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2022年电网行业专题研究 构筑坚强智能电网_特高压协助跨区运输 能源体系：可再生能源占比持续提升，能源地域分布不均 能源种类：化石能源向可再生能源转型，输出功率波动性提升 1）风光大规模接入 可再生能源并网，未来多能互补。在“双碳”目标的要求下，我国大力发展可再生能源， 其中以风力发电、太阳能发电为主，风力发电/太阳能发电累计装机量在 2012-2021 年的 CAGR 分别高达 20.65%/53.45%。据国家能源局数据，2012 年底，我国光伏与风电累计装 机量占比不足 6%，截至 2021 年底，我国水电/火电/核电/风电/光伏累计装机量占比为16.45%/54.58%/2.24%/13.82%/12.90% ， 而 2021 年光伏 / 风电新增装机量占比为 30.22%/26.70%。未来可再生能源占比将逐步提升，传统的火电因其灵活性的特点可作为 未来电力系统的调节资源，我们认为未来的电力系统将是多能互补的系统。 可再生能源发电占比有望大幅提升。《“十四五”可再生能源发展规划》提出，2025 年，可 再生能源年发电量达到 3.3 万亿千瓦时左右；“十四五”期间，可再生能源发电量增量在全 社会用电量增量中的占比超过 50%，风电和太阳能发电量实现翻倍。据 IEA 预测，在实现 “双碳”目标的预设下，到 2060 年，中国的太阳能和风能发电量相对于 2020 年将增加 7 倍，占总发电量比例从 25%提升至 2030 年的 40%和 2060 年的 80%，其中，太阳能发电 的占比由 2020 年的 4%提升至 45%。可再生能源发电比例的提升是政策推进和度电成本 （LCOE）下降综合作用的结果，目前光伏发电和陆上风电已初步具备在 LCOE 上和燃煤 电厂竞争的能力。 2）分布式电源大规模接入 分布式电源接入加重电网运行负担。1）影响配网潮流，线路潮流大多从电流一端产生，直 接作用于用户侧，形状多为辐射状，若配网内部安装分布式电源，则会对线路潮流的方向 和方位产生影响；2）影响配网电压和电能质量，分布式电源并网后，配网成为“有源网络”， 稳态电压的分布会发生改变；3）影响配网继电保护，当分布式电源位于继电保护前端，电 源助增作用将导致保护范围扩大，可能出现误动或越级跳闸，同理，当分布式电源位于继 电保护后端，可能出现拒动；4）造成系统配变直流偏磁出现，分布式电源接入要求大量电 力电子设备如逆变器接入，逆变器可能因脉冲不均或参数失衡等相关特点，产生直流电流 分量，若流入配电变压器中，将导致系统配变直流偏磁问题；5）产生谐波影响变压器等设 备，除了逆变器必然会输出的谐波外，三相不平衡、直流偏磁等非理想情况也会产生谐波。 可再生能源大规模并网，电网源荷波动加剧。以可再生能源为主体的新型电力系统，将给 电网带来机遇与挑战。以屋顶光伏为例，受到诸多环境因素限制，发电量随时间变化大， 若受到天气影响，发电功率波动大且无法预测，若为家庭户用光伏，家庭净负载的较大波 动将给电网运行带来额外成本，对电网的可靠运行提出了更高的要求。 太阳能发电日内波动大、不可调度、具有间歇性。不同于传统的火力发电，太阳能发电受 时间、天气和季节影响，在白天和晴天分布式光伏和地面电站向用户侧供电，在中午迎来 发电高峰，甚至出现弃光现象，傍晚光伏发电减弱，而用户侧迎来电力高峰。加州独立系 统运营商(CAISO)在评估加州的电力生产和需求时，首次发现了“鸭子曲线”，即常规电厂 因光伏发电的存在，中午的净负荷下降，随着时间的推移，该常规电厂的日内净负荷曲线 由“双峰曲线”变为“鸭子曲线”。但常规电厂是为平稳出力而设计，中午关闭部分电厂将 带来额外成本。风力发电类似于太阳能发电，灵活性均低于传统发电方式，随着可再生能 源并网量增加，如何应对可再生电源接入带来的波动成为电力系统亟需解决的问题。 地域分布：源荷地域分布不均，长距离运输保障用电安全 传统能源分布已呈现地域不平衡特征，已有西电东送需求。我国西部地区拥有丰富的水电、 燃煤资源，而当地经济发展相对欠缺，用电量相对较低，东部地区用电需求更大，将西部 富余电力运送至东部消纳有助于解决我国能源分布不均的问题。西电东送开始于 2000 年国 家发展计划委员会向国务院报送的《关于加快“西电东送”以满足广东“十五”电力需求 有关情况的报告》，当时即是为电力缺口增大的广东省提供电力，保障广东经济发展。西电 东送是西部大开发的标志性工程之一，包括北部通道（黄河中上游水电、火电到京津冀地 区）、中部通道（三峡、金沙江水电到华东地区）、南部通道（云贵水电、火电到广东）三 大通道。据国家能源局，西电东送能力 2025 年将超过 3.6 亿千瓦。 供给侧：可再生能源分布不均，能源传输需求旺盛 太阳能：我国太阳能资源丰富，总体呈“