建言能源“十五五” | 关于新型电力系统应对极端天气冲击的建议

“十五五”时期是加快构建新型能源体系、推动能源高质量发展、高水平安全的关键时期，面对能源安全新挑战、能源需求新变化、绿色转型新形势、创新发展新阶段，能源高质量发展的要求更加突出。全面构建清洁低碳、安全高效的能源体系，需要充分发挥能源规划的战略导向作用，把能源发展机遇研判准，把困难挑战分析透，汇众智、聚众力，为“十五五”时期能源发展目标、工作思路、重点任务建言献策。为此，中能传媒研究院特策划推出《建言能源“十五五”》专栏，就“十五五”能源发展的阶段性目标和任务举措，征求各方面专家的意见建议，谈真问题，想好办法。本公众号将陆续推出精华内容，敬请关注。

关于新型电力系统应对极端天气冲击的建议

（来源：中能传媒研究院 汪寿阳¹  张慧明²  彭盼³）

（1. 中国科学院数学与系统科学研究院  2.南京信息工程大学

3.中能传媒能源安全新战略研究院）

新型电力系统以满足经济社会高质量发展的电力需求为首要目标、以高比例新能源供给消纳体系建设为主线任务，以坚强、智能、柔性电网为枢纽平台，以源网荷储互动与多能互补为支撑，具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动的基本特征，承载着能源转型的历史使命，其构建将有力应对全球变暖和极端天气冲击。

一现阶段电力系统难以兼顾能源“安全-清洁-经济”三重目标

01 清洁性问题亟待改进，电网基础设施需要适应性升级

我国现阶段电力系统面临的清洁性问题主要体现在能源结构转型和污染控制两个方面。尽管我国在推动清洁能源转型方面已取得初步成效，但传统能源仍占据较大比重，清洁能源消费比例相对较低。电力系统的基础设施建设仍未完全适应清洁能源的大规模接入，电网的灵活性、智能化水平相对不足，电力调度和存储能力较弱，尤其是在大规模风电、光伏并网过程中，难以充分发挥其清洁能源优势。

02 安全性问题亟待保障，绿色低碳转型仍需有序推进

由于日光照射与风速等气象条件约束，新能源资源发电呈现波动性、随机性等特点，电力的稳定供应面临严峻挑战。以青海为例，2024年1至8月，全省水电、太阳能、风能发电量占总发电量的比重分别为45.06%、30.38%、14.68%，而作为压舱石的煤电比重过低，新能源占比高和灵活性调节电源不足导致青海电力系统出现“夏丰冬枯”与“日盈夜亏”。当前我国电力系统的绿色低碳转型遭遇区域资源错配和地方壁垒等瓶颈，出现了部分地区能源无法消纳，而部分地区无能源可用的两难局面。

03 经济性问题亟待解决，能源结构优化缺乏统筹安排

相对于火电，新能源运行边际成本低，但为了应对其波动性，需额外增加火电机组改造、储能、并网与组网技术研发等系统性成本。其中，火电机组的灵活性改造成本为500～1500元/千瓦，抽水蓄能和电化学储能的建造成本分别为6000～8000元/千瓦和350～500元/千瓦，系统性成本的增加降低了电力系统的经济性。我国无论是火电机组、电网互济等传统调节资源，还是需求侧管理、储能等新型调节能力都落后于欧美国家，调节需求与供给严重不匹配，能源结构优化缺乏方向引导和统筹规划，也缺少相应激励保障，加剧了我国电力系统潜在风险。

二极端天气加剧“不可能三角”破局难度

近年来，极端天气频发，对人民生活产生极大影响。例如，2021年河南强降雨天气导致374万用户停电；2022年川渝高温干旱天气造成的电力缺口达到1000万千瓦以上；2023年冬季南京市受极端寒潮影响，电网负荷达1450万千瓦，创历史新高；2024年夏季受极端高温影响，南京电网日最高负荷连续48天超过1000万千瓦，其中15天超过1500万千瓦。本年度全国超过250个站次追平或打破当地单日气温极值，对电力保供造成极大压力。极端天气加剧了“不可能三角”难题破解难度，究其原因在于：

首先，能源供给侧与需求侧具有双随机性。以煤炭、天然气等为主体的传统电力系统具有供应侧可控、需求侧随机特征。然而，随着新能源在电源结构中占比持续增长，受气象条件、调峰、储能技术的影响，供应侧也出现随机波动的特性。高温、寒潮、暴雨等极端天气或冲击水电站运营环境，或导致持续性光照不足和风力偏弱，进一步加剧了新能源供给的不确定性。而新能源大规模并网后，极易引起电网系统的电能质量、安全稳定性能、调控能力等方面下降。

其次，“双碳”目标与电力价格机制存在双约束性。面对极端天气冲击，在风电、光伏等新能源供给不稳定的情景下，如果动用具有压舱石作用的煤电弥补电力缺口，会在一定程度上影响“双碳”目标实现；且由于电力定价体系市场化程度不足，存在“市场煤”与“计划电”长期错位的矛盾，煤价上升致使煤电价格倒挂，火电企业生产动力不足，极端天气冲击下，我国实际发电量与发电装机容量存在差距。

再次，网源结构与电力生产消纳存在双错配性。一方面，新能源建设进度快，电网建设周期长，造成网源空间不匹配，难以支撑清洁能源大规模开发外送；另一方面，我国新能源存在生产消纳逆向分布特征，风能、太阳能等资源主要分布在“三北”地区，而能源需求主要集中在东中部地区，导致局部电力供需失衡。因此，面临极端天气冲击时，网源结构与生产消纳的双重错配使得电力系统的产输配用存在极大压力。以宁夏、江苏为例，前者新能源占较大比重，本地消纳能力弱，但电力外送通道仅有至湖南、浙江等少数几条，覆盖面较窄；江苏外来电源占比高、核电与火电出力较多，2024年夏季面临极端高温冲击时，南京市区外来电934万千瓦，占比高达60%。

三应对极端天气冲击须构建“五立”政策体系

01立电网：聚焦电力产输配用，推进区域内外电网互通互济

为有效缓解极端天气冲击下“有电送不出，外电进不来”的问题，应加快推进主网迎峰度夏工程项目和大通道建设，提升区域互联互通、互保互济、互供互备能力，确保负荷高峰期前应投尽投，通过跨区域协同、电网对接解决新能源产输配用难题。例如，青海地区目前仅有“青豫直流”电力外送通道，建议高质量建设增量电源项目，确保玛尔挡水电站、羊曲水电站按计划投运；继续推进桥头3×66万千瓦电源项目建设；加快750千伏丁字口输变电项目等电网工程建设进度；此外，合理制定月度外购和外送电量计划，加大与周边省份沟通协调，落实好已签订的购电协议。

02立技术：聚焦新能源“可调、可储、可控”，加快电力系统的智能化建设

建设以创新为根本驱动力，以数智化为关键手段的新型电力系统。聚焦产、输、变、配、用等重点环节，从基础理论、材料、新型电力系统装备、技术供给与扩散机制等方面着力加强对直流技术、高导超低损耗硅钢、储能、芯片等研发，形成技术支撑体系。在电力系统能源结构上，通过技术创新降低煤电机组能耗，推进抽水蓄能和调峰气电建设。通过关键技术的研发及智能化，使新能源上网“可调、可储、可控”，在面对极端天气冲击时彰显电力系统柔性与韧性。

03立机制：聚焦煤电价格倒挂，改革电力定价机制

一方面，针对“市场煤”与“计划电”的矛盾，实行电力定价机制改革，增加电力定价的灵活性，逐步实现输、配电市场的产权分离，建立竞争充分的电力批发市场和零售市场；为防止煤电价格倒挂现象再次发生，可以为煤电生产企业提供适度的补贴兜底政策，保障煤电安全。另一方面，构建地方政府、石油企业、供气企业、管道运输企业、城镇燃气企业等各负其责的多层次储备运输应急管理机制，为能源保供提供系统性支撑。

04立储能：聚焦储能成本与寿命，增强平抑极端天气冲击能力

从现阶段储能发展来看，磷酸铁锂的电化学储能成本已经从2021年的1.9元/瓦时降低到目前的0.7～1.0元/瓦时，但这一类储能与液流电池、氢储能等成本仍然有一定的下降空间。新型储能寿命周期短、投资造价高，导致其无法提供转动惯量支撑；而抽水蓄能建设周期长达7～10年，短期内无法发挥支撑调节作用。因此如何降低储能成本并延长储能电池寿命已成为亟待解决的问题。此外，除了储能技术创新，探索云储能、共享储能等商业模式对于能源的稳定供应也极为必要。

05立情境：聚焦极端天气冲击情景，模拟政策支持力度与时间节点

考虑新能源资源禀赋、地方对电力的需求预测、极端天气冲击的类别（如干旱、暴雪、涝灾、极端高温与低温等）等情景，将能源“安全-清洁-经济”作为规划目标，将储能与新能源技术进步作为约束，对发电结构、装机容量等关键变量进行全局优化。在此基础上，模拟税收减免、财政补贴、定向贷款、优惠利率、绿证交易、电价机制、可再生能源配额等新型电力系统政策的支持力度与时间节点，形成产输配用协同配合的系统预案，明确事前、事中及事后的处理措施，避免极端天气引发的次生影响。