2021年3月15日，習近平總書記在中央財經委員會第九次會議上部署未來能源領域重點工作：要構建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統。
（來源：微信公眾號“清華能源互聯網研究院” ID：thueiri 作者：趙東元）
根據前期研究，本文認為未來的新一代電力系統特征主要呈現為：
1、高比例新能源廣泛接入
新型電力系統核心特征在于新能源占據主導地位，成為主要能源形式。隨著我國碳達峰與碳中和目標的提出，新能源在一次能源消費中的比重不斷增加，加速替代化石能源。未來我國電源裝機規模將保持平穩較快增長，呈現出“風光領跑、多源協調”態勢。在電源總裝機容量中，陸上風電、光伏發電將是我國發展最快的電源類型，到2060年兩者裝機容量占比之和達到約60%，發電量占比之和達到約35%。
未來新能源的廣泛接入也將呈現集中式與分布式并舉的態勢。西北、華北、東北地區大規模風光基地、西南地區水電基地、東部沿海地區海上風電基地，以及因地制宜、數量可觀、就近消納的分布式電源，共同緩解我國資源逆向分布問題。
未來新能源的廣泛接入還將呈現智能靈活、友好并網、高效環保的特征。通過儲能、交直流組網與多場景融合應用提升智能靈活；通過“風光水火儲”多能互補、集群調度、氣象大數據發電預測、廣義虛擬同步技術，提升友好并網與主動支撐性能；通過新型風能捕捉與大葉輪、新型光伏電池、數字智能運維、環保材料提升效率與可靠性；并且構建靈活性火電機組、天然氣與儲氫調峰電站、儲熱與儲能電站的調峰電源體系。
2、高彈性電網靈活可靠配置資源
新型電力系統需要解決高比例新能源接入下系統強不確定性（即，隨機性與波動性）與脆弱性問題，充分發揮電網大范圍資源配置的能力。未來電網將呈現出交直流遠距離輸電、區域電網互聯、主網與微電網互動的形態。特高壓交直流遠距離輸電成為重要的清潔能源配置手段。分布式電源按電壓等級分層接入，實現就地消納與平衡。儲能與需求側響應快速發展，預計2060年需求響應規模有望達到3.6億千瓦左右，儲能裝機將達4.2億千瓦左右，兩者將成為未來電力系統重要的靈活性資源，保障新能源消納和系統安全穩定運行。
高彈性電網的核心在于建立全網協同、數據驅動、主動防御、智能決策的新一代調度體系。主要包括：1）從傳統的自上而下調度模式，演變為“源網荷儲”全網協同的調度模式；2）從傳統的個體經驗判斷演變為數據驅動下AI決策的智能調度；3）從單點故障觸發的被動式保護演變為電力物聯網全局感知提前預防的主動防御；4）從傳統機電動作緩慢響應（秒級）演變為電力電子與現代通信相結合的敏捷響應（毫秒級）；5）從傳統調峰調頻資源不足演變為具有靈活性電源、儲能、需求側響應、寬頻振蕩抑制、復合潮流控制及動態增容等新型電力電子裝置的手段豐富的調度調節資源。
高彈性電網的基礎在于建設萬物互聯的電力物聯網�；谖锫摼W智能傳感、邊緣計算融合網關、智能終端以及安全芯片等感知設備，實現全環節數據可測可采可傳，且各類終端與設備即插即用、安全接入、萬物互聯；通過5G/光纖/物聯網等現代通訊網絡，實現數據快速上傳；通過人工智能、大數據等先進算法，基于云平臺實現智能發電、智能調度、智能運維的全場景與全鏈條智能化。
3、高度電氣化的終端負荷多元互動
未來終端用能結構中，電氣化水平持續提升，電能逐步成為最主要的能源消費品種。根據有關機構預測，2025年后電能將取代煤炭在終端能源消費中的主導地位，電能占終端能源消費比重在2035年和2060年有望分別達到約45%和70%。
圍繞著滿足人民對美好生活的向往，電能替代、電動汽車、清潔供暖、屋頂光伏、家用儲能設備及智能家居的廣泛應用使用電負荷朝著多元化方向發展。在能源互聯網背景下，既是消費者，又是生產者的全新模式改變著能源電力服務形態，需求側響應、虛擬電廠及分布式交易越來越多成為用戶的新選擇。在能源互聯網新消費下，除了普遍服務外，綠色電力、定制化服務、優質供電、精準計量、電力大數據增值服務成為用戶的新需求。
4、基礎設施多網融合數字賦能
我國正在建設的能源互聯網是推動能源革命的技術路徑。
在物理層，能源互聯網需要建設以新一代電力系統為基礎，與天然氣、交通、建筑等多個領域互聯互通的綜合能源網絡。在生產側，多品種能源需要結合各自特點，發揮所長，進行互聯互通，優勢互補；在傳輸側，智能電網與熱力管網、天然氣管網、交通網絡進行互聯互通，協同調度；在消費側，電冷熱氣水進行綜合能源供應。
在信息層，電力網絡逐步與現代通信網絡融合，共同構建信息物理社會系統（CPSS）。電力物聯網成為網絡安全的重點環節。建設“安全芯片-終端認證-數據可信-網絡加密-應用密鑰”的主動式全域網絡安全防護體系，打造全息全景感知、信息高效處理、數據數字安全、應用便捷靈活的開放安全物聯網絡。
在數據層，電力行業進行數字化轉型，建設具有活力的電力數字生態。電力大數據服務社會治理與經濟發展，數字電網平臺賦能，培育新型電力數字產業；對接工業互聯網，服務數字政府和智慧城市；對接能源價值鏈各環節資源，發揮企業間的互利共生優勢，構建產業鏈合作平臺與新能源電力生態。
總的來說，未來新型電力系統的核心特征是新能源占主體地位。同時圍繞著滿足人民對美好生活的向往，電動汽車、清潔供暖、屋頂光伏、家用儲能、智能家居以及電能替代的廣泛應用，使得用電負荷朝著多元化方向發展。面對源荷兩端重大變化，電網功能與形態的也需要進行深刻的變革。為推動能源革命戰略，落實2030年碳達峰和2060年碳中和的目標，需要圍繞構建“清潔低碳、安全高效”的能源系統，建設適應高比例新能源廣泛接入的新型電力系統。這一歷史任務意義重大。
作者介紹
趙東元，博士，清華大學能源互聯網創新研究院工程應用研究室主任。從事能源轉型政策、能源互聯網技術路徑的研究。正在推動多個能源互聯網示范項目方案及實施。獲得省部級科技獎勵多次，出版著作2部，發表論文近30篇，獲得專利20余項。主創的《“互聯網+”電動汽車充電分時共享社區服務平臺》獲得2019年國家電網公司第五屆青創賽金獎。
