徐进：新型电力系统的核心特征和基本特征

试论新型电力系统构建的核心特征和基本特征

中国能源建设集团投资有限公司总经济师 徐进

新型电力系统是在确保我国能源战略转型和“双碳”目标实现的大背景下构建的现代化电力体系，是关系到我国经济发展、能源安全、环境保护和社会福祉的关键举措。国家能源局已明确新型电力系统“三步走”发展路径，即以2030年、2045年、2060年为重要时间节点，按照加速转型期、总体形成期和巩固完善期三阶段，为新型电力系统构建提供了明确思路。由此可见，加快构建新型电力系统，是能源电力领域一场广泛而深刻的系统性变革，将带来电力系统全环节和全形态革命性变革，对各行各业用能方式产生深远重大影响。相对于传统电力系统，新型电力系统除具备“清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能”等五大核心特征外，还应包括“坚强可靠、聚合互联、多源互补、多网融合、开放包容”等五大基本特征，共同支撑我国电力系统不断向绿色环保、智慧灵活方向加速演进。对此，本文拟就这个问题试作阐述，以期能抛砖引玉。

核心特征之一，清洁低碳性

清洁低碳是新型电力系统的核心目标。当前，我国温室气体排放总量（把土地利用、土地利用变化和林业，即LULUCF计算在内）在130亿吨二氧化碳当量上下，其中能源燃烧占我国碳排放量的比例为88%左右，电力行业排放占能源行业排放的41%左右，是我国碳排放的最大单一来源。由此可见，大力开发绿色能源、有效开展降碳减污是当前我国能源电力最紧迫的任务，也是构建新型电力系统最重要的目标之一。

新型电力系统以清洁能源为主导，未来电力系统90%以上的电力来自非化石能源：一方面要加快推动电力供给结构由化石能源为主向可再生能源为主转变。要前瞻性谋划新一代煤电战略布局，加大火电尤其是燃煤机组的清洁低碳改造，通过生物质掺烧、绿氨掺烧、碳捕集利用与封存等多管齐下的方式，实现煤电从高排放到中低排放的快速跨越；通过大规模开发风能、太阳能、水能、核能等无碳能源，切实降低火电在电力供给中的占比，从根本上解决二氧化碳等温室气体的排放问题；另一方面要持续推动用能方式的转型升级，大力构建以电能为中心的终端能源消费方式，全力推动工业、建筑、交通、农业等领域的清洁用能替代，全面提升终端用能设备的电气化率，争取到2050年终端用能的电气化水平达到50%左右、2060年提高到70%以上，力争电力系统在2060年前实现碳中和。

核心特征之二，安全充裕性

安全充裕是新型电力系统的基本前提。能源安全事关经济社会发展全局，电力系统作为现代社会的重要支撑，在当前能源转型大力推进和新能源发电快速增长的背景下，正面临着电力负荷大幅增长给电力电量供需平衡、系统运行稳定、调度控制管理等带来的新挑战。因此，如何筑牢电力安全保供防线，将能源“饭碗”牢牢端在自己手里，更好满足人民群众和社会经济发展高质量用能需求，是须臾不可忽视的“国之大者”。

安全是确保电力稳定供应之需，充裕是维护能源高质量发展之要。这需要从供给侧和需求侧进行“两手抓、两手都要硬”：从供给侧来说，新能源正从补充能源转向主体电源，需要重点解决好发电有效容量和系统调节能力两大关键，在大力发展风光水等可再生能源、积极稳妥发展核电的基础上，稳步推进火电从高碳到低碳，从电量到容量、调节和储备的战略转型，持续加大电力通道建设力度，确保电力供应稳定可靠；从需求侧来看，加速推进能源消费革命，通过实施有序用电、加大电能替代、提倡绿色用电、鼓励智能用电、倡导节约用电，充分发挥需求侧资源调节能力，规范用能用电管理，精准开展需求响应，以满足经济社会高质量发展的用电需求，保障新型电力系统安全稳定运行。

核心特征之三，经济高效性

经济高效是新型电力系统的重要考量。大家知道，电力系统是世界上最复杂的人造系统，包括发、输、变、配和用电等不同环节，涵盖电能从生产到消费的整个链条。电价是国民经济的基础性价格，直接影响到企业的生产成本和群众生活的支出，对国民经济发展具有重要导向作用。如果不能确保电力生产运行的经济性和交易活动的高效性，那么电价就会不断飙升，使用和生产成本将越来越高，最终危及我国经济发展和社会稳定的大局。

新型电力系统的经济高效需要借助市场机制来实现，让市场在资源配置中起决定性作用，让价格引导资本合理流动，通过技术创新和机制优化，不断提升电力生产、传输和分配效率，切实降低各种损耗损失，全面提升电力系统的整体运行效率；通过引入竞争机制，建立健全包括容量电价、尖峰电价、深谷电价、需求响应电价等在内的市场化电价形成机制，实现电力中长期、现货、辅助服务交易有机衔接，引导源网荷储协调互动，切实提高资源配置效率，努力实现成本公平分担和及时传导，避免不必要的内耗与浪费；通过实施全面节约战略，构建废弃物循环利用体系，争取有限资源集约利用，促进新型电力系统全面降本增效，努力实现经营效益的最大化，从而把电力低碳清洁、供给充足、成本低廉“不可能三角”变成“可能三角”。

核心特征之四，供需协同性

供需协同是新型电力系统的必然要求。电力作为特殊商品，最大特点是无法大量长期储存，应尽可能维持供需实时平衡，否则极易引起电力系统失稳、崩溃乃至大停电。而新型电力系统是包含高比例新能源的电力系统，不同类型的电力负荷成为重要“随机源”，间歇性、随机性、波动性等特征更加显著，需要在不同电能之间形成更高水平的供需协同质效，通过多环节要素的协调、多形态电网的并存、多层次系统的共济以及多能源系统的互联，以维持电力供需的有效平衡、确保电力系统的稳定运行。

相对于传统电力系统的“源随荷动”的单向模式，新型电力系统将向“源网荷储”多向互动模式转变，相互之间灵活互动和需求侧响应能力不断提升，对调节资源的需求与日俱增，以前那种单纯依靠供给侧提供调节性资源的模式将难以为继，亟待充分挖掘需求侧灵活调节资源的潜力，通过采取“有序利用可平抑负荷资源，加大力度布局网源及用户侧储能电站建设，主动挖掘需求侧调节潜力，强化电网资源平台配置优势”等多管齐下策略，尽快弥补在灵活电网和储能建设上的“短板”，真正解决供给侧和需求侧面临的相对割裂状态，深度挖掘工业生产与用户消费等需求响应潜力，构建多主体、立体化、高效化的电力供需新机制，最大限度释放调节潜力，全面提升电能供需协同效应。

核心特征之五，灵活智能性

灵活智能是新型电力系统的核心支撑。新型电力系统本就是个信息流、能量流和价值流的有机融合体，需要借助“云大物移智链”现代信息技术，依托数字化、网络化、智慧化技术体系，确保对电力系统各要素、各环节的灵敏智能监测和优化控制，达到各类能源的互通互济、灵活转换，实现对海量分散发供用对象的智能协调控制和源网荷储各要素的友好协同，这种灵活性和智能性是新型电力系统清洁安全高效运行的根本保证。

新型电力系统是现代数字技术与传统技术深度融合的电力系统：一是借助云计算、物联网、人工智能等技术，实现对新能源发电全息感知、精准预测，支撑高比例新能源并网、高效利用，大力提高系统灵活灵敏调节能力；二是借助5G、移动互联网和数字孪生等技术，聚合各类可调节负荷、虚拟电厂、储能资源，实现毫秒级状态感知，开展数据挖掘、精准画像等服务，赋能电力系统智慧运营；三是借助区块链、云计算、移动互联网等技术，搭建绿电交易平台，支撑开展百万市场主体、千亿千瓦时量级的绿电交易业务，实现各层级、多类型、多来源用电数据的互联互通，确保新型电力系统拥有一个强大智慧的“电力大脑”，对电力的生产、传输、分配以及使用全过程进行数智化管控运营，达到全景看、全息判、全程控。

基本特征之一，坚强可靠性

坚强可靠是新型电力系统的首要抓手。在当前能源转型加速演进、新能源接入比例大幅提高、各种极端天气频发、“双高”特征日益明显等因素叠加影响下，我国电力系统面临的复杂性和不确定性日益加剧，对新型电力系统安全、稳定、可靠提出更高要求。要以大能源观为引领，立足经济社会高质量发展的能源需求和能源电力资源禀赋特征，持续完善构建适应多能源资源大范围优化配置、灵活调度要求的骨干网架，不断夯实新型电力系统建设的物理基础。

坚强可靠是确保新型电力系统本质安全的重要保障，要求电力系统能够从发电、变电、输电到配电，从主网、配网到微网，从网架、线路到设备等各环节，都具备系统性应对不同气候变化波动影响的能力，能够有效经受各种极端气候的考验；要求新型电力系统能够有效应对高比例新能源和高比例电力电子器件等“双高”特征下电力系统运行的随机扰动及其所引发的安全性挑战，有效抵御来自不同环节、不同区域、不同时域的对电力系统的冲击；要求电力系统不断完善风险监测预警体系，能够在常态运行与应急状态下充分调动所需的电力资源要素，加大对网络冲击的防护力度，最大限度保障满足电力电量平衡和安全稳定运行的需求，具备在特殊情况下及时供给到全网各地的调配能力，加快建设高水平自立自强的新型电力系统。

基本特征之二，聚合互联性

聚合互联是新型电力系统的内在需要。在新型电力系统中，随着能源互联网和物联网的广泛兴起，电网形态将由传统电力系统大电网为主体转变为大电网、配电网与微网并举的供需耦合机制，电力形态逐步呈现分布式、分散化、去中心化的新趋势，通过“智能调度+多能互补+辅助服务”的方式，促使综合能源服务、电力聚合商、绿电交易、碳交易等新业态新模式层出不穷，增强了电力系统交易和应用的灵活性和广泛性。

总体来看，电能替代、电动汽车、清洁供暖、分布式能源、工商及家用储能等的广泛应用，使用电负荷朝着多元化方向发展，要求电力系统具备高度的聚合互联能力，以确保不同电压等级电网之间的有效协调和配合；还有在多元负荷以及分布式储能大量并网的基础上，能源消费者的身份也从单纯的消费者转变为具有双向调节能力的电力“产消者”，这种既是消费者又是生产者的全新模式改变着能源电力服务形态，需求侧响应、虚拟电厂及分布式交易等聚合互联新模式成为越来越多用户的新选择；另外，随着数字产业与能源电力产业深度耦合，为新型电力系统在技术层面实现高度的聚合互联提供了有效支撑，除了基本用电用能服务外，绿色供电、定制化服务、精准计量、电力大数据增值服务等新消费模式成为不少用户的新需求。

基本特征之三，多源互补性

多源互补是新型电力系统的显著特征。传统电力体系主要依赖于煤炭、天然气等化石能源发电，容易受到资源限制和环境制约。而随着风光等新能源大规模开发，新型电力系统的能源来源变得更加多元化，并通过不同能源间优化组合，有效降低对单一能源的过度依赖，以达到相互补充和平衡，使得电力系统更具弹性和韧性，全面提升电力系统的可靠稳定性，更好适应不同地区的资源禀赋特点和抵御不同环境条件的影响。

构建新型电力系统、端牢能源“饭碗”，关键在于深入推进能源生产变革，形成多源共济的能源供给方式。在能源生产端，传统化石能源垄断加速被多种非化石能源生产所替代，可再生清洁能源将逐步转变为主体，形成“水核风光氢”等不同清洁能源此增彼长发展局面，低密度的风光等新能源占比大幅提升，高密度的水核氢等清洁能源的重要性进一步凸显，形成“风光水火核生储”等多能互补一体化电力生产局面；在能源供给端，包括煤、油、气、核、新能源在内的多元化供应体系逐步形成，多元绿色低碳的能源供给形式成为主体，集中式远距离能源供给逐渐匹配分布式能源，能源电力就近消纳、就“地”取材将成为供给的主流，并借助“西电东送、北电南供”等途径，有效缓解我国能源资源逆向分布问题，保障能源供应安全可靠。

基本特征之四，开放包容性

开放包容是新型电力系统的本质要求。不同于传统电力系统的自我封闭性、相对垄断性、内部循环性，新型电力系统则是个开放性、包容性、便利性的系统，通过使用多种能源技术和不同发展策略，切实打破各种壁垒、限制，兼收并蓄、博采众长、共享资源和信息，保障更加多样化、可靠的能源电力供应和消费，有效适应不同地区、不同领域、不同行业的发展需求，实现能源电力供应的多元化和普惠化，具有广泛的市场参与度和使用透明度，并促进能源电力的公平交易和合理消费。

新型电力系统开放包容重点体现在以下三大方面：在电网形态上，推动逐级输配电向交直流混联大电网、微电网、局部直流电网等多态电网共存转变，确保集中式、分布式新能源广泛接入，多能源系统互联互通，源网荷储等多要素、多主体、多系统协调融合，运营商、服务商、聚合商等多方共享；在系统构成上，系统更加适配各类新技术、新设备以及多元负荷大规模接入，并与电力市场紧密融合，各类市场主体在此环境中广泛参与、充分竞争、主动响应、双向互动，共同形成一个开放包容的电力生态系统；在运行模式上，由源随荷动向源网荷储多元智能互动转变，电力生产与系统调度运行、新能源功率预测、气象条件等外界因素结合更加紧密，源网荷储各环节数据信息海量产生，实时状态采集、感知和处理能力全面提高。

基本特征之五，多网融合性

多网融合是新型电力系统的有机构成。相对于传统电力体系，新型电力系统绝不是在现行电力系统上的“修修补补”，而是一种脱胎换骨式的变革，应用场景将由单纯的“电”涵盖到“电、水、气、热、冷、氢”等不同应用场景，结构形态将由“源—网—荷”三要素拓展为“源—网—荷—储—碳”等多要素，并以“源网荷储”多元协同为有力支撑，呈现出“多能互补、多态融合、多元互动”的特点，概括讲就是“源网荷储”一体化+“水电气热（冷）”多能耦合化+“能交信”等多网协同化。

未来，随着能源网、交通网、信息网等不同网络的高度融合，电网在城市管网中的基础地位更加牢靠，在电网形态上涵盖交直流混联大电网、直流电网、微电网和可调节负荷的能源互联网，在物理载体上实现电视、电信、电网、移动互联网的“多网合一建设”，在信息集成上形成水、电、气、热（冷）的“多表智能集抄”，在数字生态上电力大数据对接工业互联网、服务数字政府和智慧城市建设等。新型电力系统将成为能源系统的核心和中枢，并逐步形成一个“以电力为核心，分布式能源与供热（冷供）供气、用户侧储能、智能微电网、主动配电网、氢能网”等新旧业态相互交织的大能源网，产消者、聚合商、电水热（冷）气综合能源服务等新商业模式不断涌现，整个能源电力系统供需平衡将由传统集中供能的“源随荷动”模式向多能“源网荷储”协调交互模式转变。