电力设备行业专题报告：新型电力系统建设带来电力设备新需求

一、新型电力系统的典型“两化”特征

1.1 供给侧的清洁能源化、需求侧的电气化趋势会加速

2021 年 3 月中央财经委员会九次会议提出“构建清洁低碳安全高效的能源体系，控制化 石能源总量，着力提高利用效能，实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以 新能源为主体的新型电力系统”。

能源生产清洁化主要表现为非化石能源的大规模开发利用和化石能源的清洁利用。中国能 源结构长期以煤炭为主，实现清洁低碳转型任务尤为艰巨，电力行业通过改进燃煤机组、 发展非化石能源、提高清洁能源发电量等，多措施并举降低供电煤耗。随着我国风光发电 新增设备容量与发电量的大幅增加，2020 年我国单位发电量二氧化碳排放量较 2011 年下 降 27.3%。2019 年我国非化石能源消费量占比已达 15.3%，提前一年完成“十三五”制 定的 15%目标，能源清洁化卓有成效，未来 30 年能源清洁化率将加速提升，最终进入非 化石能源时代。

能源消费电气化主要表现为终端能源消费中的电能比重大幅提高。电作为清洁高效的终端 能源载体，电能消费占终端消费比重每提高 1 个百分点，能源强度可下降 3.7%。因此， 加快终端能源消费领域的电气化进程，是助力“碳达峰”、“碳中和”的重要途径，要实现 双碳目标，2060 年我国电能消费比重必须达到 70%以上。当前，我国终端用能电气化态势逐步清晰，截至 2021 年 7 月我国全社会用电量累计同比增长 16.6%，2020 年我国电 能占终端能源消费比重持续提升至 27.0%。但是，我国在工业、建筑供暖、交通等能源消 费领域还存在能耗高、排放量大的问题，电气化水平仍有很大提升空间。

1.2 电网的运营管理面临机遇和挑战

“两化”将给电网带来巨大的长期挑战。以“电气化、清洁能源化”为主要特点的新型电 力系统加速发展。供给端来看，到近几年，我国光伏、风电、核电、水电、生物质等新能 源发电装机占比超过 40%，发电量占比超过 33%；在目前的清洁能源装机强度上加一定 的增长，保持到2030年就能实现70%的装机占比和接近60%的发电量占比。而在需求端， 目前电力在终端能源消费中占比 26%左右，2030-2035 年有希望提升近 10 个百分点，非 化石能源占一次能源的比重大概在 15%左右，2030-2035 年有望提升到 32%以上。

关于供给端的清洁能源化和需求端的电气化“两化”特点是过去 20 年全球电力甚至能源 系统的主要特点，未来几十年可能会进一步强化，大部分产业参与者也都比较认同。而电 网如何顺应新型电力系统，分歧就比较大，特变是“两化”趋势，对现有电网的物理结构、 管理模式都提出了巨大的、长期的挑战。

在此趋势下，风电、光伏等随机性、波动性电源替代火电等确定性可控电源，给电网调节 调度、灵活运行带来挑战。而新能源为主、高比例电力电子设备的大面积应用将带来电力 系统的运行特性、安全控制和生产模式的根本性改变。

挑战 1：新能源消纳——灵活配置储能，推动解决新能源消纳问题。风光等可再生能源的 发电原理、控制方式、运行特征区别于传统电源，储能解决新能源消纳及提升电网稳定的 刚需。目前储能方式以抽水蓄能为主，电化学等其他储能方式仍亟需推进市场化进度，电 网运营侧需要解决好储能集中或分散配置，形式组合，运行控制等问题。

挑战 2：系统稳定性——调整电网控制方案，维持系统安全稳定。新型电力系统发电、用 电具备高自由度特征，此前电网控制中采取的“源随荷动”策略在电源本身具备随机性的 特征下不再适用，“源网互动”新模式下，电网一次、二次系统控制保护应做针对性调整， 并要求在电源出力及负荷预测、源荷储协调运行、主动需求响应、虚拟电厂控制等技术领域进一步突破。

挑战 3：智能网联化——进一步提升电网智能化。电网规模持续扩张及自动化程度的大幅 提升对电网的响应处理能力提出更高的要求，能源电力配置方式将由“部分感知、单向控 制、计划为主”，转变为“高度感知、双向互动、智能高效”。新型电力系统将实现与现代 数字技术的深度融合，既要求底层监测、通信设备的同步更新，也要求电网后台控制调度 软件的智能化改造。

挑战 4：基础技术攻关——突破底层材料、设备制造、工程应用等技术难关。新型电力系 统的构建涉及多学科多领域的深度合作，现阶段亟需攻克或优化的核心技术包括新型绝缘 材料、SiC 等宽禁带电力电子器件、电化学储能、氢储能、高效低成本发电、综合能源系 统等。

挑战 5：电力市场机制——完善电力市场及引导机制。新型电力系统的构建依托高效且市 场化的电力治理方案，需要形成科学合理的电价机制和经济政策。例如，我国持续以补贴 形式引导风光装机，现已进入平价阶段，当前在储能配置引导、应用终端“以电代煤”“以 电代油”“以电代气”等领域如何完善现有电价机制，配套适宜的经济政策仍然是需要持 续探讨解决的方向。

当前时点，我国能源电力系统正面临新一轮深刻变革，存在从软硬件技术到市场体制的全 面挑战。而与此同时“变革”也孕育了更多新的空间和机遇，能够把握电网演进趋势，在 产品技术上占据先机且持续迭代的企业单位将有望在新型电力系统的建设进程中回归久 违的成长赛道。