能源清洁化背景下构建新型电力系统迫在眉睫

  摘要：新能源具有典型的间歇性特征，电力随机波动性强，为适应“双高”、“双峰”形势下新能源并网和消纳，亟需推动电力系统转型升级。

  地球生态面临严峻考验，《巴黎协定》规定“碳中和”目标。人类对于化石能源的利用因此导致的碳排放是导致全球气候恶化的直接原因，因此实现能源利用与地球碳循环体系“碳中和”是解决世界能源问题、应对全球气候平均状态随时间的变化的有效路径。

  2015 年，联合国《巴黎协定》指出，为了更好的提高应对气候平均状态随时间的变化的韧性并减少温室气体排放，提议将全球气温升幅控制在工业化前水平以上低于 2℃，最好是 1.5℃以内。《巴黎协定》为应对气候变化行动提供了一个持久的框架，推动各个国家自主设立碳中和目标。

  电力行业脱碳是实现快速减排的途径之一。目前发电（煤炭、天然气）是全球二氧化碳排放的最大单一来源，占 2021 年全球能源相关排放总量的三分之一以上。截至 2021 年，电力行业排放量约四分之三来自煤炭，近四分之一来自天然气，因此，电力行业脱碳是实现快速减排的途径之一。

  全球清洁能源投呈现相应上涨的趋势。自 2019 年起，清洁能源投资进入快速地增长阶段，年增长率远快于化石燃料投资，IEA 预计 2023 年全球能源投资将达到 2.8万亿美元，其中超过 1.7 万亿美元将用于清洁能源，包括可再次生产的能源、电网、储能、减碳、提高能效和电气化转型等。目前清洁能源投资大多分布在在中国、美国和欧洲等地区，其他新兴经济体和发展中国家仍有较大投资空间。

  高比例新能源是未来趋势。国际能源署指出，电气化在全球的最终能源消费总量中的比重慢慢的变大，预计到 2030 年，这一比例将从 2021 年的20% 上升到 27%。这在某种程度上预示着电力需求将明显地增加，所有经济体都需要确保建造足够的清洁能源，以满足一直增长的电力需求，并取代化石燃料。其中，风能和太阳能的比例也在逐步提升，2022 年占比达 12%，预计直到 2026 年清洁能源占比将会继续扩大。

  新型电力系统是贯通清洁能源供给和需求的桥梁。构建新型电力系统的本质，是要满足高占比新能源电网的运行需求，通过打通能源供需所有的环节，实现源网荷储高效互动。新型电力系统是释放电能绿色价值的有效途径。新型电力系统有利于清洁能源的优化配置和调度，通过绿色电力能源中介，引导能源生产和消费产业链的绿色转型，实现电能绿色价值顺利传导至终端用户。

  新型电力系统的概念可以追溯到“双碳”目标的提出，2020年9月我国在第75届联合国大会一般性辩论中宣布中国将提高国家自主贡献力度，采取更有力的措施，二氧化碳排放力争在2030年前达峰，努力争取2060年实现“碳中和”。在我国，能源活动占二氧化碳排放的88%左右，而电力行业碳排放又占能源行业碳排放的42%左右。因此，实现“双碳”目标，能源是主战场，电力是主力军，新型电力系统则是其中的关键载体。

  新能源电力不稳定导致峰谷差加剧，影响电网稳定性。由于分布式风电、光伏等电源的出力不稳定性，其大规模接入给配电系统带来更多不确定性、随机性，而同时由于现有电网系统不能很好的调节发电端和负荷端的平衡供需，导致弃光、弃风现象频出。随着太阳能光伏和风能等可变可再次生产的能源份额的增加，对电力系统的灵活性提出了更大的挑战。新能源的大量并入电网，对电网造成挑战，倒逼电网也需要匹配同样力度的投资建设。从全球角度来看，2022 年电力装机容量投资相较于 17 年大幅度增长近 40%，已超过 7500 亿美元。相比之下，电网基础设施投资保持相对来说比较稳定，每年稳定在 3000 亿美元左右。我们预计在能源转型趋势的推动下，全球电网投资有望匹配上升，以满足日渐增长的新能源需求。

  在“双碳”目标驱动下，我国推动建设以新能源为主体的新型电力系统，以坚强智能电网为枢纽平台，以“源网荷储”互动与多能互补为支撑，集中式与分布式电力结构并举。新型电力系统以数据为核心驱动，呈现数字与物理系统深度融合特点。适应新型电力系统海量异构资源的广泛接入、密集交互和统筹调度，“云大物移智链边”等先进数字信息技术在电力系统各环节大范围的应用，助力各环节实现高度数字化、智慧化、网络化的革新升级，有效支撑源网荷储海量分散对象的协同运行和多种市场机制下系统复杂运作时的状态的精准决策，推动以电力为核心的能源体系实现多种能源的高效转化和利用。

  在发电侧，以新能源为发电主体。新能源的随机、间歇、波动等特性对电网安全产生威胁，多时间尺度储能技术的规模化应用有望解决有关问题，使系统形态由“源网荷”向“源网荷储”转变。电网对运行安全有着严格要求，首要目标是保证发用电的实时平衡，发电侧必须不断调节来拟合负荷曲线。但是，新能源发电严重依赖于自然资源（如光照强度、风力强度等），具有随机性、间歇性和波动性等特点，对负荷的支撑能力力不足。新能源发电规模化并网将会对电网造成巨大冲击，威胁电力系统安全和供电稳定性。

  在电网侧，电网多种新型技术形态并存。考虑到支撑高比例新能源接入系统和外送消纳，未来电力系统应仍以交直流区域互联大电网为基本形态，推进柔直流输电等新型输电技术大范围的应用。以分布式智能电网为方向的新型配电系统形态逐步成熟，就地就近消纳新能源，形成“分布式”与“大电网”兼容并存的电网格局。当前，第四次工业革命方兴未艾，数字化的经济快速崛起，电力能源结构向新型可再次生产的能源发展，同时数据成为主要生产要素，数字电网成为当前电网的转型趋势，以数据为发展驱动力，提供电力增值服务。

  在用电侧，多种分布式资源接入电力系统增大电网压力。由于小型分布式新能源发电设施、储能设施、可控制用电设备、电动汽车等分布式能源资源的持续发展普及，部分电力用户也从单一的消费者转变为混合形态的产销者，各类大功率用电设备（如充电桩）激增，增大电网压力。

  在调度方面，由单向计划调度向源网荷储多元智能互动转变。新型能源体系下，伴随大规模新能源和分布式能源接入，电力系统调度运行与新能源功率预测、气象条件等外因结合更加紧密，源网荷储各环节数据信息海量发展，实时状态采集、感知和解决能力逐渐增强，系统调控体系需由浅层调控向深层调控逐步转变，调度模式需由源荷单向调度向适应源网荷储多元互动的智能调控转变。

  新能源具有典型的间歇性特征，电力随机波动性强。以电动汽车为代表的新型负荷尖峰化特征明显，最大负荷与平均负荷之比持续提升。发电侧随机性和负荷侧峰谷差加大将对传统电力系统造成较大的冲击，要实现构建以新能源为主体的新型电力系统愿景目标。为适应“双高”、“双峰”形势下新能源并网和消纳，亟需推动电力系统转型升级。相关产业链个股：

  （1） 特高压:国电南瑞、许继电气、中国西电、特变电工、思源电气、长高电新

  1.2023-3-24东方证券——电力能源消费领域领先企业，能源数字化和能源互联网双轮驱动

  2.2023-11-26东方证券——新型电力系统建设新阶段，电网各环节作用持续提高

  (分享的内容旨在为您梳理投资方向及参考学习，不构成投资建议，不作为买卖依据，您应当基于审慎原则自行参考，据此操作风险自担！）返回搜狐，查看更加多

上一篇:全球生物质能发展这些趋势需要我们来关注——德国篇 - 生物质能

下一篇:全力推进清洁能源消纳 为电网运行注入绿色动能