實現“碳達峰、碳中和”目标是國(guó)家重要戰略、全球主要經濟體(tǐ)的一緻行動。“雙碳”目标的達成是一個系統工程，關鍵路徑是能(néng)源結構調整與節能(néng)降耗，能(néng)源是主戰場，電(diàn)力系統革新(xīn)是核心。這是構建新(xīn)型電(diàn)力系統的時代背景和理(lǐ)論基礎。

電(diàn)力系統是由發輸變配用(yòng)各領域、源網荷儲各環節、技(jì )術體(tǐ)制各層面緊密耦合形成的有機整體(tǐ)。在新(xīn)型電(diàn)力系統的構建過程中，傳統電(diàn)力結構、發展模式、利益格局、技(jì )術特征等均面臨革命性變化。傳統電(diàn)力系統的技(jì )術特征、運行機制、基礎設施均将發生革命性的變化。

随着新(xīn)能(néng)源滲透率提高，電(diàn)力系統将呈現“雙高”特性——高比例新(xīn)能(néng)源、高比例電(diàn)力電(diàn)子設備接入。基于新(xīn)能(néng)源發電(diàn)具有随機性、波動性、分(fēn)散性等特點，電(diàn)源側出力波動加大，負荷側不确定性增加，電(diàn)力系統功率平衡壓力增加，電(diàn)網安(ān)全運行風險加大。

與此同時，在新(xīn)型電(diàn)力系統的構建過程中，将催生大量新(xīn)技(jì )術、新(xīn)業态，電(diàn)力系統“源網荷”生态發生重大變化。

表現為(wèi)，能(néng)源生産端形成多(duō)元化清潔能(néng)源供應體(tǐ)系，以風電(diàn)、光伏等新(xīn)能(néng)源發電(diàn)為(wèi)供應主體(tǐ)，化石能(néng)源電(diàn)源的功能(néng)變為(wèi)兜底保障、調節與支撐；電(diàn)網側呈現交直流混聯大電(diàn)網與多(duō)種形态電(diàn)網并存的格局，傳統大電(diàn)網與局域網互補共生；負荷側電(diàn)氣化水平大幅提升，用(yòng)能(néng)模式向多(duō)能(néng)互補、源荷互動發展。

在新(xīn)型電(diàn)力系統的構建過程中，新(xīn)能(néng)源與化石能(néng)源之間的博弈将從激烈對撞向共存共生轉變。

“雙碳”目标的實現将新(xīn)能(néng)源推向快速發展的黃金賽道。風電(diàn)、光伏發電(diàn)是裝(zhuāng)機主體(tǐ)、電(diàn)力與電(diàn)量供應主體(tǐ)。從發展規模看，新(xīn)能(néng)源裝(zhuāng)機占比、發電(diàn)量占比将大比例提升。

2020年底，我國(guó)新(xīn)能(néng)源發電(diàn)累計裝(zhuāng)機容量達到5.35億千瓦，同比增長(cháng)29.4%，占全國(guó)總裝(zhuāng)機容量的比重達到24.3%。2020年新(xīn)能(néng)源發電(diàn)新(xīn)增裝(zhuāng)機容量首次突破1億千瓦，達到1.2億千瓦，占全國(guó)電(diàn)源新(xīn)增總裝(zhuāng)機容量的63%；全國(guó)新(xīn)能(néng)源發電(diàn)量7276億千瓦時，約占總發電(diàn)量的10%，同比提高約1個百分(fēn)點。

在“雙碳”戰略下，“十四五”“十五五”期間新(xīn)能(néng)源将呈現跨越式發展，全國(guó)年均新(xīn)增規模可(kě)能(néng)會在“十三五”基礎上倍增，“十四五”期間每年新(xīn)增風光裝(zhuāng)機規模在1億千瓦以上，“十五五”期間每年新(xīn)增風光規模1.5億千瓦以上。預計2025年，我國(guó)新(xīn)能(néng)源發電(diàn)累計裝(zhuāng)機容量有望突破10億千瓦，新(xīn)能(néng)源裝(zhuāng)機占比将達到40%左右，發電(diàn)量占比将接近20%左右。

中國(guó)科(kē)學(xué)院院士周孝信研究認為(wèi)，2030年風電(diàn)、太陽能(néng)總裝(zhuāng)機達到16.1億千瓦，2033年非水可(kě)再生能(néng)源發電(diàn)裝(zhuāng)機占比超過50%，裝(zhuāng)機占比首次超過煤電(diàn)；2060年非水可(kě)再生能(néng)源發電(diàn)裝(zhuāng)機占比超過82%；2051年新(xīn)能(néng)源發電(diàn)量比重超50%。

全球能(néng)源互聯網發展合作(zuò)組織則提出更為(wèi)樂觀的發展情景。他(tā)們研究認為(wèi)，2030年、2050年、2060年，中國(guó)清潔能(néng)源裝(zhuāng)機将分(fēn)别增至25.7億、68.7億、76.8億千瓦，分(fēn)别占比67.5%、92%和96%，實現能(néng)源生産體(tǐ)系全面轉型。對于煤電(diàn)而言，我國(guó)煤電(diàn)總量應控制在2025年達到峰值，2050年電(diàn)力系統要實現近零排放，2060年煤電(diàn)完全退出。

在風電(diàn)、光伏大規模發展同時，氫能(néng)等新(xīn)興能(néng)源受益于技(jì )術進步、成本下降雙驅動，其應用(yòng)市場規模将更廣泛；水電(diàn)、生物(wù)質(zhì)能(néng)發電(diàn)、光熱發電(diàn)等構成多(duō)元化的非化石能(néng)源生态。此時，新(xīn)能(néng)源是電(diàn)力系統安(ān)全穩定運行的責任主體(tǐ)，同時需要具備一定的主動支撐、系統調節與故障穿越能(néng)力，分(fēn)攤電(diàn)力系統成本上升的壓力。

化石能(néng)源電(diàn)源占比不斷下降是大勢所趨，将由基礎電(diàn)源成為(wèi)調節電(diàn)源轉變，化石能(néng)源電(diàn)源向兜底保障、調節與支撐功能(néng)轉變。但需要注意的是，煤電(diàn)的戰略地位仍不容小(xiǎo)觑，尤其在寒潮或高溫等特殊情境下，風電(diàn)、光伏出力減少，缺少煤電(diàn)負荷兜底，電(diàn)力系統的實時平衡将被打破。

2021年1月，湖(hú)南、浙江等省份拉閘限電(diàn)，北京市重啓燃煤供熱機組，在此背後負荷大幅增加，新(xīn)能(néng)源發電(diàn)負荷銳減，不得不由煤電(diàn)承擔迎峰度冬的重任。2020年8月，美國(guó)加州由于連續酷熱造成電(diàn)力短缺；2021年2月，美國(guó)得克薩斯州因極寒天氣發生電(diàn)力短缺。面對突發狀況的出現，新(xīn)能(néng)源無法獨立支撐電(diàn)力系統，需要電(diàn)力系統在更大範圍内的互濟來解圍。風光與煤電(diàn)是互補關系，絕非替代關系。

在能(néng)源生産方式上，電(diàn)源生态大中小(xiǎo)容量并存，集中式和分(fēn)布式布局并存，在網離網運營并存。未來新(xīn)能(néng)源高比例接入将呈現集中式與分(fēn)布式并重的态勢，包括西北、華北、東北地區(qū)的大規模風光基地、東部沿海地區(qū)的海上風電(diàn)基地，以及數量可(kě)觀、就近消納的分(fēn)布式電(diàn)源。

電(diàn)網是電(diàn)力系統的中樞，在電(diàn)力系統的調度、控制、管理(lǐ)中發揮重要作(zuò)用(yòng)。新(xīn)型電(diàn)力系統的運行模式下，電(diàn)網企業的功能(néng)定位、商業模式、運行特征等也随之變化。

在全球電(diàn)力工業180年的發展進程中，前150年以大電(diàn)網模式為(wèi)主。分(fēn)布式電(diàn)源、微電(diàn)網、局域網等的出現，推動了大電(diàn)網與微電(diàn)網之間的融合。大電(diàn)網的公共屬性将進一步增強，主要承擔跨區(qū)域、遠(yuǎn)距離資源輸配責任，配網側資産配置以響應用(yòng)戶負荷變化為(wèi)原則，承擔區(qū)域電(diàn)力安(ān)全平穩運行的保底責任。

在新(xīn)型電(diàn)力系統下，電(diàn)網運行生态特點表現為(wèi)：（1）特高壓外送通道投資規模提高，以支撐大規模新(xīn)能(néng)源并網消納；（2）微電(diàn)網、局域網、大規模柔直等新(xīn)型組網技(jì )術快速發展，大電(diàn)網與微電(diàn)網融合發展，交流大電(diàn)網與交直流配網并存；（3）配網向智能(néng)柔性的主動配電(diàn)網轉變，具有靈活控制和運行能(néng)力，可(kě)以支持分(fēn)布式新(xīn)能(néng)源、電(diàn)動汽車(chē)、儲能(néng)等用(yòng)能(néng)設施和分(fēn)布式發電(diàn)設備海量接入，滿足功率雙向流動和多(duō)元負荷用(yòng)電(diàn)需要；（4）電(diàn)網與管網、通信網、電(diàn)視網、交通網等融合共治，共同參與智慧城市、智慧生活建設，數字智能(néng)電(diàn)力生态系統形成。

從投資視角看，為(wèi)保障電(diàn)網安(ān)全、穩定運行，國(guó)内特高壓、柔性直流投資預計加快，電(diàn)化學(xué)儲能(néng)、抽水蓄能(néng)、氫能(néng)、充電(diàn)樁、燃煤機組靈活性改造等具備靈活性調節能(néng)力的資産收益将大幅提高，配網側一二次融合設備、智能(néng)電(diàn)表、智能(néng)開關等智能(néng)終端的投資需求将大幅增加。

從智能(néng)電(diàn)網的技(jì )術特征看，電(diàn)網利用(yòng)小(xiǎo)微傳感、邊緣計算、電(diàn)力物(wù)聯網、大數據挖掘等技(jì )術手段，構建具備雲-邊協同、海量數據處理(lǐ)、數據驅動分(fēn)析、高度智能(néng)化決策等能(néng)力的電(diàn)網平台，實現電(diàn)網運營、業務(wù)管理(lǐ)和産業融合全面數字化。

傳統電(diàn)力系統是一個超大規模的非線(xiàn)性時變能(néng)量平衡系統，生産組織模式是“源随荷動”，用(yòng)精(jīng)準可(kě)控的發電(diàn)系統，去匹配基本可(kě)測的用(yòng)電(diàn)系統。新(xīn)型電(diàn)力系統下，随着風光滲透率的提高，以及儲能(néng)、分(fēn)布式電(diàn)源、UPS電(diàn)源、制冷制熱設備、充電(diàn)樁等多(duō)元化可(kě)調節負荷的大規模接入，發電(diàn)側、負荷側預測難度加大。

從負荷側的特點看：（1）工業、交通、建築等負荷側電(diàn)能(néng)替代水平大幅提升；（2）能(néng)源産品和服務(wù)需求多(duō)樣化，水、熱、冷、電(diàn)、氣等多(duō)重能(néng)源深度耦合，能(néng)源梯級利用(yòng)、能(néng)效診斷與能(néng)效提升等綜合服務(wù)需求成為(wèi)常态；（3）負荷側通過儲能(néng)、分(fēn)布式發電(diàn)等多(duō)種設備的接入，配網側從單一、被動、通用(yòng)化的能(néng)源消費模式向融合多(duō)種需求、主動參與、定制化的雙向交互模式轉變，用(yòng)能(néng)模式由“源随荷動”将向“源網荷互動”轉變；（4）負荷側數據廣泛交互、價值共享，通過數字化手段可(kě)以實現終端用(yòng)能(néng)狀态全面感知和智慧互動；

此外，在未來城市能(néng)源管理(lǐ)系統中，虛拟電(diàn)廠控制平台将在城市配網中将廣泛應用(yòng)。城市虛拟電(diàn)廠通過物(wù)聯網實時彙總終端用(yòng)電(diàn)設備的狀态和需求信息，實現對分(fēn)布式發電(diàn)機組、可(kě)控負荷、儲能(néng)設施實時調控管理(lǐ)，通過與輸電(diàn)網的信息實時交互實現電(diàn)力供需平衡。還可(kě)以将相關信息實時傳輸至電(diàn)碳市場中心和電(diàn)網調度控制中心，構建分(fēn)時、梯度的虛拟電(diàn)廠群，主動響應電(diàn)網調度信号，參與電(diàn)力市場交易和電(diàn)網運行。

鑫泰能(néng)源作(zuò)為(wèi)一家售電(diàn)和綜合能(néng)源服務(wù)企業，通過接入華北電(diàn)網源網荷儲多(duō)元協調調度控制平台并以資源聚合商的身份參加華北調峰市場，把自身的技(jì )術優勢充分(fēn)發揮出來，給電(diàn)力用(yòng)戶提供購(gòu)售電(diàn)及用(yòng)能(néng)優化服務(wù)的同時，也能(néng)組織電(diàn)力用(yòng)戶參與調峰，代理(lǐ)數十家蓄熱電(diàn)采暖、電(diàn)儲能(néng)、充電(diàn)樁以及工業用(yòng)戶參與調峰市場，實現日調峰響應電(diàn)量大約35萬千瓦時，每月促進清潔能(néng)源消納大約1000萬千瓦時。