新型电力系统建设专题学习

全面贯彻落实党的二十大精神深入推进新型电力系统建设内容提纲1一、如何理解新型电力系统二、新型电力系统建设面临的挑战三、新型电力系统发展路径一、如何理解新型电力系统2（一）党中央国务院的总体要求与部署2021年党中央首次提出构建新型电力系统2021年3月15日，中央财经委员会第九次会议上对能源电力发展作出了系统阐述，首次提出构建新型电力系统，为全球电力可持续发展提供了中国方案。国务院2030年前碳达峰行动方案也提出，构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统。“要构建清洁低碳安全高效的能源体系，控制化石能源总量，着力提高利用效能，实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。”3（一）党中央国务院的总体要求与部署党中央为能源电力发展指明了科学方向

面对百年变局和世纪疫情相互叠加的复杂局面，党中央为新时代能源电力发展指明了科学方向，电力行业对党中央、国务院构建新型电力系统决策部署的认识也在与时俱进，从助力“双碳”战略目标起步，逐渐转变为坚持“双碳”目标实施与能源电力保供并重。4保障能源安全，保证电力和煤炭等供应领导人气候峰会 中国将严控煤电项目国务院常务会议中央经济工作会议中共中央政治局第三十六次集体学习十三届全国人大五次会议东北多地拉闸限电《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》2021年4月2021年10月2021年12月2021年9月2022年1月2022年3月2022年5月加快构建新能源占比逐步提高的新型电力系统会后党中央多次强调“要立足以煤为主的基本国情，传统能源逐步退出要建立在新能源安全可靠替代的基础上”要立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破、通盘谋划，传统能源逐步退出必须建立在新能源安全可靠的替代基础上要积极稳妥推进碳达峰碳中和工作，在降碳的同时确保能源安全、产业链供应链安全、粮食安全（一）党中央国务院的总体要求与部署新型电力系统是新型能源体系的重要内容 要深入推进能源革命，加快规划建设新型能源体系，为新时代我国能源电力高质量发展指明了方向。为贯彻落实党中央决策部署，电力行业需立足新发展阶段，贯彻新发展理念，增强建设新型电力系统的信心和决心。5“深入推进能源革命，加强煤炭清洁高效利用，加大油气资源勘探开发和增储上产力度，加快规划建设新型能源体系，统筹水电开发和生态保护，积极安全有序发展核电，加强能源产供储销体系建设，确保能源安全。”（二）新型电力系统的内涵与特征新型电力系统的基本内涵新型电力系统是以确保能源电力安全为基本前提，以满足经济社会高质量发展的电力需求为首要目标，以高比例新能源供给消纳体系建设为主线任务，以源网荷储多向协同、灵活互动为重要特征，以坚强、智能、柔性电网为枢纽平台，以技术创新和体制机制创新为重要保障的新时代电力系统。6技术创新体制机制改革以新能源为主体多源协同互补源多网柔性互联，大电源、大电网与分布式系统兼容互补网荷负荷调节能力提升促进绿电消费安 全储多类型新型储能规模化应用，保安全促消纳（二）新型电力系统的内涵与特征清洁低碳核心目标智慧融合基础保障新型电力系统的四大特征新型电力系统具备安全高效、清洁低碳、柔性灵活、智慧融合四大重要特征，其中安全高效是基本前提，清洁低碳是核心目标，柔性灵活是重要支撑，智慧融合是基础保障，共同构建了新型电力系统的“四位一体”框架体系。新型电力系统四大重要特征安全高效基本前提柔性灵活重要支撑7（二）新型电力系统的内涵与特征1.电源结构2.功能定位3.系统形态4.调控体系化石能源发电为主体跟随经济发展“源网荷”三要素单向计划调度模式新时代电力系统需要“四个转变”在社会主义现代化新时代背景下，为完整、准确、全面贯彻落实党中央决策部署，积极响应新型能源体系建设要求、落实“双碳”发展战略，电力系统须立足新发展阶段、贯彻新发展理念，重点在供给结构、功能定位、系统形态、调控体系等领域顺应发展形势、响应变革要求，主动实现“四个转变”。传统电力系统 新型电力系统新能源提供可靠支撑主动引领产业升级“源网荷储”四要素源网荷储多元智能互动8二、新型电力系统建设面临的挑战9新型电力系统建设面临的四大挑战1电力电量需求仍在高速增长2资源负荷逆向分布增大转型难度3新能源尚未形成可靠替代4电力系统运行压力持续增加10（一）电力电量需求仍在高速增长“双碳”战略实施过程中我国电力需求仍将保持刚性增长相较国际发达国家，我国目前人均用电量仍处于较低水平，未来存在较大增长空间。在当今世界各国均将能源转型作为重要国家战略的时期，发达国家电力需求已进入平台期，而我国电力需求仍将刚性增长，且增量巨大。11我国年均新增用电与发达国家用电量现状对比38004400480030804740单位：亿千瓦时7.515.316.6174.6%12.22.3%0.8%0.3%2020年 2030年 2040年 2050年 2060年用电量 年均增速单位：万亿千瓦时用电量及年均增速变化趋势预测（一）电力电量需求仍在高速增长121600014000120001000080006000400020000欧盟碳达峰前十年人均用电量增速3%，碳达峰至今人均用电量增速1%美国 欧盟 日本 中国美国碳达峰前十年人均用电量增速1%，碳达峰至今人均用电量增速-1%日本碳达峰前十年人均用电量增速1%，碳达峰至今人均用电量增速-1%我国碳达峰前十年预计人均用电量增速5%020406080100140 美国 欧盟 日本120欧盟上世纪八十年代碳达峰中国中国2030年碳达峰美国2007年碳达峰日本2008年碳达峰相较发达国家能源转型进程时间紧、任务重欧盟上世纪80年代碳达峰，预计2050年实现碳中和目标，从碳达峰到碳中和历时约70年；美国、日本分别于2007年、2008年实现碳达峰，从碳达峰至碳中和历时40年左右。我国从碳达峰至碳中和仅有30年时间，且用电需求增速明显高于发达国家碳达峰前后水平，“双碳”进程时间紧、任务重。中国、欧盟、美国、日本碳排放量 中国、欧盟、美国、日本人均用电量单位：千瓦时（一）电力电量需求仍在高速增长131%1%38%35%55%59%2020年2030年第三产业第二产业第一产业31%1%30%1%20%1%19%1%69%69%79%80%德国日本英国美国用电结构中三产及居民将大幅提升，但二产仍维持约1/3比重双碳战略加速实施，将推动我国产业结构持续优化调整，但我国作为制造业大国，二产仍将维持1/3左右比重，与德国（31%）、日本（40%）相似。预计2030年二产用电比重将由目前的68%下降至60%左右，仍是电力需求的基本盘，三产和居民用电比重由当前的30%提升至38%，是拉动用电增长的主要动力。经济结构预测与国际对比 用电结构预测国际对比1%2%1%0.3%1%68%60%45%37%31%20%2%15%19%25%27%35%38%16%19%29%36%32%41%2020年2030年德国日本英国美国第三产业居民生活用电第二产业第一产业（一）电力电量需求仍在高速增长战略性新兴产业和电能替代是电力需求增长的重要驱动因素随着产业结构的优化调整，高端装备制造、新能源汽车、信息技术等战略性新兴产业增长势头强劲，将成为拉动用电增长的新动能。同时在双碳背景下，终端能源再电气化已成为当前能源结构调整的重要举措，据测算，交通、工业、建筑和居民等重点领域电能替代总潜力约7万亿千瓦时，将推动我国终端能源消费中电能占比从2020年的27%提升至2030年的35%。141%氢能非电非化石2%煤炭22%电力35%石油26%天然气14%2030年终端能源消费结构82632310025100162009900电能替代规模预测单位：亿千瓦时（一）电力电量需求仍在高速增长12.215.31711.828.531.231.82020年2060年2030年

2040年用电量/万亿千瓦时2050年最大负荷/亿千瓦负荷增长明显大于用电量增长，负荷“尖峰化”特征显著随着第三产业和居民生活用电比例持续提高，负荷“两峰两谷”特性更加突出，各区域电网95%以上最大负荷持续时间普遍低于60小时、对应用电量不足全年用电量的0.5%。2030年之前，最大负荷年均增速6.5%、用电量年均增速5%；2030至2060年，最大负荷年均增速2.5%、用电量年均增速2%，电力增速明显高于电量增速，供电保障难度增高。用电量及年均增速变化趋势预测 负荷特性曲线变化趋势最大负荷年均增速6.5%22.0最大负荷年均增速2.5%7.5用电量增速5%用电量年均增速2%16.615（二）资源负荷逆向分布增大转型难度未来较长时间中东部地区仍是用电需求主体，西电东送规模还需进一步扩大我国约90%煤炭资源、约80%风光水资源集中在西部地区，而用电负荷75%集中在中东部地区，西电东送是我国资源禀赋与能源需求的客观要求。在新发展格局下，随着经济结构和产业布局优化调整，用电负荷分布将逐步从中东部向西部转移，但考虑到产业转移的复杂性和多年形成的产业区域粘性，预计至2060年中东部用电量仍将占总用电量的65%左右。16（二）资源负荷逆向分布增大转型难度难度1：电网特征发生显著变化，电网安全运行风险增加送电规模增大导致以电力电子装置为基础的直流系统单回容量大、馈入与送出密集，单一扰动对交流系统冲击强，对于潮流转移能力不足、频率和电压调节能力不足的交流系统极易引发多回直流连续换相失败甚至闭锁风险。在送端，主要体现为大规模新能源并网地区暂态过电压问题突出；在受端，主要体现为多直流馈入地区电压支撑能力下降。XX电网交流故障引发祁韶直流连续换相失败，近区风机机端暂态过电压越限XX电网交流故障引发多回直流同时换相失败，对电网造成功率冲击17（二）资源负荷逆向分布增大转型难度难度2：输电通道建设难度增大受土地资源、城镇规划、生态保护等因素影响，目前输电线路走廊越来越稀缺，部分输电通道内线路距离较近且通道输送容量巨大，一旦因自然灾害或外力破坏导致密集通道全失，将对大电网形成大规模冲击，极易导致大面积停电事故。18某“七线合一”通道，通道平均宽度450米，最大输送功率3060万千瓦（三）新能源尚未形成可靠替代风电保证出力率约为5%，极端情况下最小出力基本为0风电的保证出力率是指风电出力累计时间概率为95%时的出力最小值，由于风电出力不规律性较强，经研究统计，即使在风资源较好的西北地区，风电保证出力率约为装机容量的5%。2021年，全国33个省级电网中21个风电最小出力为0，两个省份大于10万千瓦，其他均为0-10万千瓦。19风电保证出力率新疆4.9%XX3.1%吉林0.8%山东2.2%江苏1.6%个别省份风电保证出力率情况1.181.380.1200.2风电新能源光伏总装机 最大出力 最小出力最大出力占比43%最小出力占比4%2.72最大出力占比53%2.63最大出力占比41%最小出力占比4%2.2某区域风电、光伏最大最小出力情况5.35（三）新能源尚未形成可靠替代当前光伏可参与平衡比例仅占装机的2%光伏能否参与电力平衡主要由所在地区的负荷特性决定，仅系统最大负荷出现在午高峰的地区，光伏可参与平衡。当前全国可参与电力平衡的光伏容量仅占光伏总装机的约2%。2000.31.20.9负荷0.61 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23时段光伏出力典型负荷曲线扣除光伏后余留负荷曲线光伏最大出力时段光伏削减午高峰负荷水平负荷高峰转移（三）新能源尚未形成可靠替代高比例新能源电力系统跨季节平衡调节极为困难新能源出力特性与气象条件高度相关，通常春、秋季新能源平均出力高于夏、冬两季，与用电需求存在季节性不匹配的问题。夏、冬季用电高峰期，新能源出力低于平均水平，而春、秋季新能源大发时的用电水平处于全年低谷。现有的储能技术只能满足日内调节需求，在新能源高占比情景下，系统跨季节供需矛盾将更加突出。21（三）新能源尚未形成可靠替代罕见天象、极端天气下的供应保障难度更大 随着全球变暖、气候异常的加剧，飓风、暴雪冰冻、极热无风等极端天气事件不断增多增强，超出现有认知。罕见天象与极端天气具有概率小、风险高、危害大的特征，在新能源高占比情景下的影响极大，推高供电保障难度。2022年夏季，受极端高温干旱叠加疫情居家影响，全国21省最大负荷创新高，区域高温时间综合强度达1961年以来最强，同时长江干流和主要支流来水同期最枯，浙江、安徽、湖南、河南、江西、四川、重庆等省份采取有序用电措施。22（四）电力系统运行压力持续增加电力系统结构日益复杂，系统性风险显著增大我国电力系统规模和电压等级居世界首位，目前已形成六大区域电网为主体的全国联网格局，各区域电网电压层级复杂，高低压各层级电网之间、送受端电网之间协调难度大。特高压交直流电网送受端强耦合特性复杂，给电网稳定性分析和控制带来巨大挑战。西北地区750千伏为主南方地区500千伏为主东北地区500千伏为主华北、华中、XX地区1000千伏和500千伏为主23（四）电力系统运行压力持续增加24电力系统安全稳定运行接近极限

多回直流密集馈入引发系统连锁故障风险急剧提升，例如XX电网目前受入直流已达到13回，受电比例约25%，安全稳定运行已接近极限。XX电网目前受入直流13回，合计功率8580万千瓦，受入比例约25%。单位：万千瓦（四）电力系统运行压力持续增加“双高”特征使得传统电力安全稳定问题更加突出在未来相当长的时间内，电力系统将仍然以交流同步电网形态为主。交流电力系统的功角、频率、电压稳定仍然需要同步电源维持，但随着新能源大量替代常规电源，维持同步稳定的物理基础被不断削弱。25电压调节能力下降，高比例新能源接入地区电压控制困难，高比例受电地区动态无功支撑能力不足高比例受电地区交流N-2故障后电压无法恢复系统惯量不再随规模增长，甚至呈下降趋势，抵御故障能力下降（四）电力系统运行压力持续增加“双高”特征导致新型稳定问题逐步凸显新能源机组具有电力电子设备普遍存在的脆弱性，对系统扰动耐受能力不足，面对频率、电压波动容易脱网，使故障演变过程更加复杂，叠加进一步扩大的远距离输电规模，大面积停电风险显著增加。同步电源占比下降、电力电子设备支撑能力不足导致宽频振荡等新形态稳定问题。中频带(5～300Hz)的新形态同步稳定问题26三、新型电力系统发展路径27总体发展路径按照党中央提出的新时代“两步走”战略，锚定“双碳”战略目标，制定新型电力系统“三步走”发展路径，即加速转型期（当前至2