碳中和目标下构建新型电力系统的挑战与展望.docx

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1、第42登第8期中国电机工程学报Vo1.42No.8Apr.20.20222KO62022年4月20日PtuCeaJi峪OnheCSEE02022ChinSoc.forEIe.Eng,DOIs10.13334,j.O258-8OI3.pwee.22O408-2806-13中国分类号：TM715文版标识码：A碳中和目标下构建新型电力系统的挑战与展望张智刚1.康重庆2(1.国家电网有限公诃，北京西城区100031：2.电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家建点实验空(清华大学电机系),北京市海淀区I(XXKM)Cha1.1.engesandProspectsforConstructingtheNe

2、w-typePowerSystemTowardsaCarbonNeutra1.ityFutureZHANGZhigang1.KANGChongqing-(1.Sta1.eGridCuipora1.iunofCu.XKrbe1.峪DIMIxr1.Beijing!(XX)31.Chnui:2.Sta1.eKey1.abca1.mc11)andformingacwycPoJasystemisthekeycoachievingtheUirg式ofCafbonneuirahiy.Transitingfromafossi1.-fue1.-dominatcdsystemtoHckun-cncrgj-domi

3、natcdsMcm.thePOwrsMcmfacesmukip1.ccha1.1.engesNndCvOIWi(ninc1.udingnewPoWCrbii1.aemechanism*CCwnPkXsecurityPmWCmMandcom斌HaCadOnprincip1.e5.TheMXa1.!(Miax1.ka1.ureUf1.benew1.ypepowvrsy1.emvrerevea1.edfromtheaspectsinc1.udingStn1.C1.Ure.m*ogy.techno1.ogyax1.mechanism.T1.CVo1.U1.iOnpathofncwtycPowCrsyr

4、tcwwusa1.soana1.yzed.Fi1.ia1.1.y.IhCdeve1.opmentsuggestions(IndProSPEsfortheCOnNIrUEOnofnew-typePOwCrsystemwereputforward.KEYWORDS:new-typepoweryMcm:c;Irb(WIPCnki”；catbonItcutra1.i1.y:renewab1.eenergy:1.uw-cartx)nIrsfisi1.i(N)摘要：构建以清沽低碳能源为主体的能观供应体系.出设新型电力系统是实现碳中和目标的关犍用ft.电力系统从化石健海k好转殳为清洁能源主导.间临新型平衡体

5、系、复杂安全机灵，成本筑导机M等多于挑战与变革.读文从结构*形态、技术、机刖4个方面分析新型电力泰统的内浙9特征：分析研判新型电力系拽演化路径I通后，针对新51电力泵统构建提出发厩建议与展取.关S!词：新型电力系统：tt*T:碟中和：然傥漫：低碳转型Ii-第目，国/白热科学Af1.IHCi21M110B)电阳公“111II4CO-X3W50(IOX1.00).ProjectSUFPctiedbyNi1.icna1.NMara1.SciciKeFoocdaiknofChirusr11O52IK7O2);SvkoreM1.dTcdmoJosyPrcpxtNSuicGridCigMionI-MKi-

6、M)2(I99WA-OIMKIi.0引言构建新型电力系统.是宽彻落实我国能源安全新战略、实现43(O”碳中和气候应对目标的H1.大需要.目前,我国能源相关二制化碳排放房每年约100亿吨，约占全球碳排放总量的IB，我国煤炭消费约占全球总消费里的一半，约占我国能源总消费的57%,电力作为我国煤炭消货与碳排放占比出大的单一行业,碳排放占比超过40%川.2020年9月，习近平总书记在第七I五届联合国大会一般性繇论上宣布：“中国将提高国家自主页疏力度，采取更加有力的政策和措胞,二辄化碳排放力争于2030年前达到峰伯，努力争取2060年前实现碳中和%2021年3月习总书记在中央财经委员会第九次会议上提出构

7、建新型电力系统的战略，指出要莉力提高利用效能.实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革”.2021年10月，国务院卬发2030的碳达峰行动方案提出“构建钻能源占比逐渐提高的新型电力系统，推动济浩电力资源大施国优化配河”.因此，大力发展新能源，在新能源安全可求的杵代基础匕传统能源逐步退出,构建新型电力系统，加快电力脱碳，推动能源清i转型，是实现碳达峰、碳中和目标的必田之路.大力发展以风旎、太阳能为代表的新旎源电力，促进而比例UJ再生能源并网消纳，将成为我国构建新型电力系统的当务之急.在过去的20年间，我国实现了风电、光伏等新能源技术的跖越式发展。搬至2021年，我国风电、光伏发电容量:均突破3亿

8、千瓦，装机规模均居世界首位.但风光发电盘占比仅约10%现有电力系统结构形态与体制机制难以支掾更高比例的新能源并网消纳。预计到2030年，我国风光总装机容量将超过12亿千此，装机占比突般50%,发电量占比将墙长到25%以上；到2060年，风光发电仪占比预计进一步提升到约60%x,未来40年，大力发展风电、光伏等新能源实现燃电从主体电源向保障电源的题大转变，统筹发展与安全，保障电力持续可靠供应，面临前所未有的挑战与变革.引导绿色能源消费,提升终渊电气化率是推动能源消费模式转型、实现能效提升与保障能源安全的必然选择。，直以来，我国经济增长过多依序投资和出口拉动，高能耗产业发展过快，一次能源消费总懵持

9、续增加,2020年达49.8亿吨标准煤。尽管我国能源供给侧结构性改革不断向消沽能源转型发展，但能源转化和利用效率偏低，较发达国家存在一定差距。2020年电能占能源终相消悌比由仅为27%左右。近年来，能源消费环节枳极砌以电代煤、以电代油”的清沽电能件代技术，大力发展新能源汽车、惚料电池、分布式能源、微电网等技术，显著提升了能源终端电气化水平，支撑工业、交通等领域的自动化和智能化发展，为实现碳达峥碳中和目标,到2030年电能占能源终端消费比重需达40%左右,到2060年提升至70%右四.未来40年，提而电能在终端能源消费中的比重.实现再电气化,构建以电为核心的清洁能源体系.将迎来巨大的机期与创新.

10、能源电力的生产、传输、消费方式面临根本性变革,新型电力系统是构建清洁低碳、安全钦睨代能源体系的关犍支撑技术.得益干我国近10年来特高压交直流技术的跨越式发展，全国交口流互联的坚强智能电网格局初步形成，新能源的集中式开发、烧模化利用已成为实现我国能源资源大范围优化配置的重要手段。此外，我国中东部地区的海上风电和陆上分布式风光等资源建藏巨大储靛,仅海上风电可开发资源就超过5亿千瓦,预计到20X）年有望开发I亿千瓦,同时，随着电能为代技术的推广，诸如电动汽车、空网热泵、分布式储能等用户侧灵活可调资源的聚合汇总,负荷侧的角色将从被动转为主动.构建新蟹电力系统将圾现广域集中式与局部分布式发电并举的形态结

11、构.源-网-荷-储协同的统筹运行与平衡机制,电碳协同的新型市场机制与治理模式。新里电力系统JXIE.演义进入了国际的“无人区”,亟待攻克“卡脖子”重大基础理论与关键核心技术的.踪上所述，构建新型电力系统既面临巨大的挑战与变革,同时又迎来绝佳的机遇与创新.本文首先研究电力系统他干新能就比例不断提高而面临的新型平衡体系、境杂安全机理成本疏导机制等多重挑战与变革：在此基础上,从结构、形态、技术、机制4个方面分析新型电力系统的内涵与特征；然后，分析研判新型电力系统演化路径，以低碳电力技术创新为驱动力,以电力体制改革为推手,逐步实现可再牛.能源对化石能源的替代,明确燃电保容战质的压能石定位,统筹能源经济

12、安全与碳取持节奏。最后，计对新型电力系统构建提出发展建议与展型.1新型电力系统的挑战与变革构建新型电力系统，需立足我国能源资源嗯赋的蝙本国情，（统能源逐步退出要建立在新能源安全可欣的普代范础上。解决好新能源与传统能源、新能源与电网之间的矛盾，夯实电力系统稳定基础,需要从供给、消费、技术和机制各方面不断推动转型发展面临新型平衡体系、豆杂安全机理、成本疏S机制等多重挑战与变革，总结如图1所示.图ISfi型电力系蜕的挑战与变革FkICha1.1.engesandChanReSofncwypcpowersyMcm1.1新型平衡体系）系统平衡机理显著转变.在现阶段我国以燥电为主导的电力系统，电力电m平

13、衡以及发电充裕度以确定性思路为主，依托“源陵简动”的平衡模式保障电力供需平衡，Ur再生能源出力仅作为电力系统的补充。随希新能源占比的不断提高.新型电力系统的电源结构将Ih可捽连续出力的煤电装机占主导向强不确定性弱可控性的新能源发电装机占主存行变m.电力系统供需双侧均面临就不确定性，可再生能源与灵活负荷将承推一部分电力电量平衡的责任。电力电量平衡机理将向概率化、多区域、多主体的源网荷储用同的平衡帙式转变，此外，电力电最平衡在不同时间尺度将凸显不同矛盾，呈现弃电与缺电风嗫并存的特点.长时间尺度凸显电吊不平衡，新能源电做分布与负荷需求存在季节性不匹配，亟需加强跨省跨区互联，打造大范困资源优化配置平台

14、转向电、犯、热、气跨能源平衡：短时间尺度凸显电力不平衡，通过火电“退而不拆”，预留足期的可靠电力容麻，保障电力供应安全可能.2）灵活性平衡体系基需构建.随苻新能源占比的不断提而，电力系统不仅需要保障电力电量平衡，还需要具的充裕的灵活调节性以应时新能源发电的强随机性与波动性I九受限F“富煤、缺油、少气”的资源察献特征，我国一自面临灵活调节电源不足的局面，在西北部可再生能源富集地区，水电、抽蓄等快速调节电源严重眠乏,部分煤电机组冬季因承担供热负荷需“以热定电”运行冏节旎力进一步下降.现有电力系统结构形态与平衡机制难以支控更高比例的新能源并网消纳,幽需构建适应新型电力系统的灵活性平衡体系.一是传统

15、火电机组需要实现从“主要能源供应者”向“灵活性资源提供者”的找变：二是加快推进包括抽着、储能、气电、光热电站、煤电灵活性改造等灵活调节资源也设：三是通过数字化与智能化转型.提升多元用户互动能力,聚会海量的分布式可挖资源,挖掘用户侧灵活调节潜力：四是以坚强智能电河为枢纽平台.以网网荷储互动与多能互补为支捏构建多时空尺度的电力灵活性供需Y-衡体系，提升新型电力系统的新能源消纳能力网*3电力调度机制强化低碳,我国电力调度经历了“三公调度”、“经济调度”、“节能调度”等方式的演变,“三公调度”以“公平性”为目标.在确保各类设备发电完成率均匀性的原则下制定发电计划.“般济两度”以“羟济性”为目标，以成本

16、等微增率为原则制定发电计划，考虑了两度中“显性”的生产与运营成本.“节能调度”则以“节能性”为目标,优先调度可再生电源,并按火电机组能耗和污染物排放水平中低到而依次调用。“三公调度”和“经济调度”分别假重于调度的“公平性”和“经济性”.没有考虑电能生产对于环境、资源的巨大外部性。“节能调度尽管将能源资源的消耗纳入发电计划决策之中，（H.没有考虑对于各类低微电源的调度向SS，面向碳中和目标，新型电力系统需要引入低碳目标,考虑经济-安全-s色的综合效益.计及源-网-储备环节的低碳要素.构建新型、科学、高效的“低碳电力调度”方式U3.12复杂安全机理1）电网运行方式I的复杂，现阶段我国以煤电为主导的

17、电力系统，由于负荷变化相对有规律，整个电力系统的调度运行方式与电网潮流分布相对固定,在电力系统安全分析时，只需选取不同季节的典型运行工况，但是针对新型电力系统,一方面由于新能源出力与安杂随机气象因素的强相关性，另一方面由于新能源与新型负荷海1.分布式并网的特点，电网调度运行方式与潮流分布将呈现随机化与多元化特点U明电网不仅仅承担电能传输的作用，而旦将更多地承担电能互济、备用共享的职能。此外，电动汽车、分布式储能、僭求响应在密求网不断普及，将使得电力系统源荷界限模劭化.形成电力产消拧，局部配电网将会发生潮流反转，向主网但送功率，使得电网安全运行分析进一步宓杂化U，2）安全稳定问题不断加剧.1.看

18、新能源大Jft替代常规电淞，意味着电力系统中电力电子装备将不断增加，电力系统惯量持续下降,电力系统动态特性招发生深刻变化.支掠电网安全稳定的传统同质化大容量加找设备H益柿缺.电网的安全枪定问题加剧U儿例如：电力电子装备过流耐受能力比同步发电机差,易发生故障连锁脱网：系统惯状下降符宜接影响系统故障时的领率响应特性,进而影响系统频率枪定能力1间：电力电子设备对电网动态无功主动支掠能力弱.且新能源发电逐级升压接入电网，与主网的电气距离是常规机犯的23倍,系统电压支撑与调节能力急剧F降：新能源的控制方式与电力电子设符的电磁哲态过程对同步电机转子运动产生深刻影响，动地稳定问题更为复杂间.3）系统控制理论

19、曳特创新.随着新能源占比的不断提高，新能源通过电力电子设备并网.电网呈现交直流混联态势,涌现多样化的电力电子接口新型负荷与储悭设i,新型电力系统的源-网-荷-储全环节都将呈现高度电力电子化的趋势U1.电力电子奘置具有低惯性、烟抗扰性和多时间尺度响应特性，密致电力系统的新态特性与电乐枪定难以用现有的经典理论解铎与分析，电力系统呈现多失稳愎式耦合的复杂特性，引入了宽频振荡等新形态桢定问题U曳此外，电力电子装置具有海量、碎片化、分布式的井网特点，但同时具有快速响应能力，控制策略多样化，迫切需要构建适应高比例电力电子化形态的电力系统稳定分析新理论与协同控制新技术.1.3成本琉导机制1）能源价格机制必须

20、完善，能源是关系我国经济社会发展全局的大批保持能源K期桧定充足供给始终是一个必须高度由视的武大战略向SS.让市场在资源配汽中发挥决定性作用，这需要时价格进行改革以便给市场传递正确信号,新型电力系统的新能源占比较高，新能源普遍具有近零的低运行成本，导致电力系统具彳j低边际成本的特点，同时，由于新能源存在间歇性与不确定性的特点，需要更高的调翔、备用、容量等衢求，I月支电力系统具有更高的系统成本特性，面对低边际成本和诲系统成本的冲突，迫切需要革新能源价格机制，通过建立容球市场、增加辅助服务收益等合理途径疏导高系统成本,反映电力能源资源在不同时间空间的文实供需价值除此之外，还需要建立不同品种能源价格联

21、动机制,协调考虑能源价格舛性、油价和电价调整对通货膨帐影响、与弃风弃光有关的产业规划和激励机制问题,促进能源与电力行业全面、步调、可持续发展，2）电力市场建设亟衢深入，自2015年中发9号文发布后，我国进入新一轮电力体制改革,各地纷纷发力建设电力市场目曲虽然各行己建立电力中长期市场，部分省份电力现货市场即格正式运行，但目前的市场建设仍存在诸多问题.其一.跨区跨省交易机制尚不完善,导致省向省内市场衔接差,在在省间市场壁泉，短时电力交易仅能在省内市场组织，难以充分发挥落区跨省联网对于新能源的消纳作用,导致电力资源优化的范曲较小：其二，缺乏适应新型电力系统沛型的市场机制，对新型电力系统中重耍的成员，

22、包括风光等新能源、储能等新型市场主体洪乏适应的市场机制与交易细则,难以充分激励新蟹市场主体参与市场.导致电力资源优化的广度有取：其三，缺乏支持就因荷储互动的市场机制,原以支撑新型电力系统中的发输配用各个环节的市场主体灵活参与市场，包括分布式新能源、电动汽车、虚拟电厂、负荷聚集商在内的多种市场主体难以接入电力系统参与优化，导致电力资源优化的深度不足（出网。3）电碳祸合价值曳特佗掘.碳达峰、碳中和目标下，除能源的生产成本外.其环境价值也变得更为重要.，具体的，新能源发电兼具低生产成本特性与高环境价值：而以煤电、气电为代表的传统能源,其生产成本适中,但环境价伯较低.新型电力系统的市场机制应统筹考虑不

23、同能源的生产成本与环境价值，通过冏整价格机制、增加补贴税费、建立单独市场（如绿电市场），以实现市场经济运行与节能减排碳中和的多电目标网.2021年9月7日,我国绿色电力交易试点正式启动后的首次交易完成,来自北京、江苏、辽宁等17个省份的259家市场主体达成7935亿千瓦时的电交易，预计可战排二氧化碳60718万吨.后续，绿电交易还将与我国绿证市场、碳市场等有序衔接，协同推动能源绿色转里，目前，我国新能源装机世界排名第一，未来将拥有世界上最大的新能源市场和碳市场。随芾绿电交易的推进，市场规模预计将有大幅增长.2新型电力系统的核心内涵应对新型电力系统面临的挑战与变革，需要立足国情，以低碳电力技术创

24、新为驱动力，以电力体制改单为推、统筹能源经法安全与低碳，推动形成适合中国国情、有更强新旎源消纳能力的新型电力系统.具体而有新型电力系统足以确保能浓电力安全为基本前提.以清洁能源为供给主体,标电消费为主要目标，以电网为枢纽平台，以源网荷偌互动及多能互补为支掠，具有绿色低碳、安全可控、智慧灵活、开放互动、数字赋能、经济高效等方面突出特点的电力系统.新型电力系统需要依托数字化技术,统筹源、网、荷、储资源.完善调度运行机制,多维度提升系统灵活调节能力、安全保障水平和综合运行效率，满足电力安全供应、球色消犯、经济高效的综合性目标，新型电力系统的内涵可总结为低碳、安全、高效3个核心层面：I）适应大规模高比

25、例新能源的低碳化电力系统.低碳是新型电力系统的核心目标.电力系统作为能源转型的中心环节,将承担着更加迫切和繁重的清洁低碳转型任务，仅依轼传统的电源侧和电网恻谓节手段，已经难以满足新能源持续大规模并用消纳的需求。新里电力系统亟需激发负荷侧和新型储能技术等潜力,形成源网荷储协同消纳新能源的格局,适应大规模高比例新能源的持续开发利用需求.2）保障能源供需和防范风险的安全性电力系统.安全是新鞭电力系统的基本要求,当前我国多区域交直流混联的大电网结构日将女杂，间也性、波动性新能源发电接入电同规模快速扩大，新型电力电子设备应用比例大幅提升，极大地改变了传统电力系统的运行规律和特性,同时，人为极端外力破坏或

26、通过信息攻击手段引发电网大面枳停电事故等非传统电力安全风险增加.新型电力系统必须在理论分析、控制方法、调节手段等方面创新发展,应对H益加大的各类风险和挑战.保持拓度的安全性.3）全国统一电力市场优化的高效率电力系统，高效是新型电力系统的关犍要素.未来高比例新能源与海髭用户接入电力系统,会为能源资源优化配湿的效率带来五大挑战,新型电力系统将建设全国统一电力市场，实现更商的资源优化配置效率与更大的能源优化空间。未来，在市场架构上，将形成各层次电力市场仍同运行、统交易规则与技术标准、他全多层次的统一市场体系.在市场品种上.利进一步发挥中长期市场平衡供需、稳定预期的作用，引导现货市场更好地发现电力实时

27、价格.建立涵靛电能最、辅助服务、发电权、输电权和容业等妥交易品种的灵活开放式市场体系,建设适应能源结构转型的电力市场机制，形成统一开放、竞争有序、安全而效、治理完善的电力市场体系，3新型电力系统的关键特征电力系统实现碳达峰、碟中和目标的过程，伴随昔以化石能双为主导的传统电力系统向以清洁低碳能源为主导的新鞭电力系统的转里升级，电力系统的结构、形态、技术、机制将发生深刻转变，如图2所示.3.1结构特征1）清洁低碳电源为主体，化石能源为压舱石.在电源例.未来清洁低碳电源将成为主体,发电累占比达90%以上.未来电源主要分为3类，第nat产93M络色*术华找CM+定住电力电化IV:MUKJMQ字化物本出

28、线就MNMKW-电力atMRHtMMRVCN诏行，遥图2新型电力系统的关城将征F.2Kqfeaturesofnew-typepowersystem一类是具有强不确定性的可再生能源，包括风电、光伏、小水电等；第：类是可提供灵活性的可第零碳电源，比如大中型水电、核电、生物质、光热、氢能发电等：第三类是保留的化石能源发电机组，近期通过灵活性改造用于系统冏峰,远期加装碳捕生奘置实现深度脱碳,同时提高“退而不拆”的应急备用煤电规模.未来符形成多元化的电力灵活性资源体系,清洁能源不仅是电盘供应主体,并具备主动支撑能力，常规电源功能逐步杼向调节与支掠，2）大电网和分布式并举的互联互动。在电网他立足我国国情与

29、资源票M.“西电东送、北电两送”的电力流分布持续强化,新能源开发呈现集11式与分布式并举的格局，电网结构将呈现“大电源、大电网”与“分布式系统”兼杵互补，交互流混联大电网、柔直电网、主动配网、微电网等多种形态电网并存局面R1.电网不仅承担电能传曲的作用,而且招更多地承担电能互济、备用共享的职能.配电网将从交流电网转为柔性交直流配网,还招接入分布式可再生能源、储能、电动汽车、需求响应等各种灵活性的“配套”资源实现灵活性需求的就地平衡3）终然用能笠样化、弹性化与有源化。在伊荷倒，随着能源消费结构与产业结构调整，电气化水平招不断提升，商耗能工业负荷将减少.数据中心、电动汽车等将大幅增长，电制药、储能

30、智能电器等交互式用能设备物广泛接入和应用未来负荷种类将呈多元化特点，同时，终端用能用性将显著增强，一方面伴随数字化与智能化转鞭，温Ift用户聚合下的双向互动与需求响应招成为常态.另方面通过电-热-冷-气等不同能源消费的怖同互动与优化，实现不同能源负荷的弹性酋代，灵活可控负荷将成为电力巩活性资源的重要组成部分.此外分布式能艰、多能灵活转接等技术的广泛应用.终端负荷将从单一用能向有源微网转变IM.4）若时空多元融合的共享储能体系，在储能刨，不同环节、不同时间尺度、不同应用场景对储能的技术需求各不和同，发挥的功能也各有侧重。用户恻以大量接入的电动汽车作为短时储能,主要用于日内需求响应：电源侧配区以

31、电化学储能为主的短时储能，适当开发通过储热具符调节能力的光热发电，用于平滑新能源出力,参与调频和11内调峰：以压缩空气、“电-缎（甲烷Xir等作为长期储能，为系统提供长周期调节能力；电网恻配附以电化学、抽水蓄能等为主的短时储能，提供保障电网安全、应急备用、谖解输变电阻粕的调节能力。总的来说，新型电力系统将依托抽蓄、化学储能、光热储热、乳储能、压缩空气储能等多元储能技术体系,以电网为纽带，物独立分散的电网保、电源施、用户（W储能资源进行全网的优化航次.推动源-网-荷各环节储能能力全面择放，内建多元、融合、开放、共享的储能体系.3.2形态特征I）从确定性系统转向不确定性系统.传统电力系统可通过诩整

32、发电机组出力满足需求侧陆机波动的负荷需求,呈现供应侧可控、需求偶随机的特征I随着波动性和间歇性的风能和光伏发电为主的可再生能源在电源结构中占比持续增长，供应（H也将出现强防机波动的特性，能源电力系统将由传统的需求M单倒匐机系统向源-荷双恻班机系统演迸。现有电力系统必须实现从“被动适应可再生能源并网带来的不确定性”的模式，转向“适应强不确定性的源同荷储协同互动”模式.2）从机电主导转向机电-电磁情合.新旎源的并网、传输和消纳在源-网清端广泛引入电力电子装爸，电力系统呈现显著的而比例新能源和高比例电力电子（“双拓”）趋势。因此,电力系统基本特性正由旋转电机主导的机电传态过程为主演变为由电力电子控制

33、主导的机电-电磁他合特性为主U曳电力电子装置具有低帼性、低迈跖容量、崩抗扰性和多时间尺度响应特性,导致“双高”电力系统的响应时间常数更小（定微秒级卜动态频率范圉更宽（上千Hz）、运行控制要求更高.在多种扰动情形K.系统的机电哲态和电磁振荡等多司因索交猊影响，导致新型安全移定问题凸显。例如，目前新能源基地出现的初态电压支撑不足、风电机组高/低电压穿越性能不佳、从数Hz到数千Hz的宽短电极振荡、多馈入直流换和失败等,给电力系统的安全而效运行带来巨大的挑战。3）从传统电力系统转向能源互联网，伴随电力系统的数字化与智能化料型，新型电力系统将游向以智能电网为核心、可再生能源为基础、互联网为纽带，通过能源

34、与信息高度融合，实现能源高效清洁利用的能源互联网形态B1.一是传统电网与智能化技术广泛融合，发挥先进输电技术，将传统电网升级为具有强大能源资源优化配置功能的智能化平台：是采用先进的信息技术、智能终端和平台，使得能笊和信息双向流动，提升电网可观性与可控性，支掠源-网-荷-储的高效互动，提升高比例新能源的消纳能力；三是将分布式发电、储能系统、黄荷等组成众多的微型能源网络，形成产消合一的新模式，挖掘糅放负荷仰史活网节潜力：四是打破行业壁垒，接纳各类市场主体.协助共享行业资源.实现产业互补，将新型电力系统打造为现代清洁能源高效利用体系的由要段体.4）从电视角转向电磁被台视角。面向双碳目标.未来电力系统

35、的发展趋势与形态演化符转变为节能减排、低碳发展的“外力驱动”倒逼机制IJO1.一是各种宏观调控与经济手段的引入,包括减排立法、碳税、碳航领、碳交易机制等.将为电力行业未来的发展构建一个全新的宏观经济环境与政策环境，各类低碳技术的蓬勃发展更是为电力行业带来了新的机遇与挑战.二是低碳环境下，碳减排将成为电力行业可持续发展的重要目标之一，从而改变了电力行业的发展模式,并在行业内部各个环节引入“碳约束”：三是低战理念的海透与各类低碳要素的引入将使得电力行业呈现出明显的低碳特性与全新的运行模式，并广泛地影响电力系统的运行、投资、调度与规划等功能环节。3.3技术特征1）低碳清洁的能源生产技术。在发电他新型

36、电力系统需具备低碳清洁的能源生产技术特征.主要包括燃炭清洁岛效史活智能发电技术、先进风电技术、太阳能利用技术、负搬生物质技术、如能技术以及核能技术等，以风电、太阳能为代衣的非微葩能源将持续快速发展，生物质能是目前已知有望实现负碳的能源生产技术，氮能技术有里与电力井而成为世界能源科技AS略竟争焦点之一,核能发电技术是保障我国能源安全的战略性技术.2）安全高效的能源网络技术，在电网恻，新型电力系统需具备安全而效的能源网络技术特征.主要包括高比例新能源并网支推技术、新型电能传输技术、新型电网保护与安全防御技术、碳排放流技术等.而比例新能源并网支撵技术是实现大规模新能源并网稳定运行的关键：新型电能传输

37、技术是支撑大规模电能广域高效航置的关犍框纽：继电保护与稳定控制系统共同组成电力系统的安全防御体系：碳排放流技术是实现精准电力碳排放追踪与计量的核心技术，可以支持碳计量终端研发，实现源侧、网仰、荷侧的实体碳表。3）能源高效利用技术.在用户I则,新型电力系统衢具备灵活高效的能源利用技术特征,主要包括柔性智能配电网技术、智能用电与供需互动技术、分布式低碳综合能源技术、电气化交通技术与工业能效提升技术等.柔性智能配电同技术是支撑用户便分布式能源及多元负荷“即捕即用”,负荷主动支推并冏的关健平台枢纽：智能用电与供需互动是论掘用户灵活谓节潜力,引导电力消费模式低碳转型的支掠技木：分布式低碳琮合能源技术是实

38、现多种异质能源于系统之间协同管理和互补互济.提高能源综合利用效率,推动分布式清洁能源就近消纳的支撑技术：电气化交通与工业能效提升是终端用能低碳转型的关键技术。4）能砍高效存储技术，在储能侧，新型电力系统衙具备经济离效的能Jit存储技术特征.主要包括电化学储能技术、机械与电峻储能技术、抽水潜能技术、异质能源存储技术、云储能技术等,电化学储能技术是目前发展最快、应刖最广的储能技术之一：机械与电破储能具有大功率、长寿命、安全可能的特点：抽蓄技术是当今技术最成熟、羟济性最好和大规模开发的储能技术；异质能源存储包括储热、储氢等技术，支撵不同能源形式之间的灵活转化与协同互济：云砧能技术是支掠储能资源聚合共

39、享、协同控制、价值分配的发展新模式.5）数字化支撑技术.字化技术是支撵构策新型电力系统的关港技术。数字化技术包括了现代信息技术、先进传感技术、人工智能和大数据技术，支撑构建具有智能化运行控制和运营管理，数字学生全景展示与智能交互的新型电力系统1刈.传感技术实现时物理实体全面那知，网络通信技术湎足不同场景与应用的通信需求,云计算与大数据技术实现大容量数据存储、计算与知识发现,人工智能技术实现智能控制和智能管埋，数字挛生技术实现智能优化与数字赋能.国网新能源云是国家电网公司数字化战略在新能源领域的典型实践,是新一代信息技术与新能源业务深度融合形成的新能源工业互联网平分.3.4机制特征1）全国统一电

40、力巾场机制.一是国家市场、省（区、市）市场的协同运行.实现交易时序糊合.不同交易现则协同、交易结算流程有序，在全国葩阳内实现电力资源优化配置和共享互济.二是电力市场体系的功能进一步完善，中长期交易周期缩知、频次堵加，现货市场枪定运行、各类优先发电主体及用户侧共同加入，调频及招用等辅助服务市场建立健全。三是建立适用于新型电力系统的电力市场体系，针对电力市场不同推度的需求，包括新能源参与中长期市场、容愤补供、灵活性爬坡、绿色电力交易、分布式发电市场化交易等，隹立第种市场并实现多个市场间的有序衔接与互相补充。2）新能源消纳长效机制.一毡在电网保障消纳的基础上，通过源网荷储一体化、多能互补等途径，实现

41、电源、电网、用户、储能各类市场主体共同承担清洁能源消纳说任的机制.二是统筹电源（、电网侧、负荷侧的灵活调节资源,完善新能源调度机制.多维度提升电力系统的调节能力.保障调节能力与新能源开发利用规模匹配.三是要科学制定新能源合理利用率目标.要形成有利于新能源发展和新型电力系统将体优化的动态调整机制,各个地方风光资源不一样、负荷情况不一样、电源电网结构不一样,要因地制宜.制定各地区的目标，充分利用系统消纳能力，枳极提升新能源发展空间.3）源网荷储协同运行机制.源网荷储体化是指通过优化整合本地资源，以先进技术突破和体制机制创新为支撑,探索源网荷储福度融合的电力系统发展路径，强调发挥负荷侧冏节能力、就地

42、就近灵活坚强发展及激发市场活力，引导市场预期，随着能源互联网逐步建成，需求恻资源和储能将能舒参与系统优化调节,源网荷储备环节间协调互动将成为常态,电力系统运行机制将由“源随荷动”转向“流荷互动”，统筹安排源、网、荷、储各环节的运行策略，充分发挥各类资源特点以灵活高效的方式共同推动系统优化运行,信进清洁能源高效消纳.4）电碳协I可新型市场机制。市场是实现碳减排的关犍手段.我国正稳步推诳电力市场与族市场建设.在电力市场中，通过建立有利于清洁能源优先消纳的交易机制，促进清洁电能的普及利用推动能源系统的低碳发展：在碳市场中，通过限制企业允许排放的总达到控制碳排放的目的,推动各行业降低排放.两个市场挪对

43、促进社会援减排、实现“双碳”目标发挥里:要作用.电-碳市场将也力市场和碳市场的交易产品、管理机构、参与主体、市场机制等要素深度融合,在发电恻,发电成本与联排放成本共同形成电暖产茄价格,通过价格动态谓整不断提升清洁能源市场争力,促进清洁替代:在用能侧,建立电力与工业、建筑、交通等领域能行业的关联交易机制,用能企业在能源采购时自动承担碳排放成本，形成清沽电能对化石能源的价格优势，激励用能射电能的代和电气化发展.电-碳市场以气候与能源协同治理为方向，能够格相对分散的气候与能源治理机制、参与主体进行整合实现目标、路径、资源高效协同，有效解决当前两个市场单独运行存在的问题，提供科学减排方案与路径.激发全

44、社会主动减排动力。4新型电力系统的演化路径构建新型电力系统是一个更杂的系统工程，不可能一蹴而就，需要不断渐进演化，不同发展阶段要重点解决不同的基本矛盾,不同阶段在政策设计上要统势兼顾好发展和犍排、整体和局部、短期和中反期的关系.驰着清洁能源比例的不断提高,在充分考虑煤电有序转型和气电适度发展需要的同时,枳极安全有序发展核电，积极发展和友好消纳不同分布形态的新能源，并与不IriJ发展阶段的技术特征、成本特性相适应.炎温怖较*pfcw电为例欧佐必速新发展为装机上体俎电保书M1.ib钟安为灵方国琳电源漪油能簿发展成为电力电*E体.酢分说电“应而不rr做e安奈林用电网网显现火电附与分布式并不悴a相心高

45、料句惯品和文就”少垃t由立err就北麻火电冏、电四主动间明、微电多的出6电忖并存清泊皿K3名楮形式的械管代CIIi!,电动汽串号可谓V央充货曲依快发展、就筑、工业、交通尊终端篇门洋欧K合.建成济沽WH1.nA来能海网柏篱。也化学籍设快速发收多只哽多技农美中的储使体系。共乎极式体切机制展本健唾全国统电力由场体条全而位成全川院电力巾场和电嫉巾场D碳达峰期.2021-2030年为电力碳达峰期，电力系统碳排放努力先于能源系统进入峰值，然后快速下降，珈在终端部门电气化进程快速推诳，电力需求将持续增长，计2030年达10万亿kWh以上，新增电力需求力争全部由清洁能源满足，2030年风光发电装机占比提升至5

46、0%左右黑均。此阶段为传统电力系统转里期，电源形态方面，新能源将逐渐发展为电力装机主体，主要依舔火电灵活性改造调峰、抽蓄与储能和跨区互岷互济提供灵活性,支挣大双模风/光并网消纳.煤电的功能与定位转变为“保容城城”，成为支撑电力平衡与灵活调行功能的灵活性电源.电网形态方面,呈现大电网与分布式并举的特点，总体维持较高转动惯城和交流同步运行特点，交流与直流、大电网与微电网协同发展.用电形态方面，呈现且活、多样化特点,清洁取暖、港口岸电,工业电锅炉等多种形式的电能替代加快发展.电动汽车、新型储能、表1不同演化阶段的电力系统特点对比Tub1.cICompariwnofPOwrr%McmChnrEerkt

47、iCiniiernt*o1.rtinMagc总体来看,2030年左右新能源发电装机才r里达到50%左右，以2030年为界可划分为两个阶段一2030年以前，利用现有技术框架挖掘技术潜力，实现规模化储能应用，突破体制机制痛点.2030年以后，大力推进技术创新.实现电源形态、电网形态、用电形态、体制机制等方面的深度变革.不同演化阶段的电力系统特性对比如表I所示。电供暖等可调节灵活负荷加快发展,体制机制方面，法本建成全国统一电力市场体系，统一交易现期和技术标准，破除市场雌垒，推进适应能源结构转型的电力市场机制建设电碳市场形成较完备的交易产品、市场主体、关犍机制.基本置1碳排放重点行业.2）碳中和期，20312060年为电力碳中和期.电力系统碳排放快速下降，考虑碳捕集后电力生产实现净专排放.终湘部门电气化率持续提升加之以绿色电力制观,都将使得电力需求持续增长预计2060年达16万亿kWh以上.非化石旎源发电占比进一步提升，达到90%以上，保府一定煤电装机配备砍捕柒做电力支掠与安全的用。清洁能源将发展为电埴供应主体，全面建成新型电力系统.此阶段为新型电力系统发展成熟期.电源形态方面清洁能粽发展成为电量主体,具备主动支拽能力,新能源以HV氧等多种二次能源形式传给和利用：