實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目的是國家主要戰(zhàn)略、全球主要經(jīng)濟體的一致行動。“雙碳”目的的告竣是一個系統(tǒng)工程，要害路徑是能源結(jié)構(gòu)調(diào)解與節(jié)能降耗，能源是主戰(zhàn)場，電力系統(tǒng)刷新是焦點。這是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的時代配景和理論基礎(chǔ)。
電力系統(tǒng)是由發(fā)輸變配用各領(lǐng)域、源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)、手藝體制各層面細密耦合形成的有機整體。在新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建歷程中，古板電力結(jié)構(gòu)、生長模式、利益名堂、手藝特征等均面臨革命性轉(zhuǎn)變。古板電力系統(tǒng)的手藝特征、運行機制、基礎(chǔ)設(shè)施均將爆發(fā)革命性的轉(zhuǎn)變。
隨著新能源滲透率提高，電力系統(tǒng)將泛起“雙高”特征——高比例新能源、高比例電力電子裝備接入?；諦履茉捶⒌緹哂興婊浴⒉ǘ浴⑹梟⑿緣忍氐?，電源側(cè)著力波動加大，負荷側(cè)不確定性增添，電力系統(tǒng)功率平衡壓力增添，電網(wǎng)清靜運行危害加大。
與此同時，在新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建歷程中，將催生大宗新手藝、新業(yè)態(tài)，電力系統(tǒng)“源網(wǎng)荷”生態(tài)爆發(fā)重大轉(zhuǎn)變。
體現(xiàn)為，能源生產(chǎn)端形成多元化清潔能源供應(yīng)系統(tǒng)，以風電、光伏等新能源發(fā)電為供應(yīng)主體，化石能源電源的功效變?yōu)槎档装堋⒄{(diào)理與支持；電網(wǎng)側(cè)泛起交直流混聯(lián)大電網(wǎng)與多種形態(tài)電網(wǎng)并存的名堂，古板大電網(wǎng)與局域網(wǎng)互補共生；負荷側(cè)電氣化水平大幅提升，用能模式向多能互補、源荷互動生長。
一、發(fā)電側(cè)：新能源為主體，煤電兜底包管
在新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建歷程中，新能源與化石能源之間的博弈將從強烈對撞向共存共生轉(zhuǎn)變。
“雙碳”目的的實現(xiàn)將新能源推向快速生長的黃金賽道。風電、光伏發(fā)電是裝機主體、電力與電量供應(yīng)主體。從生長規(guī)?？?，新能源裝機占比、發(fā)電量占比將大比例提升。
2020年底，我國新能源發(fā)電累計裝機容量抵達5.35億千瓦，同比增添29.4%，占天下總裝機容量的比重抵達24.3%。2020年新能源發(fā)電新增裝機容量首次突破1億千瓦，抵達1.2億千瓦，占天下電源新增總裝機容量的63%；天下新能源發(fā)電量7276億千瓦時，約占總發(fā)電量的10%，同比提高約1個百分點。
在“雙碳”戰(zhàn)略下，“十四五”“十五五”時代新能源將泛起跨越式生長，天下年均新增規(guī)?？贍芑嵩凇笆濉被∩媳對?，“十四五”時代每年新增景物裝機規(guī)模在1億千瓦以上，“十五五”時代每年新增景物規(guī)模1.5億千瓦以上。預(yù)計2025年，我國新能源發(fā)電累計裝機容量有望突破10億千瓦，新能源裝機占比將抵達40%左右，發(fā)電量占比將靠近20%左右。
中國科學院院士周孝信研究以為，2030年風電、太陽能總裝機抵達16.1億千瓦，2033年非水可再生能源發(fā)電裝機占比凌駕50%，裝機占比首次凌駕煤電；2060年非水可再生能源發(fā)電裝機占比凌駕82%；2051年新能源發(fā)電量比重超50%。
全球能源互聯(lián)網(wǎng)生長合作組織則提出更為樂觀的生長情景。他們研究以為，2030年、2050年、2060年，中國清潔能源裝機將劃分增至25.7億、68.7億、76.8億千瓦，劃分占比67.5%、92%和96%，實現(xiàn)能源生產(chǎn)系統(tǒng)周全轉(zhuǎn)型。關(guān)于煤電而言，我國煤電總量應(yīng)控制在2025年抵達峰值，2050年電力系統(tǒng)要實現(xiàn)近零排放，2060年煤電完全退出。
在風電、光伏大規(guī)模生長同時，氫能等新興能源受益于手藝前進、本錢下降雙驅(qū)動，其應(yīng)用市場規(guī)模將更普遍；水電、生物質(zhì)能發(fā)電、光熱發(fā)電等組成多元化的非化石能源生態(tài)。此時，新能源是電力系統(tǒng)清靜穩(wěn)固運行的責任主體，同時需要具備一定的自動支持、系統(tǒng)調(diào)理與故障穿越能力，分攤電力系統(tǒng)本錢上升的壓力。
化石能源電源占比一直下降是時勢所趨，將由基礎(chǔ)電源成為調(diào)理電源轉(zhuǎn)變，化石能源電源向兜底包管、調(diào)理與支持功效轉(zhuǎn)變。但需要注重的是，煤電的戰(zhàn)略職位仍禁止小覷，尤其在寒潮或高溫等特殊情境下，風電、光伏著力鐫汰，缺少煤電負荷兜底，電力系統(tǒng)的實時平衡將被突破。
2021年1月，湖南、浙江等省份拉閘限電，北京市重啟燃煤供熱機組，在此背后負荷大幅增添，新能源發(fā)電負荷銳減，不得不由煤電肩負迎峰度冬的重任。2020年8月，美國加州由于一連炎熱造成電力欠缺；2021年2月，美國得克薩斯州因極寒天氣爆發(fā)電力欠缺。面臨突發(fā)狀態(tài)的泛起，新能源無法自力支持電力系統(tǒng)，需要電力系統(tǒng)在更大規(guī)模內(nèi)的互濟來解圍。景物與煤電是互補關(guān)系，絕非替換關(guān)系。
在能源生產(chǎn)方法上，電源生態(tài)大中小容量并存，集中式和漫衍式結(jié)構(gòu)并存，在網(wǎng)離網(wǎng)運營并存。未來新能源高比例接入將泛起集中式與漫衍式并重的態(tài)勢，包括西北、華北、東北地區(qū)的大規(guī)模景物基地、東部沿海地區(qū)的海優(yōu)勢電基地，以及數(shù)目可觀、就近消納的漫衍式電源。
二、電網(wǎng)側(cè)：大電網(wǎng)與微網(wǎng)共榮共生
電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的中樞，在電力系統(tǒng)的調(diào)理、控制、管理中施展主要作用。新型電力系統(tǒng)的運行模式下，電網(wǎng)企業(yè)的功效定位、商業(yè)模式、運行特征等也隨之轉(zhuǎn)變。
在全球電力工業(yè)180年的生長歷程中，前150年以大電網(wǎng)模式為主。漫衍式電源、微電網(wǎng)、局域網(wǎng)等的泛起，推動了大電網(wǎng)與微電網(wǎng)之間的融合。大電網(wǎng)的公共屬性將進一步增強，主要承?？縝頡⒃毒嗬胱試詞澠湓鶉?，配網(wǎng)側(cè)資產(chǎn)設(shè)置以響應(yīng)用戶負荷轉(zhuǎn)變?yōu)樵瓌t，肩負區(qū)域電力清靜平穩(wěn)運行的保底責任。
在新型電力系統(tǒng)下，電網(wǎng)運行生態(tài)特點體現(xiàn)為：（1）特高壓外送通道投資規(guī)模提高，以支持大規(guī)模新能源并網(wǎng)消納；（2）微電網(wǎng)、局域網(wǎng)、大規(guī)模柔直等新型組網(wǎng)手藝快速生長，大電網(wǎng)與微電網(wǎng)融合生長，交流大電網(wǎng)與交直流配網(wǎng)并存；（3）配網(wǎng)向智能柔性的自動配電網(wǎng)轉(zhuǎn)變，具有無邪控制和運行能力，可以支持漫衍式新能源、電動汽車、儲能等用能設(shè)施和漫衍式發(fā)電裝備海量接入，知足功率雙向流動和多元負荷用電需要；（4）電網(wǎng)與管網(wǎng)、通訊網(wǎng)、電視網(wǎng)、交通網(wǎng)等融合共治，配合加入智慧都會、智慧生涯建設(shè)，數(shù)字智能電力生態(tài)系統(tǒng)形成。
從投資視角看，為包管電網(wǎng)清靜、穩(wěn)固運行，海內(nèi)特高壓、柔性直流投資預(yù)計加速，電化學儲能、抽水蓄能、氫能、充電樁、燃煤機組無邪性刷新等具備無邪性調(diào)理能力的資產(chǎn)收益將大幅提高，配網(wǎng)側(cè)一二次融合裝備、智能電表、智能開關(guān)等智能終端的投資需求將大幅增添。
從智能電網(wǎng)的手藝特征看，電網(wǎng)使用小微傳感、邊沿盤算、電力物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)挖掘等手藝手段，構(gòu)建具備云-邊協(xié)同、海量數(shù)據(jù)處置懲罰、數(shù)據(jù)驅(qū)動剖析、高度智能化決議等能力的電網(wǎng)平臺，實現(xiàn)電網(wǎng)運營、營業(yè)管理和工業(yè)融合周全數(shù)字化。
三、負荷側(cè)：由源隨荷動”轉(zhuǎn)向“源網(wǎng)荷互動”
古板電力系統(tǒng)是一個超大規(guī)模的非線性時變能量平衡系統(tǒng)，生產(chǎn)組織模式是“源隨荷動”，用精準可控的發(fā)電系統(tǒng)，去匹配基本可測的用電系統(tǒng)。新型電力系統(tǒng)下，隨著景物滲透率的提高，以及儲能、漫衍式電源、UPS電源、制冷制熱裝備、充電樁等多元化可調(diào)理負荷的大規(guī)模接入，發(fā)電側(cè)、負荷側(cè)展望難度加大。
從負荷側(cè)的特點看：（1）工業(yè)、交通、修建等負荷側(cè)電能替換水平大幅提升；（2）能源產(chǎn)品和服務(wù)需求多樣化，水、熱、冷、電、氣等多重能源深度耦合，能源梯級使用、能效診斷與能效提升等綜合服務(wù)需求成為常態(tài)；（3）負荷側(cè)通過儲能、漫衍式發(fā)電等多種裝備的接入，配網(wǎng)側(cè)從簡單、被動、通用化的能源消耗模式向融合多種需求、自動加入、定制化的雙向交互模式轉(zhuǎn)變，用能模式由“源隨荷動”將向“源網(wǎng)荷互動”轉(zhuǎn)變；（4）負荷側(cè)數(shù)據(jù)普遍交互、價值共享，通過數(shù)字化手段可以實現(xiàn)終端用能狀態(tài)周全感知和智慧互動；
別的，在未來都會能源管理系統(tǒng)中，虛擬電廠控制平臺將在都會配網(wǎng)中將普遍應(yīng)用。都會虛擬電廠通過物聯(lián)網(wǎng)實時匯總終端用電裝備的狀態(tài)和需求信息，實現(xiàn)對漫衍式發(fā)電機組、可控負荷、儲能設(shè)施實時調(diào)控管理，通過與輸電網(wǎng)的信息實時交互實現(xiàn)電力供需平衡?；箍梢越喙匭畔⑹凳貝渲戀縑際諧≈行暮偷繽骼砜刂浦行?，構(gòu)建分時、梯度的虛擬電廠群，自動響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)理信號，加入電力市場生意和電網(wǎng)運行。（泉源 北極星輸配電網(wǎng)）
