中国电机工程学会：2026关于新型电力系统电源功能定位与技术发展方向的思考报告（40页）.pdf

核心结论速览： 新型电力系统面临诞生一百多年来最深刻变化：“双碳”和高质量发展目标牵引下，电力系统在生产结构、输电网架、装备基础、市场主体四大维度发生系统性变革。 新能源预计本月将超过煤电成为第一大电源：西部“沙戈荒”大型风光基地加快建设，东部海上风电和分布式光伏快速发展，新能源装机结构发生历史性变化。 “十四五”抽蓄容量翻倍，新型储能近三年均翻倍增长：抽蓄成为消纳和保供关键力量，新型储能已逐步纳入电力平衡，储能类电源正成为电力系统的重要组成部分。 特高压直流“十五五”末将超40回：目前全国在运特高压直流达24回，新能源通过大容量特高压直流远距离输送，跨区输电规模迅速扩大。 电力系统实时平衡和交流电技术基础“两个不变”：电能以光速传输、难以直接存储的基本特征不变；到2060年水、火、核、抽、光热等同步电源仍占相当比例，系统仍以交流电技术为基础。 系统运行面临电力平衡与系统稳定两大核心挑战：长周期平衡、日内调节、晚峰保供问题突出；同步电源替代导致惯量、频率调节、电压支撑能力弱化，宽频振荡等新型稳定问题涌现。 各类电源需转变功能定位：煤电、气电、水电、核电、新能源、抽蓄、新型储能均需通过技术创新保障电力电量平衡，并提供必要的惯量、调节、支撑稳定要素。H2：新型电力系统的“变”与“不变”。H3：“变”——四大结构性变革。生产结构发生重大变化。 新能源装机快速增长，预计本月光伏将超过煤电成为第一大电源。西部“沙戈荒”大型风光基地加快建设，东部海上风电和分布式光伏快速发展。水电装机仍在增长，发挥关键调节作用，但极端气候影响日益扩大——2022年夏季西南水电和三峡来水整体偏枯五成，为1882年有水文记录以来同期最枯。核电继续发挥电力电量基石作用，第四代核电走向产业化。抽蓄装机高速增长，“十四五”容量翻倍；新型储能超常规发展，近三年均翻倍增长，已逐步纳入电力平衡。输电网架发生重大变化。 新能源通过大容量特高压直流远距离输送，跨区输电规模迅速扩大。目前全国在运特高压直流达24回，“十四五”我国投运8回特高压直流，其中2025年投运4回，创单年历史纪录。预计“十五五”末特高压直流总数将超过40回。装备基础发生重大变化。 基于电力电子元件的装备快速发展，向源网荷各侧广泛、深度渗透，系统电力电子化特征凸显。电力电子类电源正在替代传统同步发电机，高比例电力电子装置并网成为新常态。市场主体发生重大变化。 分布式电源和绿电直连、源网荷储一体化项目等新主体、新业态快速发展，配网有源化特征凸显。电动汽车聚合商、分布式微电网等新型市场主体不断涌现。H3：“不变”——两大技术与管理基础。技术规律保持不变。 电能以光速传输、难以直接存储的基本特征不变，电力系统仍然服从麦克斯韦方程组和基尔霍夫定律，发输供用电瞬时完成，需要时刻保持发用电平衡。储能的大规模接入给发用电双侧带来灵活性，但并未改变实时平衡特征。到2060年，水、火、核、抽、光热等同步电源仍然占据相当比例，电力系统仍以交流电技术为基础，维持频率、电压、功角稳定仍是系统基本技术要求。管理基础保持不变。 发输配用一体化规划是引领系统科学发展的龙头。新型电力系统更加需要坚持发输配用统一的一体化规划。运行层面，我国始终坚持统一调度、一体化管控，是长期稳定运行的制度保障。特性认知、运行控制与故障防御体系三者有机统一、分工明确，共同构成了电力系统安全运行管控技术体系。（数据来源：陈国平《关于新型电力系统电源功能定位与技术发展方向的思考》）。H2：新型电力系统面临的挑战。H3：电力平衡问题——长周期、日内与晚峰三重压力。长周期平衡问题。 新能源发电季节特性与负荷相反，春秋季富余电量消纳困难；夏冬季用电高峰叠加连续多日新能源资源枯竭场景下，保障电量平衡难度大。日内调节问题。 全国光伏装机占比快速提高，送受端高度同质化，午间调峰困难突出。光伏爬坡速率随装机同步增长，光伏快速上升、下降时段系统调频困难。2026年5月5日，全国新能源发电电力6.7亿千瓦、占比60.6%，发电量94亿千瓦时、占比36.8%，均创历史新高。春节期间电网负荷低位同时新能源大发，煤电深调工况下爬坡能力不足，导致频率持续偏差。晚峰保供问题。 负荷晚高峰时段光伏几乎无出力，风电小发时电力平衡紧张。冬季供暖期、枯水期叠加，晚峰高、日落早，电力平衡更加依赖风电。H3：系统稳定问题——基础削弱、冲击加大、新型涌现。稳定基础持续削弱。 历史上稳定问题主要由网架薄弱导致，当前稳定风险主要由电源支撑不足引起。电力电子类电源大量替代同步机，系统惯量、频率调节能力、电压支撑能力等稳定要素呈弱化趋势。英国、西南大停电都因为惯量水平不足导致频率跌落过快。故障冲击不断加大。 新能源对频率和电压扰动耐受能力不足，存在连锁脱网风险。亿千瓦级新能源在电网故障期间集体进入穿越，穿越特性影响系统暂态响应。2019年英国大停电事故中，交流线路N-1故障导致海上风电和分布式电源受扰动大量脱网。2025年西南大停电事故中，集中式和分布式新能源因稳态过电压脱网达254万千瓦，形成连锁反应。新型稳定问题涌现。 大电网的机电动态过程受到微秒级电力电子开关过程高度影响，出现宽频振荡等新形态稳定问题。2026年4月，山西大同地区某110kV数据中心电力电子负荷在弱电网环境下激发宽频振荡，是国内首次发现数据中心导致的宽频振荡现象。电网扰动期间，设备频率测量结果出现超过0.1Hz的抖动，而新型储能可在100ms内完成功率调整，可能对错误频率测量结果产生响应导致功率振荡。（数据来源：陈国平《关于新型电力系统电源功能定位与技术发展方向的思考》）。H2：推动电源功能定位与技术方向转变。H3：功能定位转变的总体方向。各类电源都要转变功能定位，通过技术创新保障电力电量平衡，并提供交流系统必要的惯量、调节、支撑稳定要素。电源的发展盈利模式也要随功能定位转变，从电量作为收益的基础，转向包括电量、电力、容量、服务、绿色等的综合收益。平衡方面，电量平衡以新能源发电调整电量结构，满足新增用电量需求；电力平衡需求由传统电源、部分风电和储能来满足。稳定方面，传统电源是系统稳定的基础，新能源也要为稳定运行作出贡献。H3：煤电技术——提升顶峰与深调能力。平衡方面，提升煤电顶峰、深度调峰与快速调节能力，降低碳排放。稳定方面，保障煤电在各种工况下惯量、调频等涉网性能，推动调相功能改造。健全容量电价等补偿机制。H3：气电技术——快速启停与支撑功能。平衡方面，进一步提升气电快速启停与调节能力，通过掺氢等技术降低碳排放。燃气机组从冷态启动到并网满负荷只需要2—3小时，启停与调节性能数倍于燃煤机组，是顶峰保供与配合新能源调节的优质资源。充分考虑国际形势不确定性对燃气供应影响。稳定方面，在城市电网、高比例新能源地区合理布局气电，充分发挥支撑功能。H3：水电技术——扩机增容与调相改造。平衡方面，用好水工资源，通过扩机增容、加装抽水蓄能机组等方式提升顶峰和调节能力。丰满水电站重建工程提升发电能力近50%，白山水电站扩建2台15万千瓦可逆式机组。稳定方面，推动水电机组调相改造，电网薄弱地区新建水电应具备调相功能。加快研究现有水电工程的二次开发。H3：核电技术——清洁基荷与运行灵活性。平衡方面，提供清洁基荷电力电量。稳定方面，统筹好电网安全和核电自身安全的关系。法国核电占比较高，调峰频次多、幅度深，130万千瓦核电机组在前65%寿期内，短时可降至27%额定功率运行。H3：新能源技术——快速发展与涉网能力提升。平衡方面，新能源要快速发展满足新增用电量需求，助力“碳达峰”如期实现。稳定方面，新能源应当逐步公平承担系统安全责任，提高涉网性能和扰动耐受能力，加快构网型技术创新。H3：抽蓄技术——混合式与变速抽蓄。平衡方面，加快混合式抽蓄建设和变速抽蓄机组应用，满足新能源调节需求。稳定方面，新建抽蓄机组应具备长时调相能力，在腰荷时段保持并网提供支撑，抽水工况下要研究发挥其调节支撑能力。H3：新型储能技术——大容量、长周期与构网型。平衡方面，因地制宜推动电化学、压缩空气、飞轮等新型储能建设，加快大容量、长周期储能技术攻关，构建多周期调节能力与极端天气下供电保障能力。稳定方面，加快构网型储能技术应用，发挥储能电站电压支撑、频率调节能力，支撑新能源集中接入薄弱电网稳定运行。H3：前瞻性技术——战略储备。超前开展可控核聚变、高空风电、CCUS、超导、氢能等技术攻关，为“碳中和”阶段更高比例新能源的新型电力系统构建做好战略技术储备。H3：市场机制与盈利模式转变。为推动电源功能定位与技术方向调整，要科学构建新型电力系统市场机制，公平、差异化反映各类电源的能量、容量、安全、环境价值，重塑电源盈利模式。建议发电企业及时转变发展思路，超前布局技术创新，抢占市场发展先机。（数据来源：陈国平《关于新型电力系统电源功能定位与技术发展方向的思考》）。延伸阅读。以上为报告核心内容分析，如需获取完整报告详细数据及案例，请访问下载页下载完整PDF报告。FAQ。Q1：新型电力系统面临的核心挑战是什么？系统运行面临电力平衡与系统稳定两大核心挑战。电力平衡包括长周期平衡（季节特性与负荷相反）、日内调节（午间调峰困难）、晚峰保供（光伏无出力）三重压力；系统稳定面临惯量削弱、故障冲击加大、宽频振荡等新型稳定问题。Q2：新型电力系统的“变”主要体现在哪些方面？生产结构（新能源将超煤电成第一大电源）、输电网架（特高压直流“十五五”超40回）、装备基础（电力电子化特征凸显）、市场主体（分布式电源、绿电直连、虚拟电厂等新业态快速发展）四大维度。Q3：新型电力系统的“不变”是什么？电能以光速传输、难以直接存储的实时平衡特征不变；系统仍以交流电技术为基础，同步电源仍占相当比例；发输配用一体化规划和统一调度运行管控的制度基础不变。Q4：各类电源如何转变功能定位？煤电提升顶峰与深调能力并推动调相改造；气电发挥快速启停优势；水电扩机增容与调相改造；核电提供清洁基荷同时提升运行灵活性；新能源提高涉网性能和构网能力；抽蓄加快混合式和变速发展；新型储能向大容量、长周期、构网型方向突破。Q5：电源盈利模式将如何变化？从以电量作为收益基础，转向包括电量、电力、容量、服务、绿色等的综合收益。需科学构建市场机制，公平、差异化反映各类电源的多维价值。数据来源说明。本报告内容基于陈国平《关于新型电力系统电源功能定位与技术发展方向的思考》整理。报告中的数据和案例来源于国家电网公司运行数据、国际能源署报告及公开报道等。