当前,我国电力系统进入全方位重构、深层次变革、高质量跃升的全新历史阶段,系统复杂度、运行不确定性、治理难度与转型压力持续攀升,整体呈现“五高叠加、全面入市、十年中速”的鲜明特征,行业发展面临全新形势与全新规律。电力系统运行机理、供需格局、市场机制、治理体系发生根本性重塑,安全稳定风险异化、电力供需时空错配、市场化治理适配不足、转型成本压力突出、多重发展目标统筹难度加大等复合型、深层次矛盾集中显现。需要阐释和攻克六大核心发展命题与三大战略性核心课题,来化解转型过程中面临的六大核心挑战。
中国电力工业进入新阶段
立足“四个革命、一个合作”能源安全新战略、碳达峰碳中和战略全局以及能源强国建设部署,伴随“十五五”能源电力顶层规划接续落地,我国电力工业已彻底告别传统“化石能源主导、供需刚性平稳、行政计划管控”的稳态发展阶段,正式进入新型电力系统系统性重构、全方位变革、高质量跃升的全新发展阶段。当前的新型电力系统不再是简单的发输配用物理供电网络,而是集能源生产、网络传输、负荷互动、储能调节、低碳约束、数字赋能、制度治理、产业链协同于一体的“源网荷储碳数智治链”全要素巨型复杂开放系统。新阶段的核心发展逻辑,是依托电力新质生产力培育,以“碳、数、智、治、链”多维创新要素为核心驱动力,赋能“源、网、荷、储、碳”物理内核与价值内核深度融合、一体迭代,推动电力系统从传统保障型供能体系,加速向清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统全面跨越。
相较于传统电力系统,新阶段新型电力系统要素内涵全面拓展、运行逻辑全面重塑、发展动力全面更新,九大核心要素层层支撑、深度耦合,形成“物理底座+价值约束+创新驱动+制度保障+产业载体”的完整发展架构。
一是“源网荷储”筑牢系统物理内核。电源、电网、负荷、储能是新型电力系统的基础物理载体与运行基石。电源侧多元清洁化、电网侧坚强智能化、负荷侧柔性互动化、储能侧规模化普及化,共同构成电力生产、输送、消费、调节的完整物理链条,是保障电力实时供需平衡、电网安全稳定运行、全社会能源可靠供给的底层支撑,也是电力系统迭代升级的基础底盘。
二是“碳”要素全面融入重构价值内核。“双碳”目标下,碳排放约束、绿色低碳评价、清洁能源消纳指标全面嵌入电力全产业链,彻底改变传统电力系统仅以电量、容量、安全、经济性为核心的单一评价体系。通过“碳约束倒逼结构优化、碳价值赋能绿色发展”,构建形成“源网荷储碳”五位一体的电碳协同价值新体系,推动电力转型从单一能源结构调整,升级为安全、低碳、经济、高效多维协同的系统性变革。
三是“碳数智”融合赋能成为核心驱动力量。碳约束提供转型倒逼机制,绿色化、数字化、智能化技术提供核心创新动能。依托大数据、人工智能、数字孪生、物联网、区块链等技术,全面赋能电力预测、生产调度、电网运维、市场交易、风险防控、碳溯源核算全流程,有效破解高比例新能源波动、海量主体互动、复杂系统运行、极端工况扰动等传统难题,是培育电力新质生产力、推动系统范式迭代的核心引擎。
四是“治”构建现代化制度支撑与运行保障。“治”即现代电力治理体系,是适配新型电力系统安全、绿色、经济、共享四方发展目标,覆盖电力规划、建设、运行、交易、监管、服务全生命周期的制度体系、运行机制与多元共治格局的总和。整体构建“政府监管+市场驱动+企业运作+社会参与”的四位一体协同治理框架,形成“纵向九大治理维度、横向五大协同环节”的立体化、全链条治理架构,全方位适配新型电力系统迭代升级与高质量转型需求。
五是“链”为系统集成载体与发展必然要求。“链”即电力创新链、产业链、供应链、价值链深度融合。新型电力系统建设不再是单一环节、单一领域的点状突破,而是全链条、全要素、全场景的系统性升级。通过打通新能源开发、电网升级、储能配套、数字赋能、低碳转型、市场交易全链条壁垒,实现技术创新、产业培育、资源配置、价值兑现全域协同,是新型电力系统规模化落地、一体化发展的关键载体。
新型电力系统发展新特征
当前及未来十年我国电力行业呈现“五高叠加、全面入市、十年中速”的标志性、阶段性、趋势性全新特征。三大特征相互耦合、互为因果、层层强化,彻底重塑电力系统物理形态、运行机理、市场逻辑与供需格局,是研判新阶段转型规律、破解转型难题、部署重点任务的核心依据。
五高特征叠加共振,系统复杂性与不确定性全面升级
一是高比例新能源并网,电源结构实现历史性重构。我国风电、光伏装机持续保持全球首位,新能源逐步替代传统火电成为装机主体、亦将成为电量主体,已实现从“补充能源”向“主体能源”的历史性跨越。新能源固有的间歇性、随机性、波动性特征,导致电源侧出力不确定性大幅上升,电力电量日内波动、季节波动、区域波动剧烈,直接引发电力电量时空错配、系统有效容量不足、跨省消纳压力突出等结构性问题,是新型电力系统不确定性的核心来源。
二是高比例电力电子设备渗透,系统运行机理根本性变革。传统电力系统以同步发电机组机电特性为主导,具备天然惯量与阻尼支撑。新型电力系统中新能源机组、储能装置、柔性负荷、并网变流器、微电网等电力电子装备全域深度渗透,系统整体由“同步机主导”转向“电力电子主导”。系统旋转惯量持续衰减、天然阻尼不足,频率、电压抗扰动能力显著弱化,宽频振荡、谐波叠加、暂态失稳、无功震荡等新型复杂安全风险频发,传统稳定控制、继电保护、调度运行体系适配性不足,系统稳定机理高度复杂化。
三是高比例新市场主体接入,市场格局全面迭代重构。打破传统发电、电网、用户三元简易主体格局,虚拟电厂、负荷聚合商、综合能源服务商、分布式新能源聚合主体、储能运营商、售电公司等海量新型市场主体批量入市、规模化发展。新型主体具备分散化、碎片化、双向互动、灵活可调的特征,既可以作为电源送电,也可以作为负荷参与调节,极大丰富了系统灵活调节资源,但同时带来主体利益分化、市场博弈加剧、跨主体协同难度加大、治理复杂度倍增等全新问题。
四是高概率极端气象扰动,系统运行韧性持续承压。全球气候变暖背景下,极端高温、低温寒潮、台风暴雨、干旱沙尘等灾害性天气进入高发、频发、常态化、强扰动周期。极端天气一方面直接压制新能源发电能力,造成全域性出力断崖式下跌,形成刚性电源缺口;另一方面大幅催生空调、采暖等气候型负荷,造成负荷尖峰激增,同时易引发电网设备故障、线路停运、通道受限等问题。多重极端冲击叠加,导致系统供需平衡难度陡增,电力系统运行脆弱性、不确定性、风险性显著上升。
五是高活跃创新发展态势,行业业态持续动态迭代。当前电力行业处于技术、模式、业态高速迭代窗口期,新型储能、虚拟电厂、算电协同、车网互动、源网荷储协同、数字孪生电网、智慧调度、碳电耦合等新技术、新模式快速落地、迭代升级。高活跃创新态势持续拓展系统运行边界、丰富系统调节手段、提升智能化水平,同时也存在技术标准迭代快、设备耦合关系复杂、新型风险隐蔽性强、制度规则滞后于技术发展等问题,推动电力系统始终处于动态变革、持续升级的活跃状态。
全面市场化转型,行业进入全域共治竞争新阶段
以国务院办公厅《关于完善全国统一电力市场体系的实施意见》(国办发〔2026〕4号)为顶层纲领,我国电力行业彻底告别传统行政主导、计划管控、分省分割的发展模式,全面进入全面入市、全域竞争、全国统一、共治共享的市场化深度转型新阶段。在主体层面,除保障性用户外,各类电源、工商业用户、新型调节主体全部纳入市场交易体系,新能源、储能、虚拟电厂等新型主体完全依靠市场化机制兑现容量、电量、调节、环境多维价值。在市场体系层面,中长期交易、现货市场、辅助服务市场、绿色电力市场、容量市场、零售市场多层衔接、协同运行,构建起覆盖全周期、全品类、全主体的现代电力市场体系。在治理层面,全面破除地方保护、市场分割、行政壁垒,实现电力资源全国范围优化配置,市场化成为资源配置、供需平衡、价值兑现的核心决定性力量。
十年中速刚性增长,供需紧平衡态势长期延续
结合“十五五”经济社会发展与电气化推进节奏,未来十年,我国电力需求将告别过去高速爆发式增长与低速平稳增长,整体呈现中速刚性增长、结构性深度分化、峰谷差持续拉大、紧平衡态势长期延续的鲜明特征。从总量看,全社会电气化持续深化,工业、交通、建筑领域电能替代稳步推进,预计2030年、2035年全社会用电量分别达到13.5万亿、16.7万亿千瓦时,全社会最大用电负荷分别突破21.2亿、26.4亿千瓦,全社会电气化率提升至35%、41%,电力消费刚性增长趋势明确。从结构看,传统高耗能产业节能降耗边际效益收窄、用电增速放缓,数字经济、算力产业、高端制造等战略性新兴产业用电快速扩容,贡献超四成用电增量,用电结构持续优化。从运行看,极端天气常态化导致气候型负荷波动加剧,叠加新能源天然波动特性,电力供需难以实现持续宽松平衡,电力紧平衡、调节紧稀缺、保供紧压力将成为未来十年常态。
新型电力系统
面临六大核心挑战
新阶段“五高叠加、全面入市、十年中速”新特征,相互叠加、彼此传导、深度耦合,衍生出制约新型电力系统高质量转型的六大深层次、复合型、长期性核心挑战,覆盖系统运行、安全稳定、电力保供、行业治理、经济机制、“双碳”攻坚全维度,是“十五五”期间电力改革发展必须直面的核心矛盾。
一是系统运行不确定性持续放大,稳态运行基础弱化。电源侧新能源随机波动、负荷侧柔性负荷无序互动形成源荷双向随机扰动,叠加极端天气常态化冲击,彻底颠覆传统电力系统确定性调度、计划性运行范式。系统供需预判精度下降、运行波动加剧、可调裕度收窄,电力系统从传统稳态可控模式转向弱稳态、高动态、强不确定运行模式,日常调度运行、风险预判、应急处置难度显著提升。
二是电力电量时空匹配失衡,全域保供压力长期凸显。我国新能源资源与负荷中心逆向分布,形成显著的时空错配格局。时间维度上新能源峰谷特性与用电高峰错位,光伏昼大发、夜归零,季节性波动剧烈;空间维度上新能源富集于“三北”地区,用电负荷集中于中东部,高度依赖跨区通道输送。同时新能源有效容量系数偏低、兜底支撑能力弱,火电逐步有序退出,系统可靠有效容量、灵活调节资源持续紧缺,常态化、极端化电力保供压力持续加大。
三是电力电子化机理重构,系统安全稳定风险陡增。高比例电力电子装备并网导致系统惯量缺失、阻尼不足,系统频率、电压稳定边界大幅收缩,抗扰动能力、故障耐受能力显著下降。宽频振荡、谐波谐振、暂态失稳、无功震荡等新型安全风险多发频发、隐蔽性强、传播速度快。传统基于同步机组构建的安全防控体系、继电保护逻辑、安稳控制策略无法适配新型系统特性,存在防控盲区和机制滞后,大电网系统性安全风险持续累积。
四是多元主体利益分化,现代协同治理难度突出。市场化全面推进背景下,市场主体类型日趋多元、利益诉求日趋分化、市场行为日趋复杂,传统一体化调度管控模式难以适配。跨区域、跨领域、跨主体之间存在信息壁垒、权责壁垒、业务壁垒,统一的协同规则、交易标准、监管体系、信用体系尚未完全健全,资源聚合能力、全域统筹能力、联动共治能力不足,行业治理难度、市场监管难度显著提升。
五是系统转型成本规模巨大,市场化疏导补偿机制滞后。新型电力系统重构需要大规模开展新能源并网配套、网架升级、配网补强、储能布局、数智化改造、安全防控升级,产生巨额系统性转型成本、调节成本、安全兜底成本。当前成本分摊机制、价格疏导机制、价值补偿机制尚不健全,大量公共性、系统性成本难以市场化疏导,新型灵活资源的系统调节价值、安全支撑价值难以充分兑现,制约产业投资活力与转型提速提质。
六是“双碳”双重任务叠加,转型统筹攻坚任务艰巨。电力行业作为“双碳”主战场,承担自身深度降碳与支撑全社会电气化转型的双重使命。既要有序压减化石能源发电、优化电源结构、推进电力近零排放,又要持续提升绿色供电能力、保障全社会电能替代增量需求,面临安全保供、绿色低碳、经济高效、普惠共享多重目标约束,短期保供压力与长期转型任务相互交织,结构性矛盾突出,统筹平衡难度极大。
新型电力系统
需要解决六大核心命题
立足新阶段新特征与六大核心挑战,结合能源强国建设、全国统一电力市场体系建设、新型电力系统“十五五”建设目标,行业必须靶向破解深层次结构性矛盾,重点攻坚解决六大核心发展命题,实现从“被动应对风险”向“主动塑造系统形态”转变,推动新型电力系统安全、绿色、经济、共享统筹发展。
一是破解不确定性难题,构建可预测、可调控、可抵御的新型电力系统。针对源荷波动与极端扰动带来的系统不确定性,依托数字孪生、人工智能、大数据感知等新型技术,构建全覆盖、高精度、长周期的新能源出力预测、负荷动态预判、极端风险预警体系,完善动态调度、滚动修正、超前预判运行机制,补齐传统计划调度适配性不足短板,全面提升系统预见能力、调控能力、抗扰动能力,实现不确定性系统向可预测、可管控系统转型。
二是补齐容量与调节短板,构建完备可靠的有效容量与灵活调节体系。聚焦电力电量时空错配、供需紧平衡突出问题,统筹煤电、水电、核电、新能源、储能多元电源功能定位,稳固煤电兜底保供与调峰、战略性支撑作用,做强核电基荷保障,规模化布局抽水蓄能、新型储能、光热、柔性负荷等调节资源,构建“基荷可靠、调峰灵活、备用充足、跨季可调”的全域有效容量保障体系与长周期灵活调节体系,全面提升系统供需平衡能力。
三是适配电力电子化变革,构建新一代电力系统安全稳定体系。围绕电力电子化系统新机理、新风险、新特征,迭代升级大电网安全稳定三道防线,优化继电保护、安稳控制、故障处置策略,针对性治理宽频振荡、谐波失稳、暂态波动等新型风险。强化系统惯量支撑、阻尼补偿、无功支撑能力,建立适配高比例新能源、高比例电力电子设备的新型安全标准、防控体系、应急体系,全面筑牢大电网安全稳定运行底线。
四是适配市场化转型,构建多元共治、精准高效、安全低碳、开放有序的现代电力治理体系。对标全国统一电力市场体系建设要求,完善统一的交易规则、准入标准、权责体系、信用体系、信息共享机制,破除区域壁垒、行业壁垒、市场壁垒。健全“政府规划设计、监管独立、行业共商自律、机构服务监测”的现代化治理格局,强化市场监管、行业监管、国资监管有机衔接,提升全域资源统筹配置、多元主体协同共治能力。
五是健全市场化机制,构建科学合理的成本疏导与价值补偿体系。立足“谁受益、谁承担,谁贡献、谁获利”原则,建立健全系统调节成本、安全保障成本、电网升级成本的市场化分摊疏导机制。完善容量电价、辅助服务电价、绿电价格、需求响应补偿价格形成机制,充分兑现储能、虚拟电厂、柔性负荷等新型调节资源的系统安全价值、低碳价值、调节价值,畅通成本疏导渠道、稳定市场收益预期,激发市场主体投资与运营活力。
六是统筹多维目标,选择经济社会最优的电力碳达峰碳中和路径。立足我国能源资源禀赋,坚持先立后破、安全降碳,统筹能源安全、经济发展、民生保障与低碳转型,科学谋划电力行业碳达峰节奏、峰值水平与中长期碳中和路径。平衡短期保供压力与长期转型目标、行业降碳与社会赋能、转型成本与社会效益,依托电力绿色转型引领全社会能效提升与电能替代,实现安全、绿色、经济、共享多维效益最大化。
新型电力系统
需要攻克三大核心课题
围绕六大核心命题落地见效,紧扣“十五五”新型电力系统建设重点任务,未来十年必须聚焦安全供电、绿色转型、治理现代三大战略性核心课题集中攻坚,全面破解转型瓶颈、夯实发展根基、激活体系活力,支撑新型电力系统高质量、可持续、现代化发展。
全力确保安全供电,筑牢能源安全底线
电力安全是能源安全的首要底线,是新型电力系统建设的前提基础。一是保障有效容量合理充裕,持续优化电源结构,科学统筹火电兜底、新能源扩容、核电增效,建立分区分省分层的电力容量平衡机制,确保正常工况、高峰负荷、极端天气下系统有效容量充足,杜绝持续性供电缺口。二是保障灵活调节资源合理充裕,加快抽水蓄能规模化开发、新型储能多元布局、光热电站示范推广、柔性负荷聚合利用,补齐日内调峰、跨季调节、应急备用短板,全面适配新能源大幅波动特征。三是坚持全网统一调度,发挥大电网资源统筹、跨区互济、故障协同优势,强化调度体系权威性、统一性、专业性,实现全网资源最优配置、风险最优管控、应急最优处置,坚决守住不发生大面积停电的底线。
加快绿色低碳转型,赋能“双碳”战略落地
绿色低碳是新型电力系统的核心属性与发展主线。一是推动新能源高质量跨越式发展,坚持集中式与分布式并举,有序推进“三北”新能源基地、海上风电基地规模化建设,优化新能源场站储能配比与并网设计,提升新能源构网友好性、有效容量水平与消纳利用率,推动新能源从装机主体向电量主体、价值主体全面跃升。二是加快建设安全可靠、绿色低碳、坚强韧性、智能灵活的新型电网,优化特高压骨干网架与跨省跨区输电通道布局,完善主干电网、配电网、微电网分层体系,提升电网资源配置能力、新能源消纳能力、系统互济能力、极端工况韧性,打造适配高比例新能源接入的新型电网。三是系统破解巨额转型成本难题,建立覆盖“市场、政府与社会”的成本疏导体系,以“规模最小化、负担公平化”为方向,以市场高效配置、政府有力兜底、社会全面参与为主要依托,实现以市场化方式合理疏导转型成本,政府和社会提供配套,支撑能源市场充分发挥疏导作用,保障市场以外的成本疏导。
构建现代电力治理体系,激活行业发展活力
统筹能源安全、绿色、经济、共享四大核心目标,立足我国能源资源禀赋与发展实际,以电力治理体系系统性重塑为主线,以顶层规划统筹发展全局,以科技创新与体制机制创新为双轮驱动,以法治建设、标准管控为重要支撑,持续深化电力体制改革,贯通源网荷储碳全链条协同治理,构建多元共治、精准高效、安全低碳、开放有序的现代电力治理体系,全面提升电力治理系统化、法治化、市场化、数智化、精细化水平。一是加快建成全国统一电力市场体系,纵深落实4号文要求,推动各层级市场有机衔接、规则统一、平台互通,彻底破除区域壁垒,实现电力资源全国范围高效优化配置。二是持续深化电价机制改革,构建涵盖电量、容量、辅助服务、绿色环境的多维价值电价体系,健全分时电价、容量电价、绿电价格、需求响应价格机制,充分发挥价格信号资源配置导向作用。三是推动市场主体公平公正规范发展,完善统一市场准入、交易监管、信用评价、风险防控体系,规范传统主体与新型主体交易行为,营造公平竞争、优胜劣汰、良性发展的市场生态,全面激活行业高质量发展内生动力。
结语
当前,我国电力工业正处于范式重构、机制迭代、格局重塑的历史性转型新阶段,区别于传统电力系统的稳态发展模式,新型电力系统依托“源网荷储碳数智治链”一体化融合创新发展,形成了“五高叠加、全面入市、十年中速”的全新阶段性特征,同时面临安全运行、电力保供、稳定防控、行业治理、成本疏导、低碳攻坚多重复合型挑战。新型电力系统建设必须立足新阶段发展规律,锚定六大核心发展命题,攻坚突破安全供电、绿色转型、治理现代三大核心课题。始终坚持统筹发展与安全、统筹立与破、统筹短期保供与长期转型,以技术创新赋能系统升级、以市场化改革完善治理体系、以体系重构破解转型瓶颈,持续推动新型电力系统高质量发展,为我国经济社会高质量发展、能源安全自主可控、“双碳”目标稳步落地提供坚实有力的电力能源支撑。
(原标题:深度 | 欧阳昌裕:新型电力系统的新挑战和新课题 作者:欧阳昌裕)