新型电力系统发展蓝皮书

新型电力系统发展蓝皮书 《新型电力系统发展蓝皮书》编写组组编 编委会 主任 章建华 副主任 林山青 余兵 任京东 何洋 委员 黄学农李军周保荣 杜忠明冯升波魏慎洪 徐东杰李健郭婷婷 张益国李晖 张琳程其云 编写组 组长何洋 副组长 杜忠明 组员 谭洪江刘思远郭慧倩 孙鹤张恩辉曹敏健 高耀宇崔阳王跃峰 王雅婷蔡琛马实一 王茜王一珺段聪 高岩李硕魏玲朱蕾刘禹含闫方葛小宁李云伟蒋陶宁王娟邓良辰刘小聪谢光龙元博王智冬蒋维勇王菲索之闻黄豫杨再敏雷成黎立丰付超卢斯煜郭知非卓映君赵新一李俊彪张健赟孙灏高星照宋寅曹蕃李同辉 前言 当今世界，百年未有之大变局加速演进，气候变化、局势动荡给全人类生存和发展带来严峻挑战，全球能源产业链供应链遭受严重冲击，国际能源价格高位振荡，能源供需版图深度调整，新一轮科技革命和产业革命深入发展，能源电力系统的安全高效、绿色低碳转型及数字化智能化技术创新已经成为全球发展趋势。 改革开放以来，我国电力系统规模持续扩大、结构持续优化、效率持续提升、体制改革和科技创新不断取得突破，为中华民族的伟大复兴提供了强劲动力。党的十八大以来，电力行业深入贯彻党中央、国务院关于推进能源革命的战略部署，持续加快高质量发展和低碳转型升级，为社会经济快速发展和人民美好生活用电需求提供了坚强的电力保障。2021年3月15日，习近平总书记在中央财经委员会第九次会议上提出构建新型电力系统，为新时代能源电力发展指明了科学方向，也为全球电力可持续发展提供了中国方案。 为深入学习贯彻党的二十大精神，完整、准确、全面贯彻新发展理念，加快构建新发展格局，全面助力推进能源革命、构建新型能源体系、推动能源高质量发展，在国家能源局统筹组织下，由电力规划设计总院牵头，水电水利规划设计总院、国网能源研究院、国网经济技术研究院、南方电网能源发展研究院、南方电网科学研究院、国核电力规划设计研究院、中国电力企业联合会、国家发展改革委能源研究所、国家能源集团战略规划部、中国大唐集团科学技术研究总院参与，共同编写本蓝皮书。结合新型能源体系建设要求和“双碳”发展战略研判电力系统发展趋势，分析现有电力系统面临的主要问题和挑战，全面阐述新型电力系统发展理念、内涵特征，描绘新型电力系统的发展阶段及显著特点，提出建设新型电力系统的总体架构和重点任务。 目录 前言 一、发展现状与问题挑战�����������������������������������������������������������������1 （一）发展现状�������������������������������������������������������������������������������������������������������1 （二）问题挑战�������������������������������������������������������������������������������������������������������6 二、形势要求与内涵特征���������������������������������������������������������������12 （一）新形势新理念提出的新要求����������������������������������������������������������������12 （二）新型电力系统的内涵和特征����������������������������������������������������������������14 三、三个发展阶段及显著特点�����������������������������������������������������18 （一）加速转型期（当前至2030年）��������������������������������������������������������19 （二）总体形成期（2030年至2045年）�������������������������������������������������22 （三）巩固完善期（2045年至2060年）������������������������������������������������24 四、总体架构与重点任务��������������������������������������������������������������27 （一）加强电力供应保障性支撑体系建设���������������������������������������������������27 （二）加强新能源高效开发利用体系建设���������������������������������������������������30 （三）加强储能规模化布局应用体系建设���������������������������������������������������35 （四）加强电力系统智慧化运行体系建设���������������������������������������������������37 （五）强化新型电力系统标准与规范创新���������������������������������������������������39 （六）强化核心技术与重大装备应用创新���������������������������������������������������40 （七）强化相关配套政策与体制机制创新���������������������������������������������������44 附件：世界主要发达经济体能源电力转型镜鉴����������������������47 （一）主要发达经济体能源电力转型战略路径������������������������������������������47 （二）对我国新型电力系统构建的借鉴��������������������������������������������������������50 一、发展现状与问题挑战 目前我国电力系统发电装机总容量、非化石能源发电装机容量、远距离输电能力、电网规模等指标均稳居世界第一，电力装备制造、规划设计及施工建设、科研与标准化、系统调控运行等方面均建立了较为完备的业态体系，为服务国民经济快速发展和促进人民生活水平不断提高提供了有力支撑，为全社会清洁低碳发展奠定了坚实基础。 电力供应保障能力稳步夯实。截至2022年底，我国各类 电源总装机规模25.6亿千瓦，西电东送规模达到约3亿千瓦。全国形成以东北、华北、西北、华东、华中、南方六大区域电网为主体、区域间有效互联的电网格局，电力资源优化配置能力稳步提升。2022年，全社会用电量达到8.6万亿千瓦时，总发电量8.7万亿千瓦时。电力可靠性指标持续保持较高水平，城市电网用户平均供电可靠率约99.9%，农村电网供电可靠率达99.8%。 电力绿色低碳转型不断加速。截至2022年底，非化石能源装机规模达12.7亿千瓦，占总装机的49%，超过煤电装机规模 （11.2亿千瓦）。2022年，非化石能源发电量达3.1万亿千瓦时，占总发电量的36%。其中，风电、光伏发电装机规模7.6亿千瓦，占总装机的30%；风电、光伏发电量1.2万亿千瓦时，占总发电量的14%，分别比2010年和2015年提升13个、10个百分点。 㲌䂕㚽᷍16᷆ 㯏⮈᷍16᷆ 2022㛋 䓽䓑〛 25.6䄻㣈㶀 ᷆ 】⮈᷍52᷆ ⴈ⮈᷍9᷆ 㲌䂕㚽᷍5᷆ 㯏⮈᷍15᷆ ⼬⮈᷍5᷆ ⴈ⮈᷍14᷆ 2022㛋 ⳃ⮈㑠 8.7㶓䄻㣈㶀㬒 ⼬⮈᷍2 】⮈᷍66᷆ 图12022年全国各类电源装机和发电量占比 电力系统调节能力持续增强。截至2022年底，煤电灵活性 改造规模累计约2.57亿千瓦，抽水蓄能装机规模达到4579万千 瓦，新型储能累计装机规模达到870万千瓦。新能源消纳形势稳定向好，全国风电、光伏发电利用率达到97%、98%，特别是西北地区风电、光伏发电利用率达到95%、96%，同比提升0.8个百分点、1.0个百分点。 电力技术创新水平持续提升。清洁能源装备制造产业链基本完备，全球最大单机容量100万千瓦水电机组投入运行，华龙一号全球首堆投入商业运行，全球首个具有四代技术特征的高温气冷堆商业示范核电项目成功并网发电，单机容量16兆瓦 全系列风电机组成功下线，晶体硅光伏电池转换效率创造26.8%的世界纪录。全面掌握1000千伏交流、±1100千伏直流及以下等级的输电技术，世界首个±800千伏特高压多端柔性直流工程昆柳龙直流工程成功投运。大电网仿真技术广泛应用，新型储能技术多元化发展态势明显，工农业生产、交通运输、建筑等领域电气化水平快速提升。 图2三代核电示范工程及小型模块化反应堆(一) 图2三代核电示范工程及小型模块化反应堆（二） 图3张北柔性直流电网示范工程及柔性直流输电装备（一） 图3张北柔性直流电网示范工程及柔性直流输电装备（二） 电力体制改革攻坚成效突出。2022年，全国电力市场交易规模进一步扩大，全年完成市场化交易电量5.25万亿千瓦时。全国统一电力市场体系启动建设，具有中国特色的电力中长期、辅助服务市场机制和规则体系全面建立，6个电力现货试点地区进入长周期结算试运行。上网电价改革进一步深化，输配电价改革持续优化，分时电价、阶梯电价机制逐步健全。配售电业务加快放开，多元化市场主体参与的新格局正在形成。用电营商环境持续优化，一般工商业电价连续三年降低，世界银行“获得电力”评价指标排名跃升至全球第12位。 一是多重因素叠加，部分地区电力供应紧张，保障电力供应安全面临突出挑战。当前国际局势依然复杂多变，能源价格高企，动力煤、天然气等大宗商品价格大幅上涨；国内煤炭、天然气供应紧张，价格处于阶段高位，火电企业经营困难。另外，近年来极端天气突发频发造成电力负荷大幅攀升，也影响了可再生能源出力，增加了电力安全供应压力。长期来看，我国电力需求仍维持稳步增长趋势，尖峰负荷特征日益凸显，规模持续增加，但累计时间短，出现频次低，所占电量小，增加了投资成本与保供难度。新能源装机比重持续增加，但电力支撑能力 图42022年我国电力可靠供应难题凸显（一） 2022年夏季，电力保供面临“高温、少水、小风”不利局面，区域性高温事件综合强度达到 1961年有完整气象记录以来最强，同时长江干流和主要支流来水为有水文记录以来同期最枯，四川作为全国水电装机第一大省首次在汛期出现电量短缺。 图42022年我国电力可靠供应难题凸显（二） 与常规电源相比存在较大差距，未能形成可靠替代能力。需要始终坚持底线思维，全力保障能源安全，推动构建适应大规模新能源发展的源网荷储多元综合保障体系。 二是新能源快速发展，系统调节能力和支撑能力提升面临诸多掣肘，新能源消纳形势依然严峻。新能源占比不断提高，快速消耗电力系统灵活调节资源，其间歇性、随机性、波动性特点使得系统调节更加困难，系统平衡和安全问题更加突出。部分网架薄弱、缺乏同步电源支撑的大型新能源基地，系统支撑能力不足，新能源安全可靠外送受到影响。近年来，虽然全 国新能源利用率总体保持较高水平，但消纳基础尚不牢固，局部地区、局部时段弃风弃光问题依然突出。未来，新能源大规模高比例发展要求系统调节能力快速提升，但调节性资源建设面临诸多约束，区域性新能源高效消纳风险增大，制约新能源高效利用。 1%2%2%2% 21% 52% 57% 14% 66% 13% 8% 74% 16% 11% 16% 17% 22% 3% 3% 2010㛋2015㛋2020㛋2022㛋 】⮈ⴈ⮈㲌䂕㚽ⳃ⮈㯏⮈⼬⮈ 图5我国各类电源装机结构 三是高比例可再生能源和高比例电力电子设备的“双高”特性日益凸显，安全稳定运行面临较大风险挑战。相比于同步发电机主导的传统电力