1.1.3 新型電力系統面臨的挑戰

（1）系統調峰能力不足

隨著新能源的大規模接入，電力系統的負荷和發電的波動性增大，導致電力供需平衡的難度加大。新能源的發電量受天氣、季節等因素的影響，不穩定性較高，難以預測和控制。例如，風力發電在風速變化時，發電量會隨之波動；太陽能發電在陰雨天或夜晚，發電量會明顯下降。這些波動會給電力系統帶來不確定性和挑戰，需要電力系統能夠快速地調整供需平衡，保證電力的安全、可靠和經濟運行。

在實際運行中，新能源帶來的一系列挑戰源自其固有波動性與隨機性，新能源電源出力上限通常不可調度，且其變化規律往往與負荷曲線變化不匹配，甚至呈現反調峰特性。凈負荷的波動需要靈活性資源，比如可調常規電源、儲能電站和區外來電等調整出力以保證平衡。隨著波動程度的增加，電力系統對調峰與爬坡速率等資源總量的需求進一步增大。

（2）系統調頻能力不足

由同步發電機主導的傳統電力系統在遭遇擾動時具有強慣性支撐能力，而通過電力電子設備接入電網的新能源發電機組基本不具備轉動慣量。隨著大容量直流饋入擠占受端電網常規同步電源開機容量，多直流異步聯網使系統同步規模減小，分布式發電、微電網、直流配電網和負荷側大量電力電子設備接入，使得電力系統呈現高比例新能源、高比例電力電子設備的雙高特征，系統轉動慣量持續下降，系統的調頻能力和資源不足問題將日趨明顯。

在電網側，“一低、兩高、雙峰、雙隨機”的新型電力系統以及交直流混聯電網的復雜結構給電力系統實時平衡帶來巨大挑戰，電網需不斷提升系統實時平衡能力、清潔能源消納能力以及資源優化配置能力。新能源高比例接入電力系統后，系統轉動慣量減小、頻率調節能力降低，系統短路容量下降、抗擾動能力降低，系統無功支撐能力降低，暫態過電壓問題突出，新能源機組存在大規模電網解列可能，增加了電網安全運行風險，對電網電能質量控制以及維持系統平衡提出了更高要求。

（3）系統調壓困難

在可再生能源機組的局部并網點，電力電子裝置功率開關器件的高頻開斷動作將產生高頻諧波并注入電網，使并網點產生電壓畸變與閃變，影響并網點的電能質量。在并網點電壓較低、結構薄弱且可再生能源滲透率較高的電網，電壓波動與閃變嚴重程度將會加劇，但通常超出并網標準情況較少。當機端發生故障時，由于無法像常規機組一樣維持并網點電壓，風電和光伏電源在電網產生故障時往往更加傾向于盡快脫離電網。隨著可再生能源滲透率的逐步提升，傳統電力系統中以機電暫態為主導的各種參數的穩定性，包括功角、電壓和頻率穩定性均會發生改變。

（4）電力市場機制不完善

在新型電力系統轉型要求下，靈活性與經濟性的矛盾越發突出。除新能源場站本體成本以外，新能源利用成本還包括靈活性電源投資、系統調節運行成本、大電網擴展與補強投資及配網投資等系統成本。隨著新能源發電量滲透率的逐步提高，系統成本顯著增加且疏導困難，必然影響全社會供電成本。目前我國電力市場機制仍不完善，投入與收益不匹配、價格分攤不合理等問題嚴重影響各方主體提供靈活調節服務的積極性。2022年1月，國家發展改革委、國家能源局發布的《關于加快建設全國統一電力市場體系的指導意見》指出，到2030年，全國統一電力市場體系基本建成，適應新型電力系統要求，國家市場與省（自治區、直轄市）/區域市場聯合運行，新能源全面參與市場交易，市場主體平等競爭、自主選擇，電力資源在全國范圍內得到進一步優化配置。