“十五五”開局之年,我國新能源裝機歷史性超越火電、非化石能源發電量占比突破40%、全國統一電力市場加速成型、全球最大的清潔電力供應體系已然成形。然而,與這份成績單相伴而生的,是極端天氣下的保供焦慮、風光大發時的消納困境以及負電價頻現的市場信號。
業界普遍認為,新型電力系統的構建已從單一技術的“單點突破”,全面邁入需要系統思維、多維協同的體系攻堅深水區。國網能源研究院董事、黨委書記魏玢在近期召開的第四屆新型電力系統高質量發展研討會中指出,必須堅持系統觀念,以規劃-技術-市場-政策全要素“頂層”協同為引領,橫向統籌源網荷儲全環節、跨區域多資源,縱向貫通主配微多層級、跨系統多能源。
傳統的電力規劃,本質上是“負荷預測+電源建設”的線性推演,其核心是確保“夠用”。然而,當電力系統從“煤機為主”的確定性系統,轉變為“氣象驅動”的強不確定性系統時,傳統規劃方法難以適應,新型電力系統的構建亟須一場以“多維協同”為核心的規劃方法論革命。
高比例新能源接入后,電力系統變成了一個巨大的“氣象接收器”。風速、光照、氣溫的微小波動,都可能引發系統供需的巨大震蕩,規劃的基礎正在被“不確定性”重構。
清華四川能源互聯網研究院新能源電力系統分析與優化研究所主管王湘指出,高比例新能源電力系統已轉變為“氣象驅動型”系統,多維時空相關性導致概率規劃場景呈指數級增長。他進一步強調,過去“一報定終身”式的確定性備用規劃已然失效。
“必須擁抱人工智能與大數據技術,建立‘概率化、多場景’的規劃范式。”王湘進一步說,從分鐘級的源荷場景生成,到全年8760小時的精細化運行推演,再到針對極端天氣的專項場景構建,團隊正在試圖通過海量仿真,捕捉系統在“正常年”之外的“極端風險”。
從“源網”擴展至“源網荷儲”乃至“多能互補”,規劃的邊界同時被大幅拓展。研討會上,“多維協同”一詞被反復提及。從空間維度看,傳統的“源隨荷動”模式已被打破,“荷隨源動”的需求側響應、儲能的多時間尺度調節乃至跨區域的電力互濟,已成為規劃中不可或缺的變量。從系統邊界看,國網能源研究院能源規劃與戰略研究所(以下簡稱“國網能源院能源所”)研究員周曉偉比較了僅電系統、電熱耦合和電熱耦合+余熱利用三類情形后得出結論——“熱電協同”將工業余熱利用、熱泵、儲熱等技術納入整體規劃,不僅能大幅降低系統總成本,還能將碳排放峰值提前五年。
規劃的目標也從單一的“保供”轉向“安全-經濟-低碳”的多元動態平衡。研討會上發布的《中國電源發展分析報告(2026)》顯示,在安全、清潔、低碳指標向好的同時,2025年經濟指標出現了回落,這恰恰印證了“不可能三角”的現實存在。
如何在這“不可能三角”間找到最優解?清華四川能源互聯網研究院低碳城市能源系統研究所研究員龔國仙提出,破局的核心關鍵在于充分發揮規劃的引領與錨定效用,立足長期演化視角,開展電碳耦合約束下的源網荷儲協同優化配置,從而探尋具備安全-經濟-低碳綜合優勢的系統形態結構。
龔國仙所在的團隊研發了電力系統低碳規劃與高效全景運行模擬平臺GOPT,這一平臺能夠支持長達40年跨度的全國、省級或區域電力系統低碳轉型路徑量化評估。這表明規劃不僅要解決“明天的燈能否點亮”的問題,更要回答“未來十年乃至三十年,電力系統將以何種形態、何種成本、何種排放水平運行”這一命題。
在新型電力系統的規劃與構建中,煤電、水電等電源的角色,正經歷一場功能重塑。
長期以來,煤電在我國電力系統中是可靠電量的代名詞。不過,隨著“雙碳”目標縱深推進,煤電行業必然經歷變革。業內分析認為,煤電的裝機規模可能還會在一定時期內維持甚至微增,但其運行方式將發生根本性改變。
研討會上發布的《中國電源發展分析報告(2026)》顯示,煤電的功能定位正逐步由主體性電源向調節性支撐性、戰略儲備電源轉型。整體呈現深調峰、快調節、強支撐、高效率、高韌性、低碳排的新一代煤電發展趨勢。“近中期堅持‘增容控量’,發揮煤電兜底保供作用,之后逐漸過渡到‘控容減量’階段。”國網能源院能源所研究員甘萌瑩在分析報告時指出。
國網能源電力規劃實驗室東南分中心專家鄒藝超進一步分析說,一臺煤電機組投運后,在其30年的壽命周期內,將面臨負荷率下降和工況頻繁調整帶來高昂的運維成本和效率損失,為匹配系統要求,必然將進行適當的技術改造。她觀察到,若未來核聚變、氫能等顛覆性發電技術成熟應用,將會對煤電功能定位的重塑造成很大的影響。
常規水電和抽水蓄能通過運行方式優化、裝備與系統技術創新,可充分利用水工資源進一步拓展水電功能,在新型電力系統中迎來的“高光時刻”。國網能源院能源所研究員吳聰提出,新形勢下的常規水電將向同時提供清潔電量、深度與快速調節、電力頂峰的多重功能轉型,抽水蓄能將向全時在網提供靈活調節、系統支撐、電力頂峰的復合功能升級。
吳聰認為,這需要同步調整存量機組改造和新建機組設計的技術路線。存量機組應以提升調節能力、增強涉網性能、拓展功能邊界為核心推進升級改造。而新建機組需從規劃源頭明確其核心定位,將調節、支撐性能融入規劃、前期、建設、運行的全流程。
水電功能定位的轉變,本質上是其自身價值從“電量”向兼具“容量”和“靈活性”的轉移,而這一轉移需要一個與之匹配的價格機制來支撐,“要加快構建‘電量電價+容量電價’的水電電價體系,轉變傳統以發電量為核心的投資收益模式。”吳聰建議。
新型電力系統的“不確定性”和“靈活性”,直接催生了抽水蓄能和新型儲能的爆發式增長。國網能源院能源所研究員孫廣增在發布儲能規劃模型工具時說,截至2025年底,全國在運抽水蓄能和新型儲能累計裝機規模已分別超過6600萬千瓦和1.3億千瓦,儲能從系統運行的輔助角色逐步成為新型電力系統構建的重要組成部分。
然而,如何科學規劃這些儲能資源是一個不小的挑戰。孫廣增介紹,其團隊開發的儲能規劃與綜合評價平臺,正是試圖通過精細化模擬,回答“在多長時間尺度上、需要多少、何種類型的儲能”這一復雜問題。他的結論是,儲能的優化配置必須與規劃區域的負荷特性、新能源出力特性以及電源結構進行深度耦合。