中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：國網(wǎng)近期宣布2022年電網(wǎng)投資5012億（電網(wǎng)投資口徑），首次突破5000億關(guān)口，同比增長8.84%，創(chuàng)歷史新高。2021年國網(wǎng)規(guī)劃電網(wǎng)投資4730億元，2022年規(guī)劃同比增長約6%，整體呈現(xiàn)穩(wěn)增長的趨勢。
“十四五”期間，國家電網(wǎng)計(jì)劃投入3500億美元（約合2.23萬億元）。南網(wǎng)規(guī)劃“十四五”期間，電網(wǎng)建設(shè)將投資約6700億元，同比“十三五”提升36%。兩大電網(wǎng)公司“十四五”期間電網(wǎng)投資額超過2.9萬億元，較“十三五”全國電網(wǎng)投資高出13%。
除了整體投資額穩(wěn)增長外，更重要的是結(jié)構(gòu)性的變化，未來新型電力系統(tǒng)是建設(shè)的主要方向。下面華爾街見聞·見智研究就給大家深度解讀什么是新型電力系統(tǒng)。
本文看點(diǎn)
1、什么是新型電力系統(tǒng)？與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的區(qū)別？
2、新型電力系統(tǒng)如何運(yùn)轉(zhuǎn)?
3、“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”是如何協(xié)調(diào)運(yùn)作的？
01、何為新型電力系統(tǒng)？
關(guān)于新型電力系統(tǒng)目前并沒有一個(gè)明確的官方統(tǒng)一定義，但是與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，新型電力系統(tǒng)的“新”主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：
第一、電源結(jié)構(gòu)由可控連續(xù)出力的煤電裝機(jī)占主導(dǎo)，向強(qiáng)不確定性、弱可控性出力的新能源發(fā)電裝機(jī)占主導(dǎo)轉(zhuǎn)變。
第二、負(fù)荷特性由傳統(tǒng)的剛性，純消費(fèi)性向柔性、生產(chǎn)與消費(fèi)兼具型改變。
第三、電網(wǎng)形態(tài)方面，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)是單向逐級(jí)輸電為主，新型的包括交直流混聯(lián)大電網(wǎng)、微電網(wǎng)、局部直流電網(wǎng)和可調(diào)節(jié)負(fù)荷的能源互聯(lián)網(wǎng)。
第四、運(yùn)行特性的轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)電網(wǎng)是由“源隨荷動(dòng)”的實(shí)時(shí)平衡模式，大電網(wǎng)一體化控制模式。新型電力系統(tǒng)是向“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”協(xié)同互動(dòng)的非完全實(shí)時(shí)平衡模式，大電網(wǎng)與微電網(wǎng)協(xié)同控制模式轉(zhuǎn)變。
新型電力系統(tǒng)基本五大特征是清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動(dòng)。2021年3月15日，習(xí)近平總書記主持召開中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議，提出深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，新型電力系統(tǒng)的概念便是基于這樣的背景誕生。
簡而言之，新型電力系統(tǒng)需要清潔化、低碳化、智能化。新型電力系統(tǒng)實(shí)際上是我國傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的升級(jí)。只不過升級(jí)的維度比較寬泛，既包括供給側(cè)、又包括用電側(cè)、電網(wǎng)測以及全系統(tǒng)的全面升級(jí)。
為什么我國電力系統(tǒng)要轉(zhuǎn)型？
因?yàn)閭鹘y(tǒng)電力行業(yè)主要是以火電為主，電力行業(yè)CO2的排放量占據(jù)我國CO2總排放量的四成左右，其次排放CO2較多的是工業(yè)、建筑和交運(yùn)，電力行業(yè)占比是最高的；所以要實(shí)現(xiàn)“3060”的雙碳目標(biāo)，電力行業(yè)自然要轉(zhuǎn)型。
新型電力系統(tǒng)更著重強(qiáng)調(diào)的是以“新能源”為主體，要大幅提升光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)電的比例，核心是高比例可再生能源疊加高比例電力電子設(shè)備。
從各類電源新增裝機(jī)容量看，風(fēng)電和太陽能發(fā)電占比逐年提升，尤其2020年增長迅速，截至2020年底火電在我國總電力裝機(jī)中占比高達(dá)57%，預(yù)計(jì)從十四五開始，新能源裝機(jī)占比將持續(xù)上移。2020年我國太陽能裝機(jī)占比11%，風(fēng)電裝機(jī)占比13%，水電裝機(jī)占比17%，核電裝機(jī)占比2%。
建設(shè)新型電力系統(tǒng)最終是為了實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)脫碳，以實(shí)現(xiàn)在2035年左右新能源在總裝機(jī)中占比超50%，2045年新能源發(fā)電在總發(fā)電量中占比超過50%的目標(biāo)。
圖：各類型電源新增裝機(jī)容量（GW）
資料來源：中電聯(lián)，東北證券
所以事實(shí)上，新型電力系統(tǒng)運(yùn)作的一切模式，本質(zhì)都是為了更好的積極適應(yīng)高比例可再生能源的發(fā)展趨勢，進(jìn)而提升終端電氣化率，更好支持溫室氣體減排。
02、新型電力系統(tǒng)如何運(yùn)轉(zhuǎn)？
新型電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)主要圍繞以下幾個(gè)方面:
第一、新能源逐步是裝機(jī)的主體；第二、終端能源消費(fèi)高度電氣化；第三、實(shí)現(xiàn)新能源高效開發(fā)利用和各類負(fù)荷友好接入。第四、電力系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理的變革。
電力系統(tǒng)整體可以分為發(fā)電、輸電、變電、配電、售電、調(diào)度六大環(huán)節(jié)。
以前電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)模式主要是火電、水電、核電等大電源通過升壓接入大電網(wǎng)、然后通過高壓、特高壓等輸電方式完成電力輸送過程，然后再通過降壓將電能輸送到負(fù)荷端，也就是“源隨荷動(dòng)”的傳統(tǒng)運(yùn)作模式。
但是新型電力系統(tǒng)發(fā)電側(cè)重主體發(fā)生變化了，以后要以光伏和風(fēng)電等新能源發(fā)電為主，這樣就會(huì)從原來集中式電源模式變成“集中和分布式”共同發(fā)展的模式。同時(shí)由于光伏和風(fēng)電具有波動(dòng)性、間歇性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，所以儲(chǔ)能在新型電力系統(tǒng)的運(yùn)作中就變得尤為重要。所以新型電力系統(tǒng)就是要建立“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”的運(yùn)作模式，也就是電源、電網(wǎng)、負(fù)荷、儲(chǔ)能各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。
03、“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”是如何協(xié)調(diào)運(yùn)作的？
1、能源輸送要求主網(wǎng)、配網(wǎng)、儲(chǔ)能協(xié)調(diào)發(fā)展
主網(wǎng)端
“源”端未來將實(shí)現(xiàn)以風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電為主體，火電等為輔助的發(fā)電格局。而我國由于能源和負(fù)荷分布不均的問題，西北地區(qū)主要是資源集中區(qū)，而負(fù)荷區(qū)主要在中東部長三角地帶，風(fēng)光等新能源電站很多也分布在西北地區(qū)，這樣在能源的輸送方面就需要加大特高壓的建設(shè)，也就是在保持風(fēng)光發(fā)電就地消納的同時(shí)，加快輸電主干通道的建設(shè)以及省間的互聯(lián)互通水平，近期國網(wǎng)也發(fā)布了“十四五”特高建設(shè)等一系列文件，我們之前在文章《國網(wǎng)“十四五”特高壓加速，一文帶你讀懂特高壓》中詳細(xì)對特高壓進(jìn)行了解讀。加強(qiáng)特高壓建設(shè)有助于發(fā)揮大電網(wǎng)對清潔能源的配置作用。
配網(wǎng)端
“網(wǎng)”端主要指配網(wǎng)。先說下什么是配網(wǎng)？配網(wǎng)就是從輸電網(wǎng)或者地區(qū)發(fā)電廠接受電能后，通過配電設(shè)施就地或逐級(jí)和用戶相連，并向用戶分配電能的系統(tǒng)，包括城市配電網(wǎng)和農(nóng)村配電網(wǎng)。
在新型電力系統(tǒng)中，配網(wǎng)方面需要擴(kuò)容改造，以提高用電的可靠性，“十三五”期間我國已經(jīng)加快配電網(wǎng)建設(shè)了，主要是以農(nóng)網(wǎng)改造為主，到2020年我國主要配電網(wǎng)指標(biāo)已經(jīng)處于國際前列，配電自動(dòng)化率已經(jīng)達(dá)到90%。但是問題仍然頻出，比如夏季高溫天氣用電負(fù)荷高峰期，可能會(huì)出現(xiàn)局部電荒，廣東、安徽等地也執(zhí)行一些高峰限電和季節(jié)性尖峰電價(jià)的政策。而電荒主要也是因?yàn)榕潆娋W(wǎng)局部容量不足，以及省間電網(wǎng)互濟(jì)能力較低等電力市場機(jī)制性的原因。所以解決負(fù)荷高峰期缺電問題就要對配電網(wǎng)進(jìn)行擴(kuò)容改造升級(jí)，接一些局部微電網(wǎng)、儲(chǔ)能等辦法來解決。
除了電荒問題，終端電氣化的提升也帶來了配網(wǎng)的擴(kuò)容需求。因?yàn)殡S著新能源車市場份額的提升，也就是當(dāng)私家車電動(dòng)化的比例提升后，對居民區(qū)以及工業(yè)園區(qū)等的峰值負(fù)荷和負(fù)載率都會(huì)提升。其次，隨著分布式光伏等的普及，對配網(wǎng)運(yùn)行的靈活性要求也更高，要提升信息化、智能化、自動(dòng)化的水平。
說到配網(wǎng)，就要提到配網(wǎng)設(shè)備，配網(wǎng)設(shè)備主要包括一次和二次設(shè)備。傳統(tǒng)配電設(shè)備賽道是集中度比較低的，低壓電器產(chǎn)品同質(zhì)化比較明顯，低端產(chǎn)品競爭較大，高端產(chǎn)品的供給主要還是施耐德、西門子、ABB等國外品牌。隨著未來物聯(lián)網(wǎng)和電力智能化的發(fā)展，配網(wǎng)的增量需求會(huì)集中在智能電網(wǎng)、電動(dòng)車等領(lǐng)域，對產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性的要求會(huì)更高，目前我國低壓電器市場高端產(chǎn)品占比在20%左右，未來增量需求主要集中在高端產(chǎn)品方面，市場份額也會(huì)提升，也就是高端設(shè)備是由國產(chǎn)替代機(jī)會(huì)的。
儲(chǔ)能端
儲(chǔ)能是未來電力系統(tǒng)升級(jí)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。風(fēng)光等新能源發(fā)電具有不穩(wěn)定性，而電能又是時(shí)發(fā)時(shí)用的，很多時(shí)候發(fā)電高峰和用電高峰無法匹配，為了保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，就需要儲(chǔ)能調(diào)節(jié)，比如起到削峰填谷的作用。
圖：儲(chǔ)能的削峰填谷作用
資料來源：公開資料整理
眾所周知電能是瞬時(shí)的，理想狀態(tài)是發(fā)電負(fù)荷恰好匹配用電負(fù)荷，但實(shí)際情況往往不能滿足，用電側(cè)往往隨機(jī)性更大一些，當(dāng)發(fā)電出力和系統(tǒng)負(fù)荷不平衡時(shí)，頻率將隨著改變，所以需要儲(chǔ)能。
儲(chǔ)能在發(fā)電側(cè)、輸配電側(cè)、用電側(cè)分別發(fā)揮的功能是不一樣的。發(fā)電側(cè)主要是做一些調(diào)峰調(diào)頻、并網(wǎng)等。在輸配電側(cè)主要是用于緩解電網(wǎng)阻塞、延緩輸配電設(shè)備擴(kuò)容升級(jí)等。用電側(cè)主要包括工商業(yè)大儲(chǔ)能和戶用小儲(chǔ)能。在用電側(cè)主要是電力自發(fā)自用、峰谷價(jià)差套利、提升供電可靠性等。對應(yīng)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)而言，儲(chǔ)能系統(tǒng)的進(jìn)展直接決定了電力系統(tǒng)構(gòu)建的進(jìn)程和成果。
圖：儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
資料來源：派能科技招股說明書
2、融合新技術(shù)新模式，加速向信息智能化轉(zhuǎn)型
新型電力系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)而言更加靈活，“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”的界限需求也比較模糊，所以對靈活性荷多元化的需求更高，因?yàn)榘殡S新能源發(fā)電占比的提升，電網(wǎng)波動(dòng)性會(huì)增加，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析已經(jīng)不能滿足需求了，也就是說未來的電力系統(tǒng)會(huì)對數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、應(yīng)用的需求會(huì)增加，所以數(shù)字化的要求會(huì)更高。信息數(shù)字化后繼續(xù)再向智能化進(jìn)階。
目前電網(wǎng)信息化的進(jìn)展在加速?！?020 年國網(wǎng)提出數(shù)字新基建以及十大重點(diǎn)任務(wù)，涵蓋電網(wǎng)云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)中心、電力物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、智慧能源服務(wù)平臺(tái)等信息化系統(tǒng)，以及5G、人工智能、區(qū)塊鏈等新技術(shù)的應(yīng)用項(xiàng)目”。
智能電表需求會(huì)加大。供給是因?yàn)樾枨蠖a(chǎn)生，未來伴隨電力系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)的處理，關(guān)于信息化的各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)改進(jìn)，那么采集類的計(jì)量裝置的需求就是智能電表了。智能電表在計(jì)量方式、算費(fèi)方式、智能控制以及通訊應(yīng)用方式等方面與普通電表都大有不同，準(zhǔn)確來說已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的電能表了，為了適應(yīng)智能電網(wǎng)、新能源的使用已經(jīng)具備雙向數(shù)據(jù)通信等智能功能了。但因?yàn)橹悄茈姳碇圃毂趬颈容^低，市場是比較分散的。
綜合能源服務(wù)的重要性會(huì)日益凸顯。電力系統(tǒng)之所以改革主要背后核心原因是“碳中和以及碳達(dá)峰”的需要。所以在雙碳目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下，企業(yè)會(huì)更關(guān)注能耗指標(biāo)的問題，而新型電力系統(tǒng)會(huì)提升能源服務(wù)來幫助企業(yè)有效應(yīng)對能耗雙控、綠電的交易、碳資產(chǎn)管理等等。
整體而言，華爾街見聞·見智研究認(rèn)為，新型電力系統(tǒng)是一個(gè)非常龐大而繁雜的工程、涉及到電力行業(yè)、交運(yùn)行業(yè)、5G、物聯(lián)網(wǎng)等通信行業(yè)等方方面面，從上游的發(fā)電端要解決好如何從傳統(tǒng)的火電為主向風(fēng)光等新能源發(fā)電為主的問題，傳輸方面要對特高壓交直流的建設(shè)進(jìn)行合理布局，還要在配網(wǎng)側(cè)、儲(chǔ)能側(cè)進(jìn)行更好的協(xié)調(diào)和配合，最后落地到用戶側(cè)。
同時(shí)在整個(gè)環(huán)節(jié)中要加強(qiáng)信息化建設(shè)，也就是5G、物聯(lián)網(wǎng)等新基建要更好的配合，所以整個(gè)工程還是非常龐大的，但是也必將是電力行業(yè)的未來發(fā)展方向。
且在新型電力系統(tǒng)的發(fā)展下，也必將給特高壓、儲(chǔ)能、電氣設(shè)備等賽道帶來新的機(jī)會(huì)。
