提高能源供给保障能力。加快发展非化石能源，坚持集中式和分布式并举，大力提升风电、光伏发电规模，非化石能源占能源消费总量比重提高到20%左
3、右，同时加快电网基础设施智能化改造和智能微电网建设，提高电力系统互补互济和智能调节能力，加强源网荷储衔接，提升清洁能源消纳和存储能力。与此同时，“十四五”现代能源体系规划（发改能源2022210号）提出：构建新型电力系统，推动电力系统向适应大规模高比例新能源方向演进。统筹高比例新能源发展和电力安全稳定运行，加快电力系统数字化升级和新型电力系统建设迭代发展，全面推动新型电力技术应用和运行模式创新，深化电力体制改革。“十四五”可再生能源发展规划中也提到，需要统筹电源与电网、可再生能源与传统化石能源、可再生能源开发与消纳的关系，加快构建新型电力系统，提升可再生能源消纳和存储能力，实现能源绿色低碳转型
4、与安全可靠供应相统一。各省份对新型电力系统均提出了规划或要求。浙江省推出了新型电力系统试点建设方案，浙江省发展改革委、省能源局印发浙江省“十四五”新型电力系统试点建设方案和浙江省2022年新型电力系统试点项目计划，方案要求“十四五”期间重点实施100个左右新型电力系统试点项目，到2025年新增新能源装机680万千瓦以上，积极推进源网荷储一体化、多能互补、虚拟电厂、智慧电厂等关键示范，充分挖掘系统灵活性调节能力和需求侧资源，强化源网荷储各环节间协调互动，提升新能源消纳水平。上海、内蒙、广东、湖北省等各省市均发布了能源发展“十四五”规划中，提出了对新型电力系统的要求，包括大力发展可再生能源，严控煤
5、电增量，开展煤电绿色转型工程，建设新型电力系统示范区，建立灵活调节机制提升电源灵活性，建设坚强智能电网等措施。新型电力系统特征首先，新型电力系统是大规模高比例新能源的清洁低碳电力系统。在新型电力系统下，新能源电源装机规模将会大幅增长，新能源装机及发电量占比大幅提升。各类电源的定位作用发生转变。新能源从提供电量补充逐步成为提供电量支撑的主体电源。水电和核电仍然是保障电力电量供应的基础性电源。煤电将转为以提供电力为主、电量为辅的备用保障电源。气电主要作为调节性和保安电源。抽水蓄能仍保持削峰填谷、紧急事故备用作用。储能在电源侧、电网侧、用户侧同步发展、共同作用，提供可信容量。其次，新型电力系统是结合
6、现代信息通信技术与电力技术的智能互联电力系统。在发电侧，通过物联网技术的广泛互联，将催生出新能源场站的智能发电和智慧运维等新型业务。在电网侧，通过物联网构建的“新能源云网”，将有可能进一步提升新能源的智能调度水平，实现新能源的全方位、全流程消纳。在用电侧，分布式新能源通过物联网技术组网，将实现小型光伏发电、分散式风电、生物燃料电厂、储能装置、新能源汽车等设备的广泛互联，形成多个大中型的虚拟电厂，并借助信息共享和云计算处理。最后，新型电力系统是符合未来灵活开放电力市场的安全高效电力系统。新型电力系统下，源网荷储互动将成为新型电力系统运行常态，可中断负荷和虚拟电厂将得到普及应用，电力负荷将具备柔性
7、、双向性特征。用户与发电企业的直接交易将成为绝大部分电量的销售模式，灵活性资源也将随着现货市场机制的逐步完善成为核心交易内容。新型电力系统面临的挑战在新型电力系统构建的过程中，电力行业将面临以下几方面挑战。一、系统稳定挑战新型电力系统将面临系统稳定挑战。风电、光伏因其自身出力特性，可靠性偏低，这将导致电力系统可靠容量不足，另外新能源发电与用电季节性不匹配，存在季节性电量平衡难题。我国能源资源与负荷呈逆向分布的特性使得，传统电网难以满足未来电力输送需求。新型电力系统下，高比例风光机组将导致系统转动惯量严重不足，系统频率调节能力显著下降。二、电力成本挑战新型电力系统下，电源使用成本和输配电成本均会
8、提高，制造各类新能源设备依赖于充足的关键矿物供应，如锂、钴、铜、镍等关键矿物，而制造高比例的新能源设备必将抬高关键矿物价格，导致电源制造成本提高；风光电源出力的波动性会使电力系统的实时平衡更加复杂，为了保障电力系统实时平衡的辅助服务也将增加电源使用成本。另外，新型电力系统需要建设更多的电网设施及其它相关配套设施，电网公司新增输配电固定资产投资额将会显著上升，会导致输配电价上升。三、低碳用能挑战新型电力系统除了在供给侧面临挑战外，在用户侧也需要保证用户更倾向于使用低碳能源。除了依靠企业自身积极履行社会责任外，我国目前针对用户侧有不同的低碳约束政策，包括能耗双控约束、绿电配额制约束和碳市场约束，共同约束和激励用户更多地低碳用能。3