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實現“碳達峰、碳中和”目標是國家重要戰略、全球主要經濟體的一致行動。“雙碳”目標的達成是一個系統工程，關鍵路徑是能源結構調整與節能降耗，能源是主戰場，電力系統革新是核心。這是構建新型電力系統的時代背景和理論基礎。

電力系統(tong)是由發(fa)輸(shu)變(bian)(bian)配用(yong)各領域(yu)、源網(wang)荷(he)儲各環節、技術(shu)體(ti)制(zhi)各層面緊密(mi)耦合(he)形成(cheng)的有機(ji)整體(ti)。在新型電力系統(tong)的構建過程(cheng)中，傳統(tong)電力結構、發(fa)展模式、利益格(ge)局、技術(shu)特征等均面臨革(ge)命性變(bian)(bian)化。傳統(tong)電力系統(tong)的技術(shu)特征、運行(xing)機(ji)制(zhi)、基礎設施均將發(fa)生革(ge)命性的變(bian)(bian)化。

隨著新(xin)能(neng)源滲(shen)透率(lv)提高，電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)統將呈現“雙高”特(te)性——高比例(li)新(xin)能(neng)源、高比例(li)電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)(dian)子設備接(jie)入(ru)。基于新(xin)能(neng)源發電(dian)(dian)(dian)具有隨機性、波(bo)動性、分(fen)散性等特(te)點，電(dian)(dian)(dian)源側(ce)(ce)出力(li)(li)波(bo)動加大(da)，負(fu)荷側(ce)(ce)不確定性增加，電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)統功率(lv)平衡(heng)壓力(li)(li)增加，電(dian)(dian)(dian)網安全(quan)運行(xing)風險加大(da)。

與此同(tong)時(shi)，在(zai)新型電力系統的構建過(guo)程中(zhong)，將(jiang)催生大量新技術、新業(ye)態(tai)(tai)，電力系統“源網荷”生態(tai)(tai)發生重大變(bian)化。

表現為，能源(yuan)(yuan)生產端形成多(duo)元化(hua)清潔能源(yuan)(yuan)供應(ying)體(ti)系(xi)，以風電(dian)(dian)(dian)、光伏等新能源(yuan)(yuan)發(fa)電(dian)(dian)(dian)為供應(ying)主體(ti)，化(hua)石能源(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)的功能變為兜底保障、調節與支撐；電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)側呈(cheng)現交直流混聯大電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)與多(duo)種形態電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)并存的格局，傳統大電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)與局域網(wang)(wang)(wang)互(hu)補共生；負荷(he)側電(dian)(dian)(dian)氣化(hua)水平大幅提升，用能模式向多(duo)能互(hu)補、源(yuan)(yuan)荷(he)互(hu)動(dong)發(fa)展。

一、發電側：新能源為主體，煤電兜底保障

在(zai)新型電力系統的(de)構(gou)建過程(cheng)中，新能源(yuan)與化石能源(yuan)之間的(de)博(bo)弈將從(cong)激(ji)烈對(dui)撞向共存共生轉變。

“雙(shuang)碳”目標的實現(xian)將新能源推向快(kuai)速發(fa)展的黃(huang)金賽道。風電、光伏發(fa)電是裝(zhuang)機主(zhu)體、電力與(yu)電量供應(ying)主(zhu)體。從(cong)發(fa)展規模看，新能源裝(zhuang)機占比(bi)、發(fa)電量占比(bi)將大比(bi)例提升(sheng)。

2020年底，我國(guo)新(xin)能(neng)源(yuan)(yuan)發電(dian)累(lei)計裝(zhuang)(zhuang)機(ji)容(rong)(rong)量(liang)(liang)達(da)(da)到5.35億千(qian)瓦(wa)，同比(bi)增(zeng)長29.4%，占全(quan)國(guo)總(zong)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)容(rong)(rong)量(liang)(liang)的比(bi)重達(da)(da)到24.3%。2020年新(xin)能(neng)源(yuan)(yuan)發電(dian)新(xin)增(zeng)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)容(rong)(rong)量(liang)(liang)首次突破1億千(qian)瓦(wa)，達(da)(da)到1.2億千(qian)瓦(wa)，占全(quan)國(guo)電(dian)源(yuan)(yuan)新(xin)增(zeng)總(zong)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)容(rong)(rong)量(liang)(liang)的63%；全(quan)國(guo)新(xin)能(neng)源(yuan)(yuan)發電(dian)量(liang)(liang)7276億千(qian)瓦(wa)時，約占總(zong)發電(dian)量(liang)(liang)的10%，同比(bi)提高約1個百分點。

在“雙(shuang)碳(tan)”戰略下，“十四(si)五(wu)”“十五(wu)五(wu)”期(qi)(qi)間(jian)新(xin)能源將(jiang)呈現跨越式發展，全國年均(jun)新(xin)增(zeng)規模可能會在“十三五(wu)”基(ji)礎上倍增(zeng)，“十四(si)五(wu)”期(qi)(qi)間(jian)每(mei)年新(xin)增(zeng)風光裝(zhuang)(zhuang)機規模在1億(yi)(yi)千瓦(wa)以上，“十五(wu)五(wu)”期(qi)(qi)間(jian)每(mei)年新(xin)增(zeng)風光規模1.5億(yi)(yi)千瓦(wa)以上。預(yu)計2025年，我國新(xin)能源發電累計裝(zhuang)(zhuang)機容(rong)量有(you)望突破(po)10億(yi)(yi)千瓦(wa)，新(xin)能源裝(zhuang)(zhuang)機占(zhan)比將(jiang)達到40%左右(you)，發電量占(zhan)比將(jiang)接近20%左右(you)。

中國科(ke)學院(yuan)院(yuan)士周孝信(xin)研究認(ren)為(wei)，2030年風電、太(tai)陽能總裝(zhuang)機(ji)達到16.1億千瓦，2033年非水(shui)(shui)可再生能源(yuan)發(fa)電裝(zhuang)機(ji)占(zhan)比(bi)(bi)超過50%，裝(zhuang)機(ji)占(zhan)比(bi)(bi)首次(ci)超過煤電；2060年非水(shui)(shui)可再生能源(yuan)發(fa)電裝(zhuang)機(ji)占(zhan)比(bi)(bi)超過82%；2051年新能源(yuan)發(fa)電量比(bi)(bi)重超50%。

全球能(neng)(neng)(neng)源互聯網發展合作組(zu)織則提出(chu)更為(wei)樂觀的發展情(qing)景。他們研究(jiu)認(ren)為(wei)，2030年(nian)、2050年(nian)、2060年(nian)，中(zhong)國(guo)清潔(jie)能(neng)(neng)(neng)源裝機將分別增至25.7億(yi)、68.7億(yi)、76.8億(yi)千瓦，分別占比67.5%、92%和96%，實(shi)(shi)現能(neng)(neng)(neng)源生(sheng)產(chan)體系全面轉(zhuan)型(xing)。對(dui)于煤(mei)電(dian)而言，我國(guo)煤(mei)電(dian)總(zong)量應(ying)控(kong)制(zhi)在2025年(nian)達到峰值，2050年(nian)電(dian)力系統要實(shi)(shi)現近零排放(fang)，2060年(nian)煤(mei)電(dian)完全退出(chu)。

在風電(dian)、光伏大規模發(fa)(fa)展同時，氫(qing)能(neng)(neng)等新(xin)興(xing)能(neng)(neng)源受益于技術(shu)進步、成(cheng)本(ben)(ben)下降雙(shuang)驅動，其(qi)應(ying)用市場規模將更(geng)廣(guang)泛(fan)；水電(dian)、生物質能(neng)(neng)發(fa)(fa)電(dian)、光熱(re)發(fa)(fa)電(dian)等構(gou)成(cheng)多元化的(de)非化石能(neng)(neng)源生態(tai)。此時，新(xin)能(neng)(neng)源是電(dian)力(li)系統安(an)全穩定(ding)(ding)運行的(de)責任主體，同時需要具備一定(ding)(ding)的(de)主動支(zhi)撐(cheng)、系統調節與故障穿越能(neng)(neng)力(li)，分(fen)攤電(dian)力(li)系統成(cheng)本(ben)(ben)上升的(de)壓(ya)力(li)。

化石能(neng)源(yuan)電(dian)源(yuan)占比不斷下降是(shi)大勢所趨，將(jiang)由基礎電(dian)源(yuan)成為(wei)調節電(dian)源(yuan)轉變，化石能(neng)源(yuan)電(dian)源(yuan)向兜底保障、調節與支撐功能(neng)轉變。但(dan)需要注(zhu)意的是(shi)，煤(mei)電(dian)的戰略地位仍(reng)不容小覷，尤其在寒潮或(huo)高溫等特殊情(qing)境下，風電(dian)、光伏出(chu)力減少，缺少煤(mei)電(dian)負荷(he)兜底，電(dian)力系統的實時平衡將(jiang)被打破。

2021年(nian)1月，湖南、浙江等(deng)省(sheng)份拉(la)閘(zha)限電(dian)，北京(jing)市重啟燃煤(mei)供熱(re)機(ji)組，在此背后負荷大幅(fu)增(zeng)加，新(xin)(xin)能源發(fa)電(dian)負荷銳減，不得(de)(de)不由(you)煤(mei)電(dian)承(cheng)擔迎(ying)峰(feng)度(du)冬的(de)重任。2020年(nian)8月，美(mei)國加州(zhou)(zhou)由(you)于(yu)連續酷熱(re)造成(cheng)電(dian)力短缺(que)；2021年(nian)2月，美(mei)國得(de)(de)克薩斯州(zhou)(zhou)因極寒天氣發(fa)生(sheng)電(dian)力短缺(que)。面(mian)對突發(fa)狀況的(de)出現，新(xin)(xin)能源無法獨(du)立支(zhi)撐(cheng)電(dian)力系統(tong)(tong)，需要電(dian)力系統(tong)(tong)在更大范圍(wei)內的(de)互(hu)濟來解圍(wei)。風光與煤(mei)電(dian)是(shi)互(hu)補(bu)關系，絕(jue)非替代關系。

在(zai)能源(yuan)生(sheng)產方式上，電源(yuan)生(sheng)態大中(zhong)小(xiao)容量(liang)并(bing)存(cun)，集(ji)中(zhong)式和分(fen)布式布局并(bing)存(cun)，在(zai)網離網運(yun)營并(bing)存(cun)。未來新能源(yuan)高比例接入將呈(cheng)現(xian)集(ji)中(zhong)式與分(fen)布式并(bing)重的態勢，包括西(xi)北、華北、東(dong)北地(di)(di)區(qu)的大規模(mo)風光基地(di)(di)、東(dong)部沿海(hai)地(di)(di)區(qu)的海(hai)上風電基地(di)(di)，以(yi)及數(shu)量(liang)可觀、就近(jin)消納的分(fen)布式電源(yuan)。

二、電網側：大電網與微網共榮共生

電(dian)網是電(dian)力(li)系統的(de)中(zhong)樞(shu)，在電(dian)力(li)系統的(de)調(diao)度、控(kong)制、管(guan)理中(zhong)發揮重要作(zuo)用。新型電(dian)力(li)系統的(de)運行模式(shi)下，電(dian)網企業的(de)功能定位、商業模式(shi)、運行特征等(deng)也隨之變化(hua)。

在全球電(dian)(dian)力(li)工業180年(nian)的(de)(de)發(fa)展進程中，前150年(nian)以大(da)(da)電(dian)(dian)網(wang)模(mo)式為(wei)主(zhu)。分布式電(dian)(dian)源、微電(dian)(dian)網(wang)、局域(yu)網(wang)等的(de)(de)出現，推(tui)動了(le)大(da)(da)電(dian)(dian)網(wang)與(yu)微電(dian)(dian)網(wang)之間的(de)(de)融合(he)。大(da)(da)電(dian)(dian)網(wang)的(de)(de)公(gong)共(gong)屬性(xing)將進一步增(zeng)強，主(zhu)要承擔跨區(qu)域(yu)、遠距離資源輸(shu)配責(ze)任(ren)，配網(wang)側資產配置以響應用戶負荷變(bian)化為(wei)原則，承擔區(qu)域(yu)電(dian)(dian)力(li)安全平穩運(yun)行的(de)(de)保底責(ze)任(ren)。

在新(xin)(xin)(xin)(xin)型電(dian)(dian)(dian)(dian)力系(xi)統(tong)下，電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)運(yun)行生(sheng)(sheng)態(tai)特點表現為：（1）特高壓外送通道(dao)投資規(gui)模提高，以支撐大規(gui)模新(xin)(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)并網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)消納(na)；（2）微(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)、局域網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)、大規(gui)模柔直等(deng)新(xin)(xin)(xin)(xin)型組網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)技(ji)術快(kuai)速發展，大電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)與(yu)(yu)微(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)融合發展，交(jiao)流大電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)與(yu)(yu)交(jiao)直流配網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)并存；（3）配網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)向智(zhi)能(neng)(neng)柔性的主動配電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)轉變，具有(you)靈活控制和運(yun)行能(neng)(neng)力，可以支持分布式新(xin)(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)、電(dian)(dian)(dian)(dian)動汽車、儲(chu)能(neng)(neng)等(deng)用能(neng)(neng)設施和分布式發電(dian)(dian)(dian)(dian)設備海量接入，滿足功率(lv)雙向流動和多元(yuan)負(fu)荷用電(dian)(dian)(dian)(dian)需要；（4）電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)與(yu)(yu)管(guan)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)、通信(xin)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)、電(dian)(dian)(dian)(dian)視網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)、交(jiao)通網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)等(deng)融合共治，共同(tong)參(can)與(yu)(yu)智(zhi)慧(hui)城市、智(zhi)慧(hui)生(sheng)(sheng)活建設，數字(zi)智(zhi)能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)力生(sheng)(sheng)態(tai)系(xi)統(tong)形成。

從(cong)投資視(shi)角看，為(wei)保障電(dian)網安全(quan)、穩定運行，國內特高壓、柔(rou)性直(zhi)流投資預計加快，電(dian)化學(xue)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)、抽水蓄能(neng)(neng)(neng)、氫能(neng)(neng)(neng)、充電(dian)樁、燃煤機組靈活性改造等具備(bei)靈活性調(diao)節(jie)能(neng)(neng)(neng)力的(de)資產收益將(jiang)大(da)幅提高，配(pei)網側(ce)一二次融合設(she)備(bei)、智能(neng)(neng)(neng)電(dian)表、智能(neng)(neng)(neng)開關等智能(neng)(neng)(neng)終端的(de)投資需求將(jiang)大(da)幅增(zeng)加。

從智能(neng)電(dian)網(wang)(wang)的技術特征看，電(dian)網(wang)(wang)利用小微傳感、邊緣(yuan)計算、電(dian)力物(wu)聯網(wang)(wang)、大(da)數據挖掘等(deng)技術手段，構建具備云-邊協(xie)同、海(hai)量數據處理(li)、數據驅動分(fen)析、高度(du)智能(neng)化決策等(deng)能(neng)力的電(dian)網(wang)(wang)平臺，實現電(dian)網(wang)(wang)運(yun)營、業務管理(li)和產業融合全面(mian)數字化。

三、負荷側：由源隨荷動”轉向“源網荷互動”

傳統(tong)(tong)電(dian)(dian)力系(xi)統(tong)(tong)是(shi)一個超大規(gui)模(mo)的非線性時變能(neng)量(liang)平衡系(xi)統(tong)(tong)，生產(chan)組織(zhi)模(mo)式是(shi)“源隨(sui)荷動”，用精準可控的發電(dian)(dian)系(xi)統(tong)(tong)，去匹配基(ji)本可測(ce)的用電(dian)(dian)系(xi)統(tong)(tong)。新型電(dian)(dian)力系(xi)統(tong)(tong)下，隨(sui)著風光(guang)滲透率(lv)的提高，以及(ji)儲能(neng)、分布式電(dian)(dian)源、UPS電(dian)(dian)源、制冷制熱設備、充電(dian)(dian)樁等多(duo)元化可調(diao)節負荷的大規(gui)模(mo)接入，發電(dian)(dian)側(ce)、負荷側(ce)預(yu)測(ce)難度加大。

從(cong)負(fu)荷(he)(he)側(ce)(ce)(ce)的特點看：（1）工業(ye)、交通、建筑(zhu)等負(fu)荷(he)(he)側(ce)(ce)(ce)電(dian)能(neng)(neng)(neng)替代水(shui)平大幅提升；（2）能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)產品和服務需(xu)求(qiu)(qiu)多樣(yang)化，水(shui)、熱、冷、電(dian)、氣等多重能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)深度耦合(he)，能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)梯(ti)級利用(yong)(yong)、能(neng)(neng)(neng)效診(zhen)斷與能(neng)(neng)(neng)效提升等綜合(he)服務需(xu)求(qiu)(qiu)成(cheng)為常態；（3）負(fu)荷(he)(he)側(ce)(ce)(ce)通過儲能(neng)(neng)(neng)、分布式發電(dian)等多種設備的接入，配(pei)網側(ce)(ce)(ce)從(cong)單一(yi)、被動(dong)、通用(yong)(yong)化的能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)消費模(mo)式向融合(he)多種需(xu)求(qiu)(qiu)、主動(dong)參與、定制(zhi)化的雙向交互(hu)模(mo)式轉(zhuan)變，用(yong)(yong)能(neng)(neng)(neng)模(mo)式由“源(yuan)(yuan)隨荷(he)(he)動(dong)”將向“源(yuan)(yuan)網荷(he)(he)互(hu)動(dong)”轉(zhuan)變；（4）負(fu)荷(he)(he)側(ce)(ce)(ce)數(shu)據廣泛交互(hu)、價值共享，通過數(shu)字(zi)化手段可以(yi)實現終端用(yong)(yong)能(neng)(neng)(neng)狀態全面感(gan)知(zhi)和智慧互(hu)動(dong)；

此外，在未來城市能(neng)源管理系(xi)統中，虛(xu)(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)控制(zhi)平臺將(jiang)在城市配(pei)網(wang)中將(jiang)廣(guang)泛應(ying)用。城市虛(xu)(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)通(tong)過物聯網(wang)實時(shi)匯總終端用電(dian)設(she)(she)備的狀態(tai)和(he)需(xu)(xu)求(qiu)信息，實現(xian)(xian)對(dui)分布式發電(dian)機(ji)組、可控負(fu)荷、儲能(neng)設(she)(she)施實時(shi)調(diao)控管理，通(tong)過與輸電(dian)網(wang)的信息實時(shi)交(jiao)互(hu)實現(xian)(xian)電(dian)力供需(xu)(xu)平衡。還可以(yi)將(jiang)相關(guan)信息實時(shi)傳輸至(zhi)電(dian)碳市場中心(xin)和(he)電(dian)網(wang)調(diao)度控制(zhi)中心(xin)，構(gou)建分時(shi)、梯(ti)度的虛(xu)(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)群，主(zhu)動響應(ying)電(dian)網(wang)調(diao)度信號(hao)，參與電(dian)力市場交(jiao)易和(he)電(dian)網(wang)運行。