深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統，是黨中央基于保障國家能源安全、實現可持續發展、推動碳達峰、碳中和目標實施作出的重大決策部署，為新時期能源行業以及相關產業發展提供了重要戰略指引，有利于加快我國構建清潔低碳、安全的現代能源體系步伐，推動經濟社會綠色轉型和高質量發展。

（注：本文出自中國能源研究會“‘十四五’能源發展與大氣污染防治及應對氣候變化目標協同研究”項目）

一、新形勢下新能源發展的歷史機遇以及電力系統面臨的挑戰

當前，我國正處于工業化后期，經濟對能源的依賴程度高，而我國能源消費以化石能源為主，2020年化石能源占一次能源比重達84%。碳達峰、碳中和目標下，我國能源結構將加速調整，清潔低碳發展特征愈加突出。

（一）碳達峰、碳中和目標推動新能源向“主體能源”轉變

隨著經濟社會的轉型發展和能源利用效率的不斷提升，能源消費總量將會在碳排放量達到峰值后逐步下降，但電能消費總量一直呈上升趨勢，預計將從2020年的7.5萬億千瓦時增長至2060年的15—18萬億千瓦時。

新能源將迎來跨越式發展的歷史機遇，成為電能增量的主力軍，實現從“補充能源”向“主體能源”的轉變。預計到2030年，風電、光伏裝機規模超16億千瓦，裝機占比從2020年的24%增長至47%左右，新能源發電量約3.5萬億千瓦時，占比從2020年的13%提高至30%。

2030年后，水電、核電等傳統非化石能源受資源和站址約束，建設逐步放緩，新能源發展將進一步提速。預計到2060年，風電、光伏裝機規模超50億千瓦，裝機占比超80%，新能源發電量超9.6萬億千瓦時，占比超60%，成為電力系統的重要支撐。

（二）新型電力系統面臨的挑戰

新能源具有典型的間歇性特征，出力隨機波動性強。以電動汽車為代表的新型負荷尖峰化特征明顯，大負荷與平均負荷之比持續提升。發電側隨機性和負荷側峰谷差加大將對傳統電力系統造成較大的沖擊，要實現構建以新能源為主體的新型電力系統愿景目標，我們還需要應對以下問題：

一是電力系統的可靠容量不足。風電、光伏因其自身出力特性，可靠性偏低。經研究，到2030年，在全國范圍內相對均勻分布的情況下，新能源裝機超10億千瓦，每年將有30天以上出力低于裝機容量的10%，置信容量僅為1億千瓦。

假設峰值負荷約18億千瓦，水電裝機5億千瓦，可靠容量約3.5億千瓦，核電裝機3億千瓦，可靠容量約3億千瓦，風電、光伏可靠容量按1億千瓦、其他可再生電源可靠容量按0.5億千瓦估列，再考慮可中斷負荷及電動汽車等可調節容量約5億千瓦，那么電力系統可靠容量缺口約5億千瓦，也就是說，對于穩定電源（火電）的需求仍有5億千瓦。

二是傳統大電網難以滿足未來電力輸送需求。長期以來，我國能源資源與負荷呈逆向分布，大電網是連接三北地區等資源區與中東部負荷區的重要途徑。但隨著經濟社會的發展，各地區用電量需求與日俱增，預計到2030年，僅廣東、福建、浙江、江蘇和山東五省的全社會用電量就將達到3萬億千瓦時，未來可能會達到5萬億千瓦時。

如果絕大部分從三北地區遠距離輸送，按照80%的比例測算，送電規模將達到4萬億千瓦時，這就需要建設約100條特高壓送電通道，且每條特高壓不受電磁環網制約，全年滿功率運行，無疑這將難以實現。

三是電力系統轉動慣量以及長周期調節能力不足。光伏發電利用半導體的光電效應將光能轉變為電能，無轉動慣量，風力發電轉動慣量也嚴重不足，因此，當電力系統中大量的新能源機組替代常規電源時，系統頻率調節能力將顯著下降。另一方面，目前的電化學儲能等技術只能解決電力系統的短期調節問題，且受成本等因素制約，月度調節和季度調節還存在很大障礙。

而氫能、CCUS等技術在一定時期內很難取得突破性進展實現大規模應用，當局部地區出現極端天氣狀況時，高比例、大規模新能源的電力系統將面臨長周期調節能力不足的挑戰。

二、新型電力系統的內涵、特征與關鍵技術展望

新型電力系統以新能源為主體，貫通清潔能源供需各個環節，有利于體現清潔電力的多重價值，促進經濟社會低碳轉型，是推動能源革命落地的創新實踐。

（一）新型電力系統的內涵

新能源成為主體能源只是新型電力系統的基本特征，它有著更深刻的內涵。

首先，新型電力系統是貫通清潔能源供給和需求的橋梁。構建新型電力系統的本質，是要滿足高占比新能源電網的運行需求，通過打通能源供需各個環節，實現源網荷儲互動。

其次，新型電力系統是釋放電能綠色價值的有效途徑。新型電力系統有利于清潔能源的優化配置和調度，通過綠色電力能源中介，引導能源生產和消費產業鏈的綠色轉型，實現電能綠色價值順利傳導至終端用戶。