新型电力系统是以确保能源电力安全为基本前提，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，以源网荷储多向协同，灵活互动为坚强支撑，以坚强，智能，柔性电网为枢纽平台，以技术创新和体制机制创新为基础保障的新时代电力系统，是新型能源体系的重要组成和实现“双碳”目标的关键载体。
——《新型电力系统发展蓝皮书》
在 “双碳” 目标驱动与全球能源转型浪潮下，推动能源供应的核心载体之一——电力系统的可持续发展，不仅是应对气候变化的关键路径，也关乎能源安全与经济社会的绿色未来。而在传统电力系统加速向清洁低碳、安全高效方向的新型电力系统升级的过程中，各类新兴技术、政策与模式催生了诸多专业词汇，常令公众感到陌生。
多年来，“金钥匙——面向SDG的中国行动”积累了大量来自能源系统的可持续发展实践。本文作为系列首篇，将以其中的代表性企业国家电网的众多实践为例，对新型电力系统中的部分热门概念进行介绍，帮助读者理解这场正在进行中的能源革命。
首先，何为新能源消纳？
如今，新能源发电/可再生能源发电/绿电等概念对公众已不算陌生，和这些概念一起被频繁提起的，还有一个词——新能源消纳。所谓消纳，就是消化、收纳。风能、太阳能等新能源发出的电力受自然和地理因素影响，大多具有间歇性、波动性、资源分布不均衡等特点，人们生产生活对应的电力需求又在不断变化，很容易出现诸如“用电需求小的时候发电量过多，用电需求大的时候又发不出电”之类的情况。前者不仅会造成新能源电力白白浪费，还会导致电网过载、供电系统“故障”，后者又会导致火电不得不前来“补缺”，致使煤炭消耗量、碳排放强度，乃至社会用电成本全体上升，与可持续发展目标背道而驰。因此，提高新能源消纳能力，一直是推动其大规模、高比例发展的关键课题。
正是在攻克这一课题的过程中，不少新的技术模式和运行机制应运而生，并逐渐走进大众视野。
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各类发电能源资源，以及各地用电需求，不仅不是均匀分布，还存在空间错位。要让用电负荷高的地区去消纳新能源丰富地区的电力，就需要利用特高压输电技术（电压等级在1000千伏及以上的交流输电，或±800千伏及以上的直流输电技术），让大量电力快速、稳定、低损耗地跨越全国。中国是全球范围内特高压输电的绝对领跑者，也是唯一能够自主建设和运营完整特高压输电网络的国家。截至目前，中国的特高压工程总里程已突破5万公里，相当于绕地球赤道一周多，其中60%以上的特高压工程都始于以西南地区、沙戈荒地区为代表的新能源基地，接入的新能源规模已超过13亿千瓦。
“疆电入渝”工程
以国家电网的“疆电入渝”工程（哈密-重庆±800千伏特高压直流输电工程）为例，这是中国首个投产送电的沙戈荒新能源基地外送特高压直流输电工程，全线长达2260公里，途经甘肃、陕西、四川三省。在特高压输电技术的加持下，来自新疆戈壁的新能源电力，仅需7毫秒即可抵达重庆。投运至今，重庆累计消纳的“疆电”已突破100亿千瓦时大关。
关于风电、光电的“靠天吃饭”问题，只要是用过电池的人，其实很容易想到解决思路，那就是“将多余的电力先存起来，等需要时再用”，这就是新型电力系统中重要也应用最广泛的调节手段——“储能”。各类储能技术中，最传统也最成熟的方式是抽水蓄能，除此之外的储能技术主要包含锂电储能、压缩空气储能、钒液流储能、飞轮储能等等，这些技术相比抽水蓄能，与新能源电力消纳的匹配性更好，因而被称为新型储能。截至2024年底，中国已建成投运新型储能7376万千瓦/1.68亿千瓦时，装机规模占全球总装机比例超过40%。其中，锂离子电池凭借灵活部署、建设周期短、产业链成熟等优势，可谓是新型储能众多技术路线里的霸主。
国家风光储输示范工程
2021“金钥匙——面向SDG的中国行动”年度最佳案例
在电力储能应用领域，国家风光储输示范工程是最有代表性的实践之一。该工程位于中国九大千万千瓦级风电基地之一的冀北张家口坝上地区，是世界上第一个集风力发电、光伏发电、储能系统、智能输电于一体的新能源综合性示范工程，自2011年12月投产以来，已累计输出绿电超100亿千瓦时。其中，作为工程承办的国网冀北张家口风光储输新能源有限公司建设的世界上规模最大的多类型化学储能电站，实现了5类、共30多万节电池的系统集成与协调管理，响应时间小于900毫秒，出力误差小于1.5%，能够准确、快速地参与电网调度任务，开启了全球范围内储能规模化应用的先河。
传统电力系统遵循的是电源根据负荷（用电端）变化进行调整和供应的“源随荷动”模式，在新能源突飞猛进的今天，这种模式已经难以适应能源系统的发展需求，这就需要引入前文所述的储能技术，在一定区域，打通本地的电源、电网、负荷、储能等环节之间的关系，构建一个能高效协调运作的小型或局部电力能源系统——这就是“源网荷储一体化”。站在能源安全的角度，这种模式可以提高新能源电力消纳水平，实现电力的供需平衡与稳定可靠，对电力消费者来说，这种模式还能省钱，电力随时够用，用电高峰时“电以稀为贵”的情况自然大幅降低。
宁波舟山港“绿电码头”
2025“金钥匙·年度最佳解决方案”
源网荷储一体化模式的应用范围非常广阔，在历年的金钥匙案例中，有很多基于不同范围、不同场景的优秀实践。以浙江省的首个绿电码头——舟山港梅山港区为例，国网浙江宁波供电公司与宁波舟山港集团对老港区进行了全面改造，建设5台6.25兆瓦风机、1.72兆峰瓦光伏项目、1兆瓦/2兆瓦时储能项目，以及配套的电能输送网络与能源管理系统，将港口自然风光资源转变成电能，为船舶、集卡、龙门吊等提供动力，同时将用不完的绿电汇聚到储能设备里，以备港口用电高峰期时使用，多余电能则并入国家电网。自首台风机并网发电以来，港区内年新能源发电量达到5917万度，消纳水平从以前的不到50%提升到92%，年减碳约2.2万吨，年节省用能成本520万元，为全球传统港口低碳转型贡献了可复制的中国方案。
如果说源网荷储一体化更像一个涵盖极广的模式概念，那微电网就是这个概念具体实施后的形态。它指的是由分布式电源、储能装置、负荷和控制装置等组成的小型自治电力系统，平时可以与大电网并网运行，大电网故障时却不至于“一损俱损”，而是能够独立保持局部区域的电力供应。从其特征不难看出，微电网非常适合受大电网断电影响更严重的偏远地区或者对电力供应可靠性有很高要求的场所（比如医院和数据中心），其核心应用价值在于促进新能源电力在区域范围内的“自产自销”，减少对大电网的过度依赖，从而增强电力系统的整体弹性和适应性。
括苍山“零碳”智能微电网
2024“金钥匙·年度最佳解决方案”
"高原、海岛、边防、无人区"（“高海边无”地区）往往处于生态敏感区，雷暴、台风等区域性极端天气频发，电网稳定性难以保障，维护、检修难度也极高。同时，这些地区往往肩负着生物观测、气候观测等重任，或者依靠旅游业发展经济，这又意味着当地电力必须保持稳定，是典型“既要又要”的电力需求模式。国网临海市供电公司以括苍山森林公园为试点，建设了中国首个10兆瓦级离网型标准智慧微电网。该微电网结合了括苍山地区的自然情况，构建了“山上风电-山中光伏-山下水电”的立体格局，以标准化终端设备确保各类源荷储设施“应接尽接”，再以智能管理平台与其他创新电网技术进行实时监测和调控，成功实现新能源发电100%消纳、减少1.5万吨二氧化碳排放与80%设备资源消耗，区域年停电时长更是从571分钟锐减至5分钟以内，成为其他“高海边无”地区微电网建设的参考示范。
在前文介绍的概念里，有一个问题并没有详细展开，那就是“新能源电力的快准稳调度到底是怎么实现的”。对于这种量级的能源管理，肯定“人算不如机算”，需要通过各类先进信息通讯技术实现自动化和智能化管理——也就是智能电网。虚拟电厂，正是当前最热门的智能电网技术之一。简单来说，虚拟电厂就像“滴滴来电”，自己不直接发电，但可以同时对接大量散落的分布式电源、储能装置、可控负荷（比如商场里的空调），让各方借助线上平台实现供需平衡。其核心价值首先是以低于实体电厂的成本促进新能源电力消纳、保障供电可靠性、降低电力碳排放，其次则是可以作为一个整体去参与电力市场交易，通过提供电力产品和服务实现收益。
合肥“5G+量子”虚拟电厂
2023“金钥匙·国家电网主题赛”金奖案例
安徽省合肥的光伏装机应用规模与新能源汽车产量都位居全国前列，大规模、高比例接入的新能源电力与多元化的用电端需求都存在明显的“随机波动”，两种波动的叠加犹如双重过山车，自然给当地电力系统带来不小的压力。国网合肥供电公司的应对之法正是虚拟电厂：该虚拟电厂是国内首创的“5G+量子”版本，可以通过5G技术将调控速度从过去的90秒缩短至15秒内，并利用量子加密技术为指令加上“安全锁”，确保精准调度与安全运行。目前，合肥虚拟电厂已成功接入各类可调度资源120.53万千瓦，不但能应对合肥市内的短时高峰负荷需求，还能利用不同城市的用电高峰时间差，与上海等城市进行电力互济，实现电力的跨区域流动。2025年，合肥虚拟电厂成功完成首笔绿电交易，为全国虚拟电厂的市场化运营积累了实操经验。
新型电力系统的知识版图远不止于此。受限于篇幅，我们无法在一篇文章中穷尽所有专业概念与鲜活实践。后续，SDG科普系列将陆续推出更多内容，助力读者更全面地理解电力系统的可持续发展转型之路。
来源丨可持续发展经济导刊
文丨朱琳
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