2023中國能源產業發展年會在京成功舉辦。中國工程院院士、國家電網有限公司一級顧問、中國電力科學研究院名譽院長郭劍波圍繞“新型電力系統演進趨勢”發表主旨演講。
2023中國能源產業發展年會在京成功舉辦。中國工程院院士、國家電網有限公司一級顧問、中國電力科學研究院名譽院長郭劍波圍繞“新型電力系統演進趨勢”發表主旨演講。
以下為發言內容整理
我國已成為全球新能源裝機規模最大、發展速度最快的國家。據國網能源院預測，到2030年，新能源裝機容量約為12-16億千瓦，裝機占比約為30%- 40%，發電量占比約為17%-25%，裝機規模將超煤電成第一大電源。
新型電力系統發展面臨多方面的挑戰。新能源發電出力具有隨機性、波動性，電力電量時空分布極度不均衡，豐饒與短缺交織，帶來充裕性挑戰；新能源發電設備具有低抗擾、弱支撐性，新能源發電大規模替代常規機組帶來安全性挑戰；新能源發電低邊際運行成本、高系統成本，對系統靈活調節和安全穩定支撐能力都提出了更高要求，需要多技術、多行業、多系統協調實現，帶來經濟性和體制機制挑戰。新型電力系統構建過程中將長期面臨安全、經濟、環境“矛盾三角形”的挑戰。
負荷側的演進趨勢是增長空間大、峰谷差加大、反調節，具有可聚合、可塑性和可控性?？紤]到其它行業減碳積極性，電力增量和增速都有可能高于預期。此外，隨著交通、 建筑等行業電氣化，加劇了負荷的波動性和溫度敏感性。
電源側的趨勢是安全可靠、清潔低碳、靈活可控、經濟高效。電源形態決定新型電力系統的演進路徑和形態。目前常規電源（含光熱和生物質）與負荷占比及其相應一次能源保障程度，決定了系統“兜底”程度，如果其發展低于預期，電力安全將面臨更大挑戰。
輸電網發展趨勢是以特高壓交直流為骨干、配合500kV/750kV構成的輸電網仍將持續加強。據預測，2060年跨區電力流將增長近一倍；通過電網互聯，利用新能源時空尺度平滑和互濟效應促進“保供應、保安全、促消納”；為滿足電源基地建設、直流輸電以及跨省跨區電力交換的需求， 輸電線路密集加劇了短路電流超標和通道壓力；潮流變化大、故障演化復雜，安全性風險增加；輸變電設備利用率下降。需優化電網結構，研發提高電網靈活性、可控性和韌性的技術與裝備。
儲能是最重要的技術之一。其發展趨勢是需求大、增長快、種類雜、功用多。今后一段時間里抽水蓄能性價比仍具競爭力。值得關注的儲能技術還有：鋰離子電池儲能、液流電池儲能、鈉離子電池儲能、非補燃先進壓縮空氣儲能，氫/氨化學儲能等。
電力系統的演進趨勢，從近十年之內來看，打擊強度增加，承受力下降，安全風險增大。系統波動功率增幅大于靈活電源增幅，“十四五”期間約為2:1，擾動增加和抗擾能力下降，保供應、促消納難度增大；由于新能源擠占常規電源空間及其弱支撐性，系統“空心化”加劇，故障沖擊強度增加，支撐能力下降，保安全難度增大。
新型電力系統作為新型能源體系的主要組成部分，在其演進過程中，多能源、多行業以及能源“三難指數”的矛盾都將在新型電力系統中體現，呈現矛盾的多樣性和復雜性，必須用大系統觀，從能源體系和社會體系的視角認識新型電力系統演化趨勢和發展規律。
能源低碳靠電力、電力安全靠能源。新型電力系統是源網荷儲協同的系統，需要進一步凝聚共識、匯聚力量，提升電源和儲能的支撐能力，夯實電網物質基礎，挖掘需求側響應能力，防范系統安全風險。
對于新型電力系統的發展，從以下兩方面進行總結：
第一，電力是能源革命主戰場。其演進過程中，將長期面臨安全-經濟-環境問題交織、“保供應、 保安全、促消納”矛盾疊加的挑戰；能源三難指數逐步由電力承擔；安全、經濟、環境都是政策和技術相關性指標，只有技術和政策雙輪協同推進，新型電力系統才能行穩致遠。
第二，擾動強度和抗擾能力失配風險持續加大。隨著新能源占比提高，保供應、保安全、促消納矛盾交織、難度越來越大。預計2030年前保供應和促消納壓力持續增大，2030年后系統安全面臨嚴峻挑戰。環境問題、能源危機和新能源成本的下降必將加速新能源的發展，新型電力系統面臨的安全、經濟、體制機制等挑戰會來得更快、更猛烈、更復雜。必須加快科技創新和推廣應用，加強社會-能源-電力系統的協同，用系統觀和大安全觀，重新審視電力的安全屬性和商品屬性，不斷完善政策法規。
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我國已成為全球新能源裝機規模最大、發展速度最快的國家。據國網能源院預測，到2030年，新能源裝機容量約為12-16億千瓦，裝機占比約為30%- 40%，發電量占比約為17%-25%，裝機規模將超煤電成第一大電源。
新型電力系統發展面臨多方面的挑戰。新能源發電出力具有隨機性、波動性，電力電量時空分布極度不均衡，豐饒與短缺交織，帶來充裕性挑戰；新能源發電設備具有低抗擾、弱支撐性，新能源發電大規模替代常規機組帶來安全性挑戰；新能源發電低邊際運行成本、高系統成本，對系統靈活調節和安全穩定支撐能力都提出了更高要求，需要多技術、多行業、多系統協調實現，帶來經濟性和體制機制挑戰。新型電力系統構建過程中將長期面臨安全、經濟、環境“矛盾三角形”的挑戰。
負荷側的演進趨勢是增長空間大、峰谷差加大、反調節，具有可聚合、可塑性和可控性。考慮到其它行業減碳積極性，電力增量和增速都有可能高于預期。此外，隨著交通、 建筑等行業電氣化，加劇了負荷的波動性和溫度敏感性。
電源側的趨勢是安全可靠、清潔低碳、靈活可控、經濟高效。電源形態決定新型電力系統的演進路徑和形態。目前常規電源（含光熱和生物質）與負荷占比及其相應一次能源保障程度，決定了系統“兜底”程度，如果其發展低于預期，電力安全將面臨更大挑戰。
輸電網發展趨勢是以特高壓交直流為骨干、配合500kV/750kV構成的輸電網仍將持續加強。據預測，2060年跨區電力流將增長近一倍；通過電網互聯，利用新能源時空尺度平滑和互濟效應促進“保供應、保安全、促消納”；為滿足電源基地建設、直流輸電以及跨省跨區電力交換的需求， 輸電線路密集加劇了短路電流超標和通道壓力；潮流變化大、故障演化復雜，安全性風險增加；輸變電設備利用率下降。需優化電網結構，研發提高電網靈活性、可控性和韌性的技術與裝備。
儲能是最重要的技術之一。其發展趨勢是需求大、增長快、種類雜、功用多。今后一段時間里抽水蓄能性價比仍具競爭力。值得關注的儲能技術還有：鋰離子電池儲能、液流電池儲能、鈉離子電池儲能、非補燃先進壓縮空氣儲能，氫/氨化學儲能等。
電力系統的演進趨勢，從近十年之內來看，打擊強度增加，承受力下降，安全風險增大。系統波動功率增幅大于靈活電源增幅，“十四五”期間約為2:1，擾動增加和抗擾能力下降，保供應、促消納難度增大；由于新能源擠占常規電源空間及其弱支撐性，系統“空心化”加劇，故障沖擊強度增加，支撐能力下降，保安全難度增大。
新型電力系統作為新型能源體系的主要組成部分，在其演進過程中，多能源、多行業以及能源“三難指數”的矛盾都將在新型電力系統中體現，呈現矛盾的多樣性和復雜性，必須用大系統觀，從能源體系和社會體系的視角認識新型電力系統演化趨勢和發展規律。
能源低碳靠電力、電力安全靠能源。新型電力系統是源網荷儲協同的系統，需要進一步凝聚共識、匯聚力量，提升電源和儲能的支撐能力，夯實電網物質基礎，挖掘需求側響應能力，防范系統安全風險。
對于新型電力系統的發展，從以下兩方面進行總結：
第一，電力是能源革命主戰場。其演進過程中，將長期面臨安全-經濟-環境問題交織、“保供應、 保安全、促消納”矛盾疊加的挑戰；能源三難指數逐步由電力承擔；安全、經濟、環境都是政策和技術相關性指標，只有技術和政策雙輪協同推進，新型電力系統才能行穩致遠。
第二，擾動強度和抗擾能力失配風險持續加大。隨著新能源占比提高，保供應、保安全、促消納矛盾交織、難度越來越大。預計2030年前保供應和促消納壓力持續增大，2030年后系統安全面臨嚴峻挑戰。環境問題、能源危機和新能源成本的下降必將加速新能源的發展，新型電力系統面臨的安全、經濟、體制機制等挑戰會來得更快、更猛烈、更復雜。必須加快科技創新和推廣應用，加強社會-能源-電力系統的協同，用系統觀和大安全觀，重新審視電力的安全屬性和商品屬性，不斷完善政策法規。
