中国电科院：支撑新型电力系统平衡与减碳的新能源制氢及综合利用 （2023）（39页）.pdf

1、支撑新型电力系统平衡与减碳的支撑新型电力系统平衡与减碳的 新能源制氢及综合利用新能源制氢及综合利用 一、新型电力系统面临的平衡挑战 二、新型电力系统的减碳路径 三、新能源制氢及综合利用 汇报内容 1 随着电源主体发生根本变化，新型电力系统将主要面临电力电量平衡、安全稳定分析控制、能源电力深度脱碳三个方面的巨大挑战。一、新型电力系统面临的平衡挑战 源荷双侧随机波动影响电力电量平衡 电力系统中发电和用电瞬间完成，发电功率和用电负荷实时平衡。随机性的电源波动、负荷冲击形成的问题将对电力电量平衡产生极大影响。能源电力系统深度脱碳路径不明晰 能源电力系统转型中煤电、核电、天然气发电演进路径不明晰；CCU

2、S、储能、电制氢等前瞻技术快速发展，但单一技术实现电力零碳排放的经济挑战巨大。充裕性、灵活性 技术经济性 适应新型电力系统的安全稳定支撑机理还需明确 新能源接入电压支撑较弱、短路比不足的交流系统，无法实现锁相同步；电力电子装置的快速响应特性，带来宽频振荡等与电力电子相关的新稳定形态。安全性 2 3 新型电力系统需要同时面对供需两端的巨大变化，风光出力的强随机性波动性和用电负荷的日益尖峰化都给电力电量平衡带来了巨大的挑战，传统的源、荷实时平衡模式难以为继。如何在更大的时间尺度和空间范围内，重新构建源、荷、储三者参与的非完全实时电力电量平衡模式，确保可靠的电力供应和灵活高效的高比例新能源消纳，是必

3、须解决的核心问题之一。负荷尖峰 双侧随机波动 新能源出力随机波动 新型负荷尖峰化 供需的物理逻辑不匹配 强对立矛盾性 年份 指标 数值（亿千瓦）2025 装机容量 10 日最大波动 3.6 2030 装机容量 12 日最大波动 5 2060 装机容量 50 日最大波动 1015 2020 2025 2030 2060 用电量（万亿千万时）7.4 9.2 10.3 16 最大负荷（亿千瓦）12.4 15.7 17.7 /平均负荷（亿千瓦）8.45 10.50 11.76 /最大负荷/平均负荷 1.47 1.49 1.51 1.5 最大负荷与平均负荷之比持续提升，最大负荷持续时间极短 新能源出力随

4、机波动，且幅度持续增大 发用电解耦 一、新型电力系统面临的平衡挑战 1.新能源最小出力处于较低水平，而且可能出现连续数日的小出力，对系统电力电量平衡和供电保障支撑能力不足 2019年各省、各区域、公司经营区新能源最小日平均出力水平分别为3.6%、8.0%和10.7%，新能源最小瞬时出力水平分别为0.2%、1.1%和5.0%，区域间互补效果不明显。今年7月28日，东北全网风力发电创历史新低，不足风电装机容量的0.1%。而且即使从省级范围内来看，仍会出现连续数日的小出力时段。随着新能源装机占比的不断提升，新能源虽然对全年电量平衡有一定贡献，但对周（月）级电量平衡和电力平衡的支撑能力仍较弱，不足以保

5、障高比例新能源电力系统的供电可靠性。公司不同范围内新能源最小瞬时出力 3.6%8.0%10.7%5.9%9.1%11.6%0%2%4%6%8%10%12%14%各省平均区域平均国网新能源1天最小日平均出力新能源3天最小日平均出力1.8%2.9%4.1%0.2%1.0%5.0%0%1%2%3%4%5%6%各省平均各省平均区域平均区域平均国网国网30年新能源最小瞬时出力新能源最小瞬时出力公司不同范围内新能源最小日平均出力 一、新型电力系统面临的平衡挑战 4 某省风电连续数日小出力曲线（某周，15分钟采样间隔）2.寒潮等极端气候下电力供应需求显著增加，电力供应保障难度进一步加大 我国中东部非供暖区域

6、过去35年共发生寒潮43次，单次最大影响面积为110万平方公里，气温最大下降14，负荷最大增长可达2亿千瓦。2021年1月7日寒潮导致用电负荷创历史新高，国网经营区最大负荷达9.6亿千瓦，同比增长25%。2021年7月28日，东北地区天气连续多日高温，东北全网用电负荷最高达到7058万千瓦，同比增长8.2%；而风力发电却创历史新低。亟待配置足够的保障电源，加强极端气中长期预测与需求侧响应，以保证常规电力平衡和应对极端气候下的新增电力供应需求。一次寒潮影响面积分布情况 国网经营区1月7日用电负荷曲线 一、新型电力系统面临的平衡挑战 5 3.新能源发电与用电季节性不匹配，存在季节性电量平衡难题 从