深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是黨中央基于保障國家能源安全、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、推動碳達峰、碳中和目標實施作出的重大決策部署，為新時期能源行業(yè)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了重要戰(zhàn)略指引，有利于加快我國構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系步伐，推動經(jīng)濟社會綠色轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展。

（注：本文出自中國能源研究會“‘十四五’能源發(fā)展與大氣污染防治及應(yīng)對氣候變化目標協(xié)同研究”項目）

一、新形勢下新能源發(fā)展的歷史機遇以及電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)

當前，我國正處于工業(yè)化后期，經(jīng)濟對能源的依賴程度高，而我國能源消費以化石能源為主，2020年化石能源占一次能源比重達84%。碳達峰、碳中和目標下，我國能源結(jié)構(gòu)將加速調(diào)整，清潔低碳發(fā)展特征愈加突出。

（一）碳達峰、碳中和目標推動新能源向“主體能源”轉(zhuǎn)變

隨著經(jīng)濟社會的轉(zhuǎn)型發(fā)展和能源利用效率的不斷提升，能源消費總量將會在碳排放量達到峰值后逐步下降，但電能消費總量一直呈上升趨勢，預(yù)計將從2020年的7.5萬億千瓦時增長至2060年的15—18萬億千瓦時。

新能源將迎來跨越式發(fā)展的歷史機遇，成為電能增量的主力軍，實現(xiàn)從“補充能源”向“主體能源”的轉(zhuǎn)變。預(yù)計到2030年，風(fēng)電、光伏裝機規(guī)模超16億千瓦，裝機占比從2020年的24%增長至47%左右，新能源發(fā)電量約3.5萬億千瓦時，占比從2020年的13%提高至30%。

2030年后，水電、核電等傳統(tǒng)非化石能源受資源和站址約束，建設(shè)逐步放緩，新能源發(fā)展將進一步提速。預(yù)計到2060年，風(fēng)電、光伏裝機規(guī)模超50億千瓦，裝機占比超80%，新能源發(fā)電量超9.6萬億千瓦時，占比超60%，成為電力系統(tǒng)的重要支撐。

（二）新型電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)

新能源具有典型的間歇性特征，出力隨機波動性強。以電動汽車為代表的新型負荷尖峰化特征明顯，最大負荷與平均負荷之比持續(xù)提升。發(fā)電側(cè)隨機性和負荷側(cè)峰谷差加大將對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)造成較大的沖擊，要實現(xiàn)構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)愿景目標，我們還需要應(yīng)對以下問題：

一是電力系統(tǒng)的可靠容量不足。風(fēng)電、光伏因其自身出力特性，可靠性偏低。經(jīng)研究，到2030年，在全國范圍內(nèi)相對均勻分布的情況下，新能源裝機超10億千瓦，每年將有30天以上出力低于裝機容量的10%，置信容量僅為1億千瓦。

假設(shè)峰值負荷約18億千瓦，水電裝機5億千瓦，可靠容量約3.5億千瓦，核電裝機3億千瓦，可靠容量約3億千瓦，風(fēng)電、光伏可靠容量按1億千瓦、其他可再生電源可靠容量按0.5億千瓦估列，再考慮可中斷負荷及電動汽車等可調(diào)節(jié)容量約5億千瓦，那么電力系統(tǒng)可靠容量缺口約5億千瓦，也就是說，對于穩(wěn)定電源（火電）的需求仍有5億千瓦。

二是傳統(tǒng)大電網(wǎng)難以滿足未來電力輸送需求。長期以來，我國能源資源與負荷呈逆向分布，大電網(wǎng)是連接三北地區(qū)等資源區(qū)與中東部負荷區(qū)的重要途徑。但隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，各地區(qū)用電量需求與日俱增，預(yù)計到2030年，僅廣東、福建、浙江、江蘇和山東五省的全社會用電量就將達到3萬億千瓦時，未來可能會達到5萬億千瓦時。

如果絕大部分從三北地區(qū)遠距離輸送，按照80%的比例測算，送電規(guī)模將達到4萬億千瓦時，這就需要建設(shè)約100條特高壓送電通道，且每條特高壓不受電磁環(huán)網(wǎng)制約，全年滿功率運行，無疑這將難以實現(xiàn)。

三是電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量以及長周期調(diào)節(jié)能力不足。光伏發(fā)電利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，無轉(zhuǎn)動慣量，風(fēng)力發(fā)電轉(zhuǎn)動慣量也嚴重不足，因此，當電力系統(tǒng)中大量的新能源機組替代常規(guī)電源時，系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)能力將顯著下降。另一方面，目前的電化學(xué)儲能等技術(shù)只能解決電力系統(tǒng)的短期調(diào)節(jié)問題，且受成本等因素制約，月度調(diào)節(jié)和季度調(diào)節(jié)還存在很大障礙。

而氫能、CCUS等技術(shù)在一定時期內(nèi)很難取得突破性進展實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，當局部地區(qū)出現(xiàn)極端天氣狀況時，高比例、大規(guī)模新能源的電力系統(tǒng)將面臨長周期調(diào)節(jié)能力不足的挑戰(zhàn)。

二、新型電力系統(tǒng)的內(nèi)涵、特征與關(guān)鍵技術(shù)展望

新型電力系統(tǒng)以新能源為主體，貫通清潔能源供需各個環(huán)節(jié)，有利于體現(xiàn)清潔電力的多重價值，促進經(jīng)濟社會低碳轉(zhuǎn)型，是推動能源革命落地的創(chuàng)新實踐。

（一）新型電力系統(tǒng)的內(nèi)涵

新能源成為主體能源只是新型電力系統(tǒng)的基本特征，它有著更深刻的內(nèi)涵。

首先，新型電力系統(tǒng)是貫通清潔能源供給和需求的橋梁。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的本質(zhì)，是要滿足高占比新能源電網(wǎng)的運行需求，通過打通能源供需各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲高效互動。

其次，新型電力系統(tǒng)是釋放電能綠色價值的有效途徑。新型電力系統(tǒng)有利于清潔能源的優(yōu)化配置和調(diào)度，通過綠色電力能源中介，引導(dǎo)能源生產(chǎn)和消費產(chǎn)業(yè)鏈的綠色轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)電能綠色價值順利傳導(dǎo)至終端用戶。