GlolulEnerjyInlercun全球能源互聯網發展合作組織新能源可靠替代促進全球碳中和全球能源互聯網發展合作組織二O二四年十一月DevelopmentandCoope新能源可靠替代促進了評估，并分析了對于促進全球實現碳中和的價值作用，展示了基于新能源可靠替代的能源電力發展圖景，對全球六大洲新能源可靠替代發展程度進行量化評估，并因地制宜設計可靠替代實現路徑與主要模式。第五章是新能源可靠替代的創新實踐，著眼于綜合影響大、創新價值高、轉化推廣好、工程示范強，從國內外數百個案例中篩選12個模式及技術創新案例，為全球各方提供先進經驗。第六章是新能源可靠替代全球倡議。123序言全球新能源發展的形勢與挑戰0011.3全球新能源發展新挑戰012新能源可靠替代的理論框架0202.1理念內涵0212.3發展階段0342.4理論體系036新能源可靠替代的實現路徑038基于可靠替代的全球碳中和方案0764.1模型方法 077 082 0834.4方案特色 全球創新實踐 1235.1模式創新實踐 新能源可靠替代全球倡議 /全球新能源發展的形勢與挑戰包括全球新能源發展新形勢、新目標、新挑戰等三方面內容。本章在探討全球新能源發展最新形勢的基礎上，系統闡述了在應對氣候變化和推動可持續發展背景下全球新能源發展的新目標，以及新能源進入倍增式發展階段的新特征。最后，本章深入剖析新型電力系統在并網消納、電力可靠供應、電網運行安全、系統成本上升、投資不足和產業鏈供應鏈穩定等方面所面臨的新挑戰。各國加速推進風電、光伏技術的創新與應用，全球新能源發展進入前所未有的快車道，裝機容量不斷攀升，增長速度屢創新高，在全球能源結構中的比例不斷提升，進一步增強了各國以新能源、可再生能源發展應對氣候變化的共識和信心。未來，隨著技術不斷突破和政策支持的持續加強，新能源有望在更大范圍內實現普及應用，為全球應對氣候變化、實現綠色低碳發展作出更大貢獻。1.1.1全球應對氣候變化形勢要求全球各國不斷提高應對氣候變化自主貢獻目標，以推動可再生能源發展實現溫控目標成為全球共識。各國通過《巴黎協定》框架下的行動，制定并實施了更嚴格的減排目標。迄今，幾乎所有國家都批準了《巴黎協定》并提交了國家自主貢獻，且已有108個締約方強化了其國家自主貢獻目標，這些締約方覆蓋了全球84%的溫室氣體排放量。根據現有承諾，預計全球溫升將被控制在2.6-2.8攝氏度之間°,在已提交的195份國家自主貢獻中，有184份提到了可再生能源，以推動可再生能源發展來實現溫控目標已經成為全球各國共識。圖1.1按目標和全球排放份額分列的國家自主貢獻日標(截至2023年10月底》0資料來源：RENA,NDCsandranewatiecnagytargatsn20近年來，風光新能源發電量占比迅速提升，從2000年的0.2%躍升至2023年的13.4%。2023年，風光新能源發電量達到創紀錄的3.935萬億干瓦時，相量為1.631萬億干瓦時，相比2022年增長了3070億千瓦時，增速23%,在全球電力結構中占比從4.6%增長到5.5%。風力發電量為2.304萬億千瓦時，相比2022年增長了2060億千瓦時，增速9.8%,在全球電力結構中占比達到圖1.32000-2023年可再生能源在全球發電量中所占比重1.1.3中國歐洲引領新能源發展中國新能源新增裝機占全球比重超過6成，貢獻引人矚目。2023年，全球風光新能源發電裝機相比2022年增加4.62億千瓦，增長近四分之一。其中，光伏發電增加3.46億千瓦，占新增容量的75%,風電增加1.16億千瓦，占比25%。中國2023年風光裝機總量約10.5億千瓦，占全球總量的43%,風光裝機相比2022年增加了2.9億干瓦，占全球增量的63%。從發電量看，中國貢獻了全球新增太陽能發電量的51%和全球新增風力發電量的60%。歐洲率先推動新能源發展，是全球能源轉型政策和技術引領者。歐洲是最早推動新能源大規模發展的地區，在政策引領和早期技術推廣方面具有領先地位。歐洲對新能源的早期重視可以追溯到1970年代的石油危機，當時歐洲意識到對化石燃料的依賴可能帶來的經濟和安全風險，于是歐洲開始探素風能、太陽能和核能等替代能源。政策方面，歐盟發布《歐洲綠色新政》,并不斷提高可再生能源發展目標。2023年歐盟提出到2030年將可再生能源占比提升至42.5%的目標，這些政策制定在全球具有標志性意義，引導了全球許多國家的能源轉型行動。技術方面，丹麥在1980年代就開始研發風力發電，并于1991年建成了世界上第一個海上風電場。0資科來源：EMBER.2024年全球電力評論，2024.全球新能源資源充足，新能源大規模發展資源條件具備。經測算，全球風能理論蘊藏量超過2000萬億干瓦時/年，適宜集中式開發的裝機規模超過1300億千瓦，主要集中在亞洲西部、歐洲北部、非洲北部、北美洲北部、南美洲南部及大洋洲西部等區域，年發電量347萬億千瓦時，是當前全球年用電量的10余倍。全球太陽能光伏發電資源理論蘊藏量超過20.8億億干瓦時/年，適宜集中式開發的裝機規模約2.647萬億干瓦，主要分布在亞洲西部與中部、非洲北部與南部、北關洲西南部、南關洲西部，以及大洋洲澳大利亞中部和北部地區，年發電量5002萬億干瓦時，是當前全球年用電量水平的200余倍，遠遠超過人類全部能源需求。新能源技術創新高度活躍，成本顯著降低。2023年，光伏發電的平均LCOE為0.044美元/干瓦時，相比2010年0.46美元/干瓦時水平大幅下降90%,2010年時，光伏發電成本比化石燃料高414%,而2023年已下降到比化石燃料發電成本低56%。陸上風電發電的平均LCOE為0.033美元/干瓦時，相比2010年0.111美元/干瓦時的水平下降70%,從比化石燃料發電成本高23%下降到比化石能源燃料成本低67%。海上風電發電的平均LCOE為0.075美元/干瓦時，相比2010年0.203美元/干瓦時水平下降63%,從比化石燃料成本高126%的水平下降至比化石能源燃料成本低25%。技術進步使得新能源發電在經濟性上具備了明顯優勢，進一步鞏固了其在全球能源市場中的競爭力。在COP28上，133個國家提出力爭到2030年可再生能源裝機容量增至三倍，達到110億干瓦，相當于從當前到2030年每年新增水風光裝機超過10億干瓦。這一目標旨在大幅提升可再生能源在全球能源結構中的比例，顯著減少溫室氣體排放，進而有效應對氣候變化。目標令人鼓舞，但距離實現差距很大。目前各國已設定的可再生能源發展目標之和，距離這一全球目標仍然存在約30億千瓦差距。美、中等主要國家一致支持全球可再生能源三倍發展目標，為新能源發展描繪了明確藍圖。2023年9月，二十國集團(G20)領導人第十八次峰會在印度新德里召開，峰會通過《二十國集團領導人新德里峰會宣言》,提出追求并鼓勵通過現有目標和政策，到2030年全球可再生能源裝機容量提高至三倍。2023年11月，中美在《加強合作應對氣候危機的陽光之約》聲明中表示，兩國支持到2030年全球可再生能源裝機容量增至三倍的目標。在COP28大會上，133個國家和地區共同簽署《全球可再生能源和能源效率目標承諾》,承諾到2030年將全球可再生能源裝機容量提升至110億千瓦，并考慮不同國家的現狀及實際情況，體現了國際社會應對氣候變化的堅定決心。這一目標與合作組織對2030年全球可再生能源裝機預期相符，根據合作組織研究，到2030年可再生能源裝機預計將增至129.5億干瓦。各國可再生能源發展承諾與三倍目標差距顯著,亟需提出實現目標的可行方案。在已提交的194份國家自主貢獻中，有184份提到了可再生能源，93份量化了2030年的可再生能源目標，但僅有14份明確提出了2030年可再生能源發電裝機目標，目標總計13.2億干瓦，其中12億干瓦來自中國，僅能支撐全球三倍目標承諾的12%。雖然各國宣布的可再生能源發展目標和計劃遠遠超過它們在國家自主貢獻中提出的目標，但仍不足以支撐110億千瓦的三倍目標。通過對150個國家和地區的現有政策和計劃進行分析(這些國家和地區占全球能策下2030年可再生能源目標總計約79.03億干瓦°,距離三倍目標差距仍超過30億干瓦，主要原因在于目前缺乏推動可再生能源倍增發展的可行方案。實現可再生能源三倍發展目標，意味著全球新能源將進入倍增式發展新階段，在這一階段，新能源的發展將呈現出大規模、高比例、高可靠、數智化、市場化和融合化等多方面的新特征。大規模。新能源發電裝機容量倍增式增長，預計到2030年，全球風能和太陽這一數字將進一步增至337.2億千瓦，達到2023年的13.8倍。新能源大規模發展不僅體現在裝機容量的迅速攀升，也體現在新能源項目的區域覆蓋和投資規模都將呈現出前所未有的大規模特征。研究表明，未來在北非和東非沿海地區、南關洲的阿根廷南部地區、亞洲中部高原和西亞部分地區適宜建設大規模陸上風電基地，在歐洲北海、波羅的海、印度南部、東南亞的淺海區域適宜建donifyngpcfcestobrdgethegap,2024.denityngpolc0stobrdgehegap,20設大規模海上風電基地，大型風電基地總投資約8500億美元。在非洲北部和南部、南美洲阿塔卡瑪沙漠周邊地區、西亞地區適宜建設大規模光伏發電基地，大型光伏發電基地總投資約4800億美元。高比例。隨著技術不斷進步和成本顯著下降，新能源在全球電力結構中的比例將逐步提升，預計到2030年、2050年，風能和太陽能等可再生能源將在全球電力供應中占據更加重要的位置。預計到2030年，全球風電發電裝機占比將上升到26.7%,而到2050年，這一比例將進一步增加到35.3%。風電的發電量占比也將顯著提升，從2030年的24.9%增加到2050年的43.3%。太陽能發電也將迎來快速發展。預計到2030年，太陽能發電裝機容量的占比將達到34.8%,而到2050年，這一比例將進一步提升至44.6%。太陽能發電量占比則從2035年的17.9%提升到2050年的31.7%。風能和太陽能這兩大新能源的裝機容量和發電量的滲透率將逐步提高，呈現高比例特征。高可靠。未來新能源系統可靠性大幅提升，具備更高安全標準和故障預防能力和更加穩定的電力供應性能，即時在極端天氣條件下也能夠確保供應的穩定性和安全性。在系統層面，儲能系統能夠在風能和太陽能不足時提供電力支持，智能調度系統可以根據天氣預報和實時負載情況，自動調整發電策略，確保電力供應的連續性和穩定性。在技術層面，電力氣象支撐技術、新能源發電技術、構網型技術、先進輸電技術等取得突破性進展，能夠大幅提高新能源出力置信水平，增強系統抗擾動能力，提升電力系統安全性和可靠性。數智化。利用大數據、人工智能和物聯網等數智化技術，實現對新能源系統的智能化監控和管理，逐步提升系統的運行效率和安全性。在技術層面，“大云物移智鏈”等現代信息技術與能源電力技術深度融合，新能源發電、多能轉換、系統控制等領域新技術層出不窮。在設備層面，傳統能源電力設備與信息物理系統相融合，逐步實現數字化智能化，可靠性和運行效率不斷提高。在產業層面，綜合能源服務、平臺業務、能源聚合商等新業務、新業態、新模式持續涌現，產業鏈格局和生態不斷發生新變化。市場化。新能源市場化程度將不斷提高，各國將通過政策和市場改革，推動新能源產業從依賴政府補貼向市場競爭轉型。未來新能源項目將更多依靠市場機制配置資源，提升競爭力。政府將逐步減少直接補貼，轉而通過制定合理的市場規則、優化電力交易機制和完善碳排放交易體系等手段，促進新能源行業的健康發展。市場化改革將激勵企業提高技術水平和管理效率，推動行業的自主創新和可持續發展。融合化。新能源與傳統能源以及其他行業的融合發展趨勢將更加顯著,促進能源系統實現高效協同和資源優化配置。新能源將與傳統化石能源、核能以及儲能技術深度融合，形成多元化能源供應體系。此外，新能源將與工業、交通、建筑等領域實現跨行業融合，如通過電動汽車的普及推動交通電氣化，通過V2G技術提升需求側響應能力，通過分布式光伏系統與智能建筑的結合提升能源利用效率等。1.3全球新能源發展新挑戰新發展階段下，新能源將成為電力系統主體電源，這一轉變將引發并網消納、電力可靠供應、電網運行安全、系統成本上升、投資不足和產業鏈供應鏈穩定等方面的重大挑戰。需要解決如何在保障電力供應、系統安全的前提下，實現大規模新能源的經濟性消納和可持續發展問題。1.3.1并網消納挑戰電網發展與新能源空間布局不協同阻礙新項目接入電網，新能源并網消納面臨挑戰。2010至2023年，全球可再生能源投資翻倍，但電網投資自2015年以來一直維持在3000億美元，直至2024年才有所增加，導致輸電容量不足，大量新能源項目等待并網。截至2023年，全球有30億干瓦的風光項目等待并網。以美國為例，可再生能源項目從提出并網申請到實際運營的平均等待時間以握出井同申清到度不返官的等持時問(月以握出井同申清到度不返官的等持時問(月■第25到第75百分位一中位數InercornectionasoftheEndor2023,2從2005年的不到20個月延長到2023年的近60個月，電網擁堵管理成本也從2019年的60億美元上升至2022年的210億美元，相當于每兆瓦時4美元。險，導致全球每年損失至少1000億美元(占全球GDP的0.1%)。發電是電力供應的主體，2023年，全球化石能源發電量占比仍在60%以上，2017.37(1):8.看，2018年國家電網最大負荷達到8.4億kW,而當時的風電、光伏出力分別為2263萬kW、4993萬kW,風光合計僅占負荷電力的9%。迎峰度夏期間，新能源最小出力為1099萬kW,僅占當時負荷的1.8%。在負荷高峰和新能源圖1.11美國加利福尼亞獨立系統運營商鴨型曲線1.3.3電網運行安全挑戰2019202120232019202120232019202120圖1.122019-2023年不同電力系統中風能和光伏年發電份額和平均慣性火電100%過去電網火電100%過去電網常規機組精火電<70%當的及末來電同新能源>30%火電100%東火電<70%直流>30%華東西北圖1.13高比別清潔能理電力系統的低慣性1.3.4系統成本上升挑戰源，大大增加系統整體成本。OECD和NEA研究表明，當新能源滲透率為10%時，相比于只有傳統機組的情景，系統總成本上漲約5%;當新能源滲透率超過30%,系統總成本大幅上漲，新能源滲透率為30、50%和75%時對應的系統總成本將分別上漲約21%、42%和100%。以新能源滲透率較高的德步增加。2011-2020年，德國居民電價上漲超過20%,其中發電部分穩中有降，輸配電費上漲約40%,占比穩定在20%左右；可再生能源附加費幾乎翻倍，占比由2011年的14%升至2020年的21%,成為居民電價增長的主要終端用戶的體現。2021ztryacbg/202201/1763986.資金缺口大、融資成本高等阻礙欠發達地區新能源發展。新冠疫情以來，全球95%的清潔能源投資都流向了發達經濟體。全球2/3的人口居住在新興市場和發展中經濟體地區，但流向這些地區的清潔能源投資僅占全球總量的1/5°。2024年，除中國以外的新興市場和發展中經濟體地區清潔能源投資僅占全球總量的15%,其中非洲清潔能源投資僅占全球總量的2%°。2022年非洲新增可再生能源產能僅占全球增量的1%°。發展中國家融資成本高昂，新興市場和發展中經濟體名義融資成本約是美國和歐洲的7倍，清潔能源投資領域投資吸引力進一步下降，很多國家充沛優良的可再生能源資源無法得到開發利用，例如，2021年新興市場和發展中經濟體建造一座太陽能光伏電站的成本是發達經濟體的2~3倍，融資成本約占總平均成本的50%,顯著高于發達經濟體的andRengwablos,2019.圖1.15全球各區域2019年和2024年年度能源投資產業鏈供應鏈不穩定制約新能源可持續發展，受沖擊的傳統能源產業公正轉型同樣存在挑戰。雖然新能源行業潛力巨大，但目前其經濟貢獻尚未達到與傳統能源行業同等的規模和穩定性。同時，新能源產業還面臨新的資源和貿易制約，其對關鍵礦產資源的依賴可能導致新一輪全球資源競爭和供應鏈風險。銅、鋰、鎳、鈷、稀土等是對新能源產業鏈建設產生戰略性影響的關鍵礦產資源。新能源行業對礦產資源的需求量是傳統能源的數倍，陸上風電的礦產資源需求量是天然氣發電廠的9倍以上、煤電廠的4倍以上，電動汽車礦產資源的需求量是傳統汽車的6倍以上，保障關鍵礦產資源的穩定安全供應是新能源產業長期可持續發展的重要前提。傳統化石能源產業萎縮將對現有從業者和就業市場產生重大沖擊，相關崗位減少可能引發大規模就業問題，影響社會穩定。國際貿易壁壘和產業鏈封鎖不利于新能源相關合作的開展。歐關在2024年連續出臺針對中國新能源產業的貿易政策，增加新能源產品貿易壁壘，抑制了全球新能源產業鏈發展。歐盟推行嚴格的“碳足跡”門檻和碳邊境調節機制(CBAM),要求中國新能源設備在進入歐洲市場時必須滿足嚴格的碳排放標準并繳納碳稅。美國對從中國進口的眾多新能源產品加征關稅，電動汽車稅率從25%提高到100%、鋰電池從7.5%提高到25%、光伏電池板從25%提高到共同努力，以產業鏈合作帶動裝備、技術、產品全方位合作，促進新能源產業交通(干克輛)交通(干克輛)圖1.16清潔能理技術關鍵礦產需求對比新能源規模倍增過程中的并網消納、電力可靠供應統成本高、投資不足、產業鏈供應鏈穩定等挑戰，核全局和系統觀念的新能源創新發展方式，實現念，通過“規模倍增+可靠替代”,為構建新型能0瓷科來源：EATheRolecrCnoaMnerasnCle本章主要包括理念內涵、評估體系、發展階段、理論體系四方面內容，報告首次提出新能源可靠替代包括充裕、安全、經濟和可持續四大內涵。根據新能源發展規模及對電力系統影響，可靠替代將先后經歷電量替代、容量替代和全面替代三個階段。基于圍繞新能源可靠替代內涵和發展階段特征要求，設計十三個衡量指標，構建了新能源可靠替代的綜合評估體系，用于量化評估全球、各洲及重點國家新能源可靠替代發展階段及進程。2.1理念內涵2.1.1全球能源互聯網1全球能源互聯網是清潔主導、電為中心、互聯互通、多能融合的現代能源體系，包含以清潔能源為主導、“風光水火儲”協同的生產系統，以互聯大電網為主、氫能及其他品種能源輸送網絡為輔的配置系統，以綠色電力為中心、“電氫冷熱氣”互補轉換的消費系統，能夠推動能源生產清潔化、消費電氣化、配置全球化，是促進綠色、低碳、可持續發展的重要途徑，是引領產業升級、推動經濟社會高質量發展的強大引擎。催電同會球股互取網電氣化統電氣互+補請清能為裝機和電量主體。電為中心，即清潔電能替代煤、油、氣，電成為能源消費的主體，電力系統成為能源體系的核心，全社會電氣化水平大幅提升。互聯互通，即以電網為主要載體推動能源網絡廣泛互聯，利用時區差、季節差、資源差、電價差，實現清潔能源優化配置和高效利用。多能融合，即“風光水火核”多能互補、"電氫冷熱氣"互通互濟、“源網荷儲”協調聯動，各類能源、各個環節協同融合發展。清潔能源取代化石能源清潔能源取代化石能源成為主導能源酒潔主導企電為中心清潔電能替化煤，油、氣電成為能源門費的主體以電網為主要就體推動能源網絡廣泛互聯互聯互通多能融合各類能源、各個環節協同融合發展圖2.2全球能源互聯網形態特征1新能源°可靠替代是以系統現念和可持續發展理念為指導，以保障用戶可靠用電和電力系統安全穩定為目標，統籌利用源網荷儲全環節資源、充分發揮電網平臺作用和多種創新技術綜合集成優勢，有效提升新能源對系統充裕、安全和經濟三方面貢獻的新能源轉型發展模式。這種模式能夠使新能源立起來、立得住，平穩有序替代化石能源，確保轉型過程中電力系統始終保持良好的供電能力、服務功能和經濟安全水平。新能源可靠替代不是簡單的“新能源+儲能”。新能源可靠替代實現路徑依靠簡單的“新能源配儲”模式很難實現，儲能在新能源發展初期發揮了保供應和促消納的重要作用，但隨著新能源滲透率進一步提升，電力系統在復雜性、長期性、系統性、多面性方面都將面臨一系列的新挑戰。屆時單一的新能源配儲很難實現“保供應、保安全、促消納”多目標，需要多措并舉提升系統靈活性為新能源可靠替代創造條件。因此，新能源逐步替代化石能源的過程將是一個能源體系長期、復雜、系統性變革的進程，涉及源網荷儲全環節演進。新能源可靠替代不是簡單的新能源與火電的“一代一”的電源替代關系。新能源可靠替代表面上是實現電源結構的優化，以新能源發電裝機替代化石能源發電裝機，而實際上新能源發展的目的是為經濟社會高質量發展服務。因此，新能源與化石能源并非簡單的“一代一”替代關系，而是涉及能源電力、經濟社會發展方式的深刻轉變。新能源除了滿足傳統化石能源提供的支撐保障能力外，通過新能源與傳統化石能源協同發展，將推動電力與產業布局深度融合，探索形成新的經濟社會產業發展范式。新能源可靠替代是全球能源互聯網“兩個替代”理論的深化發展，為全球加快“清潔替代”進程提供更具操作性的方案、路徑。0新能原是劃在新技術基礎上開發利用的書常和能源，相話風能，太陽能，海洋能、地能、生物質能、氨能核聚交能，天然氣冰合物等，本極告重點指的屈風能和太陽能(1)充裕其中，S,表示系統的充裕水平，a是電源置信出力水平(%),反映不同電源新能源具有高裝機、低電量、弱保障特性，與同容量火電相比，可發電次能源保證電力供應；斷能源長時間高出力則給系統消納、安全和能源轉儲利用帶來挑戰。斷能源各時間尺度的波動需要系統匹配相應時間尺度的靈活調節能力，需增加系統靈活調節能力，還需要電力系統、能源缺口不斷T50■常現水電■核電■火電(煤、氣、生物質等)圖1中國電力平衡和各類電源可靠容量(單位：億千瓦)0郭刻波，新型電力系統技術形態演進與發展路徑。②資科來源：郭制波，新型電力系統肢術形態演進與發展路徑空間尺度平衡方面，資源與負荷還向分布在全球各地區普遍存在。2030中國中東部地區分布式光伏可開發容量約為15~20億千瓦，年發電量僅為1.9~2.5萬億千瓦時，遠不能滿足當地負荷用電需求；2060年西北地區約有1.6億千瓦新能源電力外送需求(峰值電力可達2.2億千瓦),而當前西北跨區外送直流規模為7071萬千瓦，2060年時需擴充為當前的2~3倍。能源電力空間平街的需求和挑戰大，需解決能源經濟社會(2)安全新能源低壓并網，支撐和調節能力弱。新能源機組動態無功、有功的支撐能力弱于常規電源，新能源發電由低壓電網經逐級升壓接入主網，與主網的電氣距離是常規機組的2-3倍。隨著新能源占比快速提高，系統“空心化”加劇，安全穩定運行保障壓力持續增加，需要增強系統動態支撐能力。系統慣量降低，調頻能力下降，頻率越限風險增加。新能源大規模接入，擠占常規機組開機空間，系統轉動慣量降低、調頻能力下降。導致頻率變化加快、波動幅度增大、穩態頻率偏差增大，越限風險增加。新能源發電參與一次調頻可緩解穩態頻率偏差和暫態最大頻率偏差，但因未改善系統慣量及頻率變化率，低慣量系統越限風險仍然存在。要求新能源保持一定慣量水平、增強新能源調頻能力，加強系統頻率監測和優化提升。寬頻振蕩現象相繼出現。基于電力電子裝置的新能源發電設備具有快速響應特性，在傳統同步電網以工頻為基礎的穩定問題之外(功角穩定、低頻振蕩等問題)會引發中頻帶、高頻帶的電力電子裝置涉網穩定新問題。寬頻振蕩問題嚴重危害設備安全和電網達行安全，因此需要通過技術創新加強穩定機理研究和新型控制方法應用。圍(0.96-1.05pu)相比，率二次族落0郭刻波，新型電力系統技術形態演進與發展路徑。②資科來源：郭制波，新型電力系統肢術形態演進與發展路徑。據為1.3,未來預計為1.6),控制新能源輸配成本；調節方面，新型電力系統德國能源綠色轉型推高市場電價電力系統的核心功能是提供可靠(持續可靠供電)、優質(頻率電壓等符合要求)、經濟(價格可承受)的電能。新能源發電大規模接入，需過氫能發展增加能源-電力系統靈活性，通過常規電源、新能源及儲能等提供快速動態響應服務，提供構網條件、參與輔相機應用在不發電的情況下提供慣量，通過構網型變能源電量占比的提高，常規火電效率效益隨之下降。安全(保供應)-環境(促消納)-經濟矛盾更加突出。2020年德國可再生能源電量占比約46%,風電電量占比約20%(為第一大電源),德國電源裝機2.14億千瓦(風光占比約54%,常規電源約1億千瓦),最高負荷約7600萬千瓦。新能源大規模發展的補貼費用主要由用戶承擔，據報道2022年德國居民電價平均折合人民幣超過32元/德國現階段的能源綠色轉型與能源電力供應的經濟性矛盾較為突出。(4)可持續可持續主要從電力系統低碳、新能源投資、全球產業鏈供應鏈初性方面考主力軍，電力系統盡早實現近零排放是經濟社會環境可持續發展的基礎；新能源投資方面，傳統化石能源投資逐步減退，新能源投資比重是衡量新能源可靠替代成效的重要表征。全球產業鏈供應鏈韌性方面，依托本國生產及全球貿易的風光新能源產能供應鏈穩定將成為新能源可持續發展的重要制約批新的“從0到1”的技術突破和“從1到N”的模式創新應用，加快電力系全球關鍵礦產資源供需格局將更加突出，從傳統化石能源發電的基礎設施向關鍵礦產資源支火電的8倍；電動汽車對鋼、鋰等關鍵礦產需求量是燃油車的6倍；電池儲能對鎳、鈷等關鍵礦產需求量是抽水蓄能的5倍。銅、鋰、鎳、鉆、稀土等是對新型電力系統建設產生戰略性影響的關鍵礦產資源。根據業內對新型電力系統的相關展望，預計到2050年，我國風電、太陽能發電總裝機容量有望超過56億千瓦，換流站、變電站數量達到當前的2倍，電動汽車保有量有望達到3.3億輛，電化學儲能達到6億千瓦。據此測算，2050年我國關鍵礦產資源需求將是當前的6倍，其中新型電力系統建設將推動銅、鋰、鎳、鈷、稀土等的需求激增(見表1)。從需求量看，銅的需求較大，預計到2050年全國累計需求達3.6億噸；從增速看，鈷、鋰、鎳、稀土增速較快，分別是當前需求的50倍、15借、10倍、4倍；從對外依存度看，鉆、鎳、鋰供應風險較大，對外依存度分別為97%、92%、72%。全球低碳轉型加深關鍵礦產資源供需矛盾。一是需求叔升。根據國際當前的4倍。其中，銅的增長絕對量大，從當前的600萬噸提升至2050年的5300萬噸；鈷、鋰、鎳的增長倍數大，預計2050年需求分別達到當前的50倍、20倍、10倍。二是供應短缺。《自然》雜志研究表明，到2040年鎳、鈷等關鍵礦產需求將趕過供應能力。主要原因是關鍵礦產資源儲量有限、分布不均，且受開采技術、環境法規影響全球關鍵礦產資源貿易博棄激烈。一是供應集中度過高造成壟斷風險。鋰、鉆為例，澳大利亞和智利供應全球80%的鋰，剛果(金)供應全球64%的鉆。其中，剛果(金)頒布新法，要求境內所有鈷礦石開采、加工、出口都必須通過唯一的國有鈷業公司進行，企圖地位并最終擁有定價權。二是多國形成同盟，爭奪全球國、剛果(全)等國聯合發布《能源資源治理倡議》,意圖建立“全屬北約",保障自身供應安全的同時提升對全球關鍵礦產資源的話語權和控制力；日本與美國在稀土供應鏈上建立“礦產安全伙伴關系”,尋求電力系統環節電力裝備鋼鉆源24一一5955一網 一一 一一 荷電動汽車儲電達儲能3772圖12050年中國源同荷儲各環節主要關鍵金風需求(單位：萬噸)新能源可靠替代進程評估體系新能源可靠替代進程評估體系安全可持續經濟電源成本調節成本電網成本圖2.3新能源可重替代評估體系充裕包括4個指標。通過新能源發電量占比衡量新能源發展階段及對電力系統安全穩定運行的影響；零碳可調電源裝機比重銜量電力系統低碳程度及靈活性調節能力，并滿足最大負荷需求的能力；新能源參與電力平衡占比銜量新能源并網友好性及參與電力平衡的能力；可調節負荷占比衡量通過需求側響應減低系統最大負荷的能力。安全包括3個指標。通過頻率電壓調節能力衡量電網安全穩定運行和促進新能源消納的能力；系統抗擾動能力衡量整個系統在各種預定或非預定的擾動下(如短路、設備故障、負荷突變、天氣影響等),能夠保持穩定運行的能力；新能源主動支撐能力衡量新能源在電力系統穩定運行中主動提供頻率、電壓、電流故經濟包括3個指標。通過電源成本是指新能源發電電源平準化度電成本，用于衡量新能源相對于化石能源發電競爭力水平；電網成本是指電力系統在接入和消納新能源過程中的經濟投入，用于衡量高比例新能源發展帶來的輸配成本變化程度；調節成本是指為高效消納新能源而產生的頻率調節、電壓調節、調峰成本、備用容量、儲能成本、靈活性輔助服務成本等額外成本，用于衡量電力系統在應對新能源波動性和不確定性時所需經濟投入。可持續包括3個指標。通過電力系統碳排放強度衡量電力系統低碳程度及對能源系統減排影響；新能源投資占比衡量化石能源產業體系向新能源產業體系過渡程度；全球產業鏈供應鏈韌性衡量本地化生產及全球貿易下的新能源組件、關鍵礦產金屬的產能供應程度。2.3發展階段基于全球實現新能源可靠替代，總體可分為電量替代、容量替代、全面替代三個發展階段。新能源對電力系統影響可控，能夠全部并網消納。新能源對電力系統有影響有限，典型運行參數保持不變，能夠實現新能源全部并網消納。這一階段重點通過發握傳統電力系統可調電源的能力和潛力，促進新能源電量消納。充裕方面，新能源滲透率通常低于20%,可調裝機主要由火電、抽水蓄能等傳統電源組成。安全方面，主要通過傳統電源保障電力系統安全。經濟方面，電力系統發電成本穩中有降，系統調節成本小幅上升，系統整體成本可接受。可持續方面，電源、儲能、輸電、關鍵礦產資源等新能源相關產業鏈建設初步成型。新能源參與電力平衡水平提升，主動提供容量支撐和安全貢獻。新能源參與電力平衡比重逐步提升，在一定條件下可滿足部分時段的全部電力需求。新能源對電力系統安全貢獻由負轉正，逐步成為系統安全的主要貢獻者。這一階段重點通過挖掘零碳調節資源潛力，推動電力系統調節能力得到有效提升，保障電力系統安全穩定運行。-負荷一光伏一風電—凈負荷充裕方面，新能源發電量滲透率通常介于20%~50%,可調裝機結構逐步優化，主要由轉變定位的火電、抽水蓄能等傳統電源和以電化學儲能為代表的各類新型儲能組成。以儲氫、儲熱為代表的長時儲能技術日益成熟。通過電力與氣象累密融合，供應側新能源出力預測精度將得到大幅提升；負荷側電動汽車V2G技術，電制氫、電化工、電制熱、電爐煉鋼等基于柔性可調新型電氣化技術的可調度負荷得到充分挖掘，可調裝機占最大負荷比重轉向由新能源滿足。安全方面，通過提升新能源出力預測技術水平，新能源參與電力平衡水平得到大幅提升，同時通過推廣以構網型技術為代表的新能源友好并網技術快速發展，提升新能源主動支撐能力，實現新能源部分時段可以滿足全部電力需求。新能源在電力系統中的調頻、調壓性能與傳統電源相當，電力系統安全可靠貢獻全面由化石能源轉向新能源。電網技術領域持續積累，不斷推動并網友好性技術優勢進一步顯現，發電成本遠低于傳統化石能源發電成本，但調節成本小幅上升，整體來看系統成本略有上漲。可持續方面，電力碳排放強度快速下降，電源、儲能、輸電、關鍵礦產資源等新能源相關產業以及新能源相關預測技術、長時儲能技術等產業進入規模化市場化發展階段，新能源投資成為拉動全社會投資主導力量。2.3.3全面替代階段源網荷儲輸多措并舉，電力供應全部來自清潔能源。通過源網荷儲輸各環節多措并舉，全面解決新能源在不同時間尺度下的短缺和過剩問題，以經濟可接受的手段保障電力系統充格、安全要求。餐風光新能源化能+可調裝機圖2.6全面替代階段源網荷儲全面融合保降電力系統安全穩定運行示意圖充裕方面，新能源發電量滲透率通常超過70%,進一步優化可調裝機結構，包括零碳可控電源、儲能、儲氫、儲熱、電網靈活性、需求側響應等。將傳統電力系統中的化石調節電源全面轉變為戰略備用，主要用于極端天氣和重大災害下的電力保供。系統調節資源主要由水電、生物質發電、燃氫發電、新型核電等零碳可控電源和儲能提供，瞬時、短時、長時等各時間尺度儲能得到充分發展，成為提供系統調節資源主體。通過物理、信息、社會系統全方位協同，負荷側靈活性資源潛力進一步釋放。安全方面，借助數字化、智能化技術的長足發展，電力電子元件和傳統機械電磁元件電力設備將實現融合協調，推動新能源成為電力系統安全保障主體。經濟方面，風光等新能源發電成本將進一步降低，調節成本略有下降，系統整體成本穩中有降。產業鏈方面，建源、儲能、輸電、關鍵礦產資源等完整、低碳、可持續的產業鏈，本地生產與全球合作協同推進全球產業鏈供應鏈韌性全面提升，實現新能源產業及經濟社2.4理論體系以“系統性、全面性、實踐性”為原則，統籌短期與長期、局部與整體、自主與合作關系，在推進新能源可靠替代實施過程中針對具體困難和問題，在源網荷儲輸全環節協同發力，并充分利用市場機制、物理信息融合和國際能源合作，創新提出典型模式和關鍵技術應用，為各地區提出因地制宜、切實可行的新能源可靠替代思路。全球實現新能源可靠替代的理論體系包括十大領域、八大模八大程式六大技術su.su盟圖2.7新能源可靠替代建論體系實現路徑新能源可靠替代的實現路徑包括新能源可靠替代的典型模式和關鍵技新能源可靠替代的實現路徑包括新能源可靠替代的典型模式和關鍵技術等兩方面內容。該部分基于新能源可靠替代十大領域和全球各區域實際情況，提出新能源可靠替代的八大典型模式和六大關鍵技術，分析典型模式和關鍵技術對于促進新能源可靠替代機理和價值作用，為全球實現新能源可靠替代提供具體可行的方案。1系統，同時導致降雨下降和蒸散增加，易形成復合型極端高溫干早事件，導致地表徑流不足、江河水位下降，從而影響水電出力。新能源資源多能互補是彌補風電、太陽能出力波動性、間歌性，促進新能源大規模開發利用的重要舉措。通過大力開發風光新能源，與水電互補形成多元化的電源結構，提升零碳可調裝機比重及新能源參與電力平衡水平。同時，水電可以在出力可調出力范圍內靈活調整，從而能夠平滑風光出力波動，降低系統調節成本。針對水資源開發利用，水電枯水期新能源出力大，豐水期新能源出力小，與風電具有很強的季節互補特性，與光伏具有一定的季節互補特性，比如巴西、意大利、日本水風光互補特性可以顯著平滑出力波動。水電通常可以實現電站日內出力在可調出力范圍內靈活調整，從而能夠平滑風光出力波動，從充裕性和經濟性兩個方面提升新能源可靠替代水平，比如歐盟風光互補特性顯著增強電力穩定供應。新能源資源評估及風光出力預測精度對于擴大資源多能互補優勢也同樣重要，通過合理布局新能源基地，可以更好利用新能源互補特性，提升新能源參與電力平衡水平。月一光伏發電一風電水電20232價值水風光綜合開發利用支撐新能源倍增發展。以中國西南八大流域為例，2050年利用水電配套送出通道，在新能源利用率90%條件下，中國西南八大流域3.1億千瓦水電可支撐開發新能源3.6億千瓦，水電與可支撐新能源裝機配比約1:12。送出通道利用率滿足水電開發同時，促進風光新能源送出消納。送出通道平均利用小時數超過6100小時，高于西南水電平均發電小時數4350小時，為風光提供1750小時消納空間，支撐風電、光伏開發規模分別為0.8億、2.8億干瓦。實施水風光協同開發與聯合外送降低系統成本。利用水電配套送出通道，2030、2050年西南水風光綜合上網電價相比水電分別降低0.05、0.06元/千瓦時，外送通道輸電價比單送水電降低0.02-0.03元/干瓦時。到網電價降低7~9分/干瓦時。專欄3.1專欄3.1水風光協同規劃模型水風光協同規劃模型以系統投資與運維費用之和最小為日標函數，綜合考慮水電運行約來、風光出力特性約束、聯絡線約束、系統運行約束等，通過優化求解得到規劃水平年風光裝機規模、消納電量、榆電通道利用率等決策評價指標，開結合具體開發條件形成流方案。針對水風光互補發電系統，規劃模型以小時為內8760小時逐時段生產運行模擬。約束條件主要包括水電運行約束、風光出力特性約束、聯絡線約束、系統運行約束四類。因此，水電運行過程是一個具有時空耦合特征的復雜物理過程。(1)水電運行約束。水電站在運行過程中，在時間維度，相鄰時刻的水庫水位變化受入庫流量和出庫流量影響，需要滿足水間維戾，上游水犀出犀流量影響下游水犀入犀流量，且具有電氣聯系的梯級水庫需滿足聯絡線約束。(2)風光出力特性約束。風電、光伏運行過程主要受發電能力、新能源(3)聯絡線約束。聯絡線運行過程中受輸電容量限制。(4)系統運行約束。系統運行過程中需滿足電力平街約束。輸入輸入層日標日標·決策評價指標：風光消納電量、輸電通道利用率等圖1水風光協同促進新能源可靠替代模型柜架充裕性提升方面，在清潔能源富集區域，通過擴大送端電網互聯范圍，可以推動水風光等清潔能源協同開發，實現水電、抽蓄等調節資源大范圍共享，促進新能源更大規模開發、穩定送出和高效利用，提高新能源發電量占比，捉升新能源參與電力平衡水平。安全性提升方面，通過擴大電網互聯規模，不同區域間的電力系統能夠形成更大的調度空間，可提升系統頻率調節能力，增強整體系統抗擾動水平。經濟性提升方面，加強跨區聯網，可發揮錯峰效益，降低系統整體最大負荷，平抑負荷波動，進而降低峰谷差率，減少基荷電源裝機需求。通過跨區聯網，優化系統整體電源裝機結構，共享靈活性調節資源，可以提高零碳可調裝機占最大負荷比重，減少調節性電源裝機需求，從而降低調節成本。與煤電、燃氣發電、儲能及燃氫發電等靈活性電源相比，電網建設投資成本和運維費用相對更低，利用跨區聯網共享調節資源可提升系統整體經濟性，降低電源成本。從負荷側來看，電網互聯能夠發揮跨地區負荷錯峰效益，降低系統最大負荷和備用需求，促進新能源開發，提升系統整體充裕性。不同地區的負荷特性各異，日負荷和年負荷特性具有一定的錯峰調峰效益。通過電網互聯互通，可以有效降低日內負荷的峰谷差率和年最大負荷，實現跨地區負荷備用共享。以中國東西部聯網為例，西部電網年最大負荷出現在冬季，日內最大負荷為夜間21時，峰谷差率為0.176;東部電網年最大負荷出現在夏季，日內最大負荷為午間11時，峰谷差率為0.204。東西部聯網后，年最大負荷可減少6800萬千瓦，日峰谷差率為0.199,日負荷特性曲線更為平滑，可以有效降低系統調節成本，降低下，2050年可促進可再生能源開發提升12%°,有效提升新能源開發規模，降低新能源開發成本。6800萬干瓦6800萬干瓦聯網整體最大東電網最大負荷75360萬西地網題大負荷54213萬負荷205917萬物11…………4到著，重同業。自著呢品重于猶一和身十上量，直臣用的■低成本有限制互聯情報■低虛本無限制互聯情量■標準成本無限制互聯情量粉圖3.4大范圍聯網模式促進可再生能源消納和碳減胖FangYang,VokerKray,KawanRih,HanHuang,YuanbngZhou.Impkcasonsofnteroontnertadrenewatedectratytradetorenegysystemsandemssions,2022,機占比僅為總裝機容量的14%,其中常規水電已基本開發完畢，抽水蓄能電站資源開發程度超過50%,待開發資源規模十分有限，無法滿足系統對靈活性調網互聯后，西部地區整體調節性電源占比約為總裝機容量的37%,若考慮抽水蘭即甲8842■生物質等其他水電■棄風■棄光■儲能充電專欄3.專欄3.2歐洲電網互聯及市場機制促進新能源大規模發展歐洲重視清沽發展，是應對氣候變化的首倡者和清沽能源利用的推動者。為了推動應對氣候變化，歐盟提出2050年80%電力來源于可再生能源，制定了2030年跨國電網互聯水平達到15%以上的目標。歐洲電網整體發展水平較高，跨國互聯緊密。當前，歐洲共有36個國家的43家運營商加入了歐洲榆電運營商聯盟(Entso-E),形成世界最400千伏，波羅的海國家電網主網架為330千伏，相互之間通過直流互全球區域電力市場的實踐者，有效促進新能源發展。歐盟各國于2000年前后相繼推進電力市場化改革，推動統一電力市場建設，經過近20年發展，目前已形成全球最大的區域跨國電力市場，23個國家實現日前市場聯合交易，14個國家實現日內市場聯合交易，年跨國交易電量超過5000億千瓦時。市場機制有效促進了清潔能源大規模開發及大范圍配置，2016年，歐盟非水可再生能源發電量達到5798億千瓦時，占總發電量的18%,與2000年市場化改革之前相比，非水可再生能源裝機容量增長超過10倍，發電量增長了近11倍，市場交易電量提高了9倍。良好的電力市場環境與適應可再生能源發展的交易機制促使可再生能源獲得較好的市場收益，也可以進一步帶動歐洲可再生能源項目3.1.3風光電氫碳資源循環風光電氫碳資源循環模式是以風光新能源制氫為基礎，聯合電能、氫能以及破基化石能源，形成對外零碳排放，對內以碳、氫為能量載體的物質能量循環體系，可以有效提升系統全時間尺度調節能力，綠氫綠氨等有效提升低碳能源供應鏈韌性。氨醇電圖3.6風光電氯碳協同模式示意圖間尺度的季節性調節和儲能，提升系統頻率調節能力和系統抗擾動能力。同時，并發揮調節電源的作用，降低系統調節成本。乏、配套調節性煤電需要降碳等問題，能夠提高發電出力穩定性和可控性。能源供應鏈韌性。高載能產業密集，提供了電氫碳產業協同發展的能源優化開發為例，未來中國80%的綠氫生產將集中在北部地區。通過電氫碳協同發展，預計2050年北部地區綠氫生產需求4800萬噸，其中80%用于本地用氫，20%輸送到中東部地區，將帶動新能源基地開發93億干瓦，以“風一光一電一氫一氨一醇”一體化產業將促進零破氫降低系統調節成本。綠電與綠氫之間的相互耦合可明顯提高能源系統的靈活性。在短時間尺度(小時級到日級)上，電制氫是靈活的柔性負荷，既能與傳統用電負荷互補，降低峰谷差，也能與波動性新能源發電較好匹配，顯著提高新能源利用率。以西北和華東為例，在送端電制氫負荷與新能源出力同向變化，當新能源大發時，制氫用電明顯增加，促進新能源消納；在受端電制氫負荷與凈負荷反向變化，降低系統波動。2060年，由于發展綠氫產業可減少電力系統短時儲能需求1.15億~1.4億kW,可節省系統短時靈活性資源投資7400億-8900億。2060年，充分利用綠氫產業的儲氫能力，可減少電力系統長時儲能需求2340萬KW,可節省系統長期靈活性資源投資約2500億元。4名)量用4名)量用圖3.8中國全年電力平街及儲氯變化情況源網荷儲一體化模式是將電源、電網、負荷、儲能從規劃、建設、運行各環節進行全方位一體化整合開發，實現新能源就地消納利用，支撐局部電力系統安全穩定運行。源網荷儲一體化模式可以柔性削減負荷，捉升系統充裕性和安全性。源網荷儲一體化可以充分發揮負荷側的調節能力，依托“云大物移智鏈”等技術，通過虛擬電廠等一體化聚合模式，挖掘需求側可調節負荷潛力，為系統提供充裕性。通過增加本地電源支撐，調動負荷響應能力，降低系統調節成本，并可降低對大電網的調節支撐需求，從而提高電力設施利用效率，實現新能源就地就近、電網靈活堅強發展。從電網側看，能夠服務電網安全穩定。通過資源動態聚合和集中協調優化參與削峰填谷，實現日內更短時間尺度響應，精準削減負荷高峰、填充低谷負荷，達到電網運行的全局最優。通過聚合電網側和用戶側分布式儲能資源，精確響應電網自動發電控制(AGC)調頻指令信號，支撐區域電網快速頻率響應。同時可以聚合靈活電力資源，作為負荷側備用，待系統有需求時即可通過調度下令快速響應。從電源側看，可以促進清潔電力消納。通過大量分布式或小型發電機組、儲能裝置、可調資源，明顯提升新能源消納比重，并利用電源側多能互補，提升新能源參與電力平衡比重，提升系統充裕性。從負荷側來看，能夠保證優質供電服務。發揮規模效應和平臺作用，聚合海量小規模、無法獨立參與電力市場的分布式資源，共同參與不同周期的電能量、輔助源網荷儲一體化對調節電源結構產生深刻影響。從中國整體來看，近中期，系統平衡資源主要來自電源側和電網側。到2030年，中國將建成調峰電源共4.41.9億kW,綜合采用需求側響應、電網互聯等措施，提升系統平衡能力。遠期，電源側、電網側、需求側、儲能側協同發力。到2050年，通過擴大電網互聯，充分調動需求側響應資源，建設抽水蓄能、電化學儲能和氫儲能等，系統源、網、荷、儲各環節平衡資源規模將達到35億kW,進一步提升系統安全調節能力，保障系統安全穩定運行。2050年中國電力系統平衡中源、網、荷、儲四個環節靈活性資源比重將由當前的以電源調節為主逐步演變為源網荷儲共擔的55%:20%:8%:17%。源網荷儲一體化提升綜合能源利用效率，降低用能成本。源網荷儲一體化在解決工業園區、海島供電等方面能夠提供離網式、并網式等多元化的發展模式。以中國內蒙古“源網荷儲”一體化項目為例，該項目建設4個6MW分布式光伏電站供應清潔能源，推動礦山綠電加速投產。通過“源網荷儲”集約化用能管理和電-氫互補的模式，實現清潔能源自產自銷，在負荷側建設綜合能源場站，靈活調整電力和氫氣的生產與使用，提高了能源利用效率，進一步降低新能源重卡的用能成本。電圖3.92050年中國系統平衡資源裝機結構示意圖前圖3.10光儲充協同開發示意圖3.1.5電水土農糧深度結合“電-水-土-農-糧”典型代表是新型抽蓄，它聯結“水系統”與“電系統”,具有調水和蓄能兩個功能，可以增加零碳可調裝機容量，提升電力系統靈活性，降低調節成本，同時可以助力偏遠地區土地改善、農業提質和糧食安全。一是開發清潔電力。在水能資源豐富的地區，建設新型抽蓄機組，通過常規抽蓄提供調節能力，通過水能發電機組最大程度回收能量，同時將隨機波動的新能源電力轉換為穩定可控的水電電力。在滿足調水的前提下，提供大量的靈活性資源，提供持續靈活的調節能力、促進更大規模新能源開發。二是增加水資源供應。基于新型抽蓄理念，建設調水工程實現跨流域水資源調配，同時為電力系統提供靈活性潛力，實現跨流域水資源優化配置與新型電力系統協同發展，形成水網電網有機互動的“電-水”協同發展新格局。三是優化土地利用。通過保護、修復和改進土地管理等基于自然的解決路徑，增加缺水地區森林、濕地、草原和農業用地等生態系統的碳儲存能力。水300億立方米，可滿足新增10萬平方千米耕地的用水需求，提高糧食產量8700萬噸。機容量6.5億干瓦，水力發電裝機容量1.9億千瓦，儲能效率達86%,超過常規抽水蓄能，滿足15億-20億千瓦新能源靈活性調節要求。達到年調節的水平，可有效提高系統遭遇連續“小風寡照”天氣條件時的安全保供能力。需求側資源深度互動模式是通過政府、市場、電力用戶等相關利益主體廣泛參與，提升系統充裕性和安全性的系統性解決方案。極端工況時通過全社會動員，進行短時、大幅度削減負荷，以及跨區域緊急功率支援，保障電力系統安全穩定運行。11發揮政府和市場的雙重作用是實現新能源可靠替代的有力保障。通過市場優化資源配置和政府發揮兜底保障作用，才能統籌解決電力充裕問題及新能源大范圍、高效率、低成本開發利用。通過完善電量市場、容量市場、輔助服務市場，以價格信號引導需求側響應，可以高效率聚合負荷側靈活性資源，提高系統可調裝機比重，提升系統充裕性和安全性。極端工況下，在電力公司主導、電力用戶配合、政府兜底保障的緊密合作模式下，通過跨區域緊急功率支援可以增強系統抗擾動能力，避免大停電事故發生。在需求側推廣新型電氣化可大幅提升新能源消納空間，為電力系統提供靈活性。新型電氣化是綠色的、深度的、廣義的、智能的電氣化，以綠色低碳、高效便捷為方向，以清潔能源開發利用為前提，以電動汽車、電采暖、電制燃料等新型用能技術創新突破為基礎，以數字化、智能化為關鍵，以源網荷儲高效互動、電熱冷氣氫靈活轉換為特征，在各用能領域以電能深度代替化石能源，挖掘可參與調節負荷潛力，為系統提供靈活性，支撐系統供應充裕度，保障電網安全，并促進新能源消納水平進一步提升。建立需求側管理長效機制和全社會動員機制，高效調用負荷側靈活性資源及可調節負荷。需求側管理可以緩解高比例下新能源波動性引發的電力供需矛盾，但僅依靠電力公司及市場機制難以有效實施。在更大范圍建立長效協同機制，形成電力公司主導、電力用戶配合、政府兜底保障的緊密合作關系，對于電力安全保供和新能源高質量消納具有重要作用。源需求。以中國為例，電動汽車、電制熱(冷)、電制燃料原材料、信息用電等領域可參與調節的負荷最大功率分別為3.3億、4億、2.9億、0.9億千瓦，總和約11億千瓦。柔性負荷共同參與系統調節時，凈負荷最大值減小3.1億干瓦，凈負荷最小值提升4.3億干瓦，凈負荷峰谷差結小7.4億干瓦，最大凈負荷峰谷差下降約20%。電動汽車、電制熱(冷)、電制燃料原材料、信息用電分別單獨參與系統調節時，替代儲能裝機量分別為1.9億、1億、1.3億、1500萬干瓦，總和4.4億。有序用電和互動響應負荷共同參與系統調節時，系統凈負荷特性可以進一步得到優化。在電動汽車、電制熱(冷)、電制燃料約22%。日一調節前凈負藥一調節后凈負荷日大功庫(相當儲能)電動汽車(冷》電制氫全球各地區通過政府引導和市場激勵有效保障了電力供應安全。市場激勵方面，歐洲統一電力市場經過近30年的發展，完善了跨國聯網容量管理、市場耦合、中長期和現貨市場銜接以及可再生能源消納等機制。2022年4月上句寒潮席卷歐洲多國時，受影響最大的法國電力批發市場價格飆升至500歐元/兆瓦時，通過電力市場交易及時從西班牙獲取支援，避免了停電事故發生。2019年巴西由于干旱導致水電出力不足，造成全國電力短缺，政府通過對電力用戶正確引導，發布了用電獎勵方案，避免了停電事故發生。政府引導方面，美國加州建立了極端天氣下電力預鱉系統，包括公眾節約用電、工商業用戶縮減負荷、輪流限電三級預警。2022年8月，美國加州預測了破紀錄高溫，制冷電力需求大幅增加，電力運營商發布全州范圍第一級“公眾節約用電”警報，呼吁電力用戶在下午和傍晚采取自愿節電措施，幫助電網平衡供需。中國國家電網公司提出了“3334°管理模式°,有力保障了中國局部地區電力短缺時的電力供需平衡。基于構網型技術的局域電網和微電網允許分布式能源資源通過逆變器以一種自主和協調的方式形成局部電網，可在并網、離網運行模式間無縫切換。在脫離主網支撐的情況下，局部電網能夠獨立運行，實現新能源的就地消納和平衡，促進電力系統整體穩定。0三用電是翠持需求響應優先、有序用電保底、節約用電助力。三平街是翠持就地平街、就近平衡為要，跨區平衡互濟。三防統是守住大電網安全生命線、民生用電就線，不碰拉閘限電紅統。四主體包括各級政府、電力企業、電網企業、電力用戶四大參與主體11裝機91MW,變流器采用虛擬同步發電機控制，能夠實現100%可再生能源的上可四FA1區a圖3.13虛擬同步發電機控制柜圖3.1.8系統友好型新能源電站應、一次調頻、主動調壓等系統關鍵指標，增強新能源參與電力平衡占比與系統的調節能力。優化整合分布式電源與儲能資源，提升系能源可靠出力水平。系統友好型新能源電站整合風電、光伏等新能源發電資源，并配套多種類型儲能系統，通過集成應用長尺度高精度功率預測、風光儲智慧聯合調控運行等技術，具備按曲線一體化調控運行、納入電網調度平衡的能力，提高新能源可靠出力水平。促進實現新能源友好井網，支撐電力系統運行。新能源發電與新型儲能系統通過構網型逆變器并網，基于下垂控制、虛擬同步機控制等控制策略，使新能源發電設備能夠模擬同步發電機的行為，能夠實現對電力系統的慣性支撐和一次調頻，并具備暫態電壓支撐和寬頻震蕩抑制能力。系統友好型新能源電站具備故障穿越功能，在故障暫態期間能夠保持并網運行，在故障清除后具備電壓快速恢復及暫態過電壓抑制等功能。同時，新能源電站還應具備通流過載能力，在故障期間能夠通過短時增發無功電流來確保系統電壓穩定，對系統故障暫態具有更強的主動支撐能力。系統友好型新能源電站可作為黑啟動電源，在遭受自然災害、重大事故或網絡攻擊導致電網全面停電后具備自啟動功能，能夠生成和促進新能源多能互補，提高新能源的消納比例。系統友好型新能源電站高度整合各類源儲資源，實現新能源多能互補、源儲系統協同調控。根據不同時間、不同天氣條件下的新能源發電特性，新能源電站能夠靈活調整各種能源的出力比例，從而優化能源利用結構，提高整體能源利用效率。利用不同新能源之間的互補性，新能源電站可以降低單一能源出力波動對電力系統的影響，確保新能源電力輸出的穩定與可靠，使新能源發電具備更加出色的電網適應性。系統友好型新能源電站能夠最大化利用新能源發電資源，提高新能源的消納比例，加速能源結構的轉型和優化。預計2030年、2050年，全球新能源裝機占比分別可達56%、80%。提升系統韌性，保障電網安全穩定運行。新能源電站能夠模擬同步發電機的行為，為電力系統提供慣性支撐、一次調頻、暫態電壓支撐制等服務，在系統發12應用展望判斷，預測預報準確率只有55%-60%。隨著未來預測預報技術與人工智能、報產品風速預報誤差約為0.63米/秒、均方根誤差約為2.5米/秒，通過引入的業務應用，我國風能預測將實現24小時內100米高度風速預報均方根誤差小于2米/秒。報。2024年7月，谷歌研究團隊推出了NeuralGCM模型，30秒生成22.8專欄3.3專欄3.3盤古對臺風預測的技術路線與提升效果數值天氣預報作為日前最準確的預報系統，通過將大氣狀格，并求解描述狀態轉換的偏微分方程來進行預測。然而，這一行數小時。此外，數值天氣預報方法依賴參數化捉未解決過程，可能引入誤差。近年來，基于人速天氣預報的潛力，但其預測精度一直未能超越數值天針對上述困難挑戰，盤古主要有三方面創新。一是三維深度學習網絡，項目引入了三雌深度學習網絡，將大氣狀態的垂直高度信息作為獨立雌度，以更全面地捕捉大氣狀態之間的復雜關系；二是地球特定的先驗知識，通過設計三維地球特定變換器架構，將地球物理特性的先驗知識整合進模型中，以提高模型對地球表面不同位置氣象狀態的敏感性和準確性；三是分層時間聚合策略：提出了一種貪心算法，根據最大可用預報時間調用深度網絡，減少達代次數，降低中期天氣預報中ERA5數據集上的測試結果表明，在所有測試變量上，其預報精度均優于ECMWF的運行IFS。特別是在5天Z500預報上，Pangu-Weather的均方根誤差為296.7,低于ECMWF的333.7,顯示出約10%的精度提升；二是預報速度的蘋命性提高，盤古的推理速度極快，僅需1.4秒即可完成單次預報，相比ECMWF的運行IFS快10000倍以上，與現有的圖1Pangu-Westher在早期氣旋跟蹤方面比ECMWF-HRES更準確應用展望2應用展望2計到2030年，晶硅電池組件轉換效率達到26%,銅銦鎵硒薄膜電池組件轉換效率達到21%,平均度電成本預計降至2.2美分/千瓦時。預計到2060年，約45%。到2030年，光熱電站傳熱及發電環節工作溫度超過600℃,儲熱效率提高到90%左右，發電效率達到50%;平均度電成本降至8美分/干瓦時。預計平均風輪直徑達到200米。陸上風電平均度電成本降至3.8美分/干瓦時，海上風電降至8美分/干瓦時。預計到2060年，陸上風機平均單機容量超總裝機容量的比重約36%,發電量達到43萬億千瓦時，占總發電量的比重665432o202020302040圖3.15陸上風電度電成本預測高可持續性。3.2.3構網型技術1概念電網技術領域持續積累，不斷推動并網友好性技術從“跟隨電網”、“支撐電網”走向“增強電網”。構網型技術是典型的并網友好性技術，是通過優化控制策略、型技術接入交流同步電網，可以近似模擬同步發電機動態特性，為電力系統提供一次調頻調壓、慣量阻尼等支撐功能，增強電力系統穩定性。制V細時間內(幾砂)望電壓源屬性和電力系晚動定(PSS)的腔制 “跟蹤”其他電源的相位信息V通過鎖相環檢測接入竹點的與壓“剛度”“構建”電壓幅值與系統頻率步控制文減機型白間V通過控制開網點的電壓，地來控V前維提供電壓、*交癢，過數 圖3.16同步發電機與眼網、構網型變流器的對比2應用展望設備滲透率達到50%,系統短路比降至2.5左右就將面臨穩定性問題，即便部署同步調相機等設備，滲透率和短路比極限也只能捉升至75%和1.5左右，只··電間友好9置調相機等來用專出化增電力系統穩定性圖3.17實現商比例新能源接入的關鍵技術構網型技術應用能夠降低系統總成本。SMA、特斯拉、日立等長期大量研究和試驗表明，電力電子設備從跟網型“升級”構網型主要涉及控制環節等軟件改造和IGBT元件過流能力提升，與同步調相機等措施相比，構網型技術成本相對較低，并在建設周期上具備優勢。在目前的電網條件下，配置構網型設備可以大幅減少電網基礎設施投資，降低系統總成本。但過度依賴構網型設備，也會增加協同控制優化、安全測試等其他成本。構網型技術存在多場景示范應用潛力。構網型技術未來將主要應用于高新能源滲透率電力系統中，可在多場景下開展示范應用。例如，依托沙戈荒大型新能源基地開發外送，開展源-網-儲構網型多主體協同規劃與控制示范；通過構網型技術在超高比例新能源、弱電網系統示范應用，推動高海拔復雜環境地區工礦業供電；在東部海上風電基地，示范構網型風電經柔直或低頻輸電送出等。構網型技術通過三個階段實現大范圍應用。第一階段電力系統電力電子設備滲透率低于30%,存量新能源及儲能多以跟網型模式運行，通過示范工程驗證構網型設備的支撐作用，跟網型“弱支撐、低抗擾”特性逐步威助到電力系統穩定運行，特別是嚴重限制末端新能源大基地的送出能力，影響新能源的進一步開發。第二階段電力系統電力電子設備滲透率超過50%,系統慣量、阻尼水平大幅下降，“雙高”電力系統運行在多時間尺度下出現穩定裕度明顯不足，特別是故障暫態穩定問題和寬頻振蕩問題突出。借助電池儲能的快速大規模部署，構網型技術進入快速發展期，通過合理的跟、構網比例，實現電力電子設備發揮與同步機相近的系統支撐能力。第三階段電力系統電力電子滲透率超過70%,同步機占比顯著下降，系統動態特性深刻演變，進入由電力電子設備控制方式主導的電力系統穩定新形態，構網型設備代替同步機成為交流電網構建、調節和支撐的主體，新能源所承擔的系統安全責任與其貢獻的電力電量相匹配。構網型設備主要承擔調頻調壓等電網支撐調節服務，“電網友好型”跟網設備以最大發電效率為主要運行目標，兩者依據經濟性按最優比例進行配置，職責合理分工、協調運行。田電同70%*電力電子占比構網型量大功率夠況選應性調榴等無勸種信，數憂化，癲低壓穿越例新高比20402圖3.18構網型變流器技術發展路徑濟性和可持續性。3.2.4先進輸電技術11先進輸電技術主要包括特高壓交流輸電技術、特高壓直流輸電技術、柔性直流輸電