1.1.3 新型电力系统面临的挑战

（1）系统调峰能力不足

随着新能源的大规模接入，电力系统的负荷和发电的波动性增大，导致电力供需平衡的难度加大。新能源的发电量受天气、季节等因素的影响，不稳定性较高，难以预测和控制。例如，风力发电在风速变化时，发电量会随之波动；太阳能发电在阴雨天或夜晚，发电量会明显下降。这些波动会给电力系统带来不确定性和挑战，需要电力系统能够快速地调整供需平衡，保证电力的安全、可靠和经济运行。

在实际运行中，新能源带来的一系列挑战源自其固有波动性与随机性，新能源电源出力上限通常不可调度，且其变化规律往往与负荷曲线变化不匹配，甚至呈现反调峰特性。净负荷的波动需要灵活性资源，比如可调常规电源、储能电站和区外来电等调整出力以保证平衡。随着波动程度的增加，电力系统对调峰与爬坡速率等资源总量的需求进一步增大。

（2）系统调频能力不足

由同步发电机主导的传统电力系统在遭遇扰动时具有强惯性支撑能力，而通过电力电子设备接入电网的新能源发电机组基本不具备转动惯量。随着大容量直流馈入挤占受端电网常规同步电源开机容量，多直流异步联网使系统同步规模减小，分布式发电、微电网、直流配电网和负荷侧大量电力电子设备接入，使得电力系统呈现高比例新能源、高比例电力电子设备的双高特征，系统转动惯量持续下降，系统的调频能力和资源不足问题将日趋明显。

在电网侧，“一低、两高、双峰、双随机”的新型电力系统以及交直流混联电网的复杂结构给电力系统实时平衡带来巨大挑战，电网需不断提升系统实时平衡能力、清洁能源消纳能力以及资源优化配置能力。新能源高比例接入电力系统后，系统转动惯量减小、频率调节能力降低，系统短路容量下降、抗扰动能力降低，系统无功支撑能力降低，暂态过电压问题突出，新能源机组存在大规模电网解列可能，增加了电网安全运行风险，对电网电能质量控制以及维持系统平衡提出了更高要求。

（3）系统调压困难

在可再生能源机组的局部并网点，电力电子装置功率开关器件的高频开断动作将产生高频谐波并注入电网，使并网点产生电压畸变与闪变，影响并网点的电能质量。在并网点电压较低、结构薄弱且可再生能源渗透率较高的电网，电压波动与闪变严重程度将会加剧，但通常超出并网标准情况较少。当机端发生故障时，由于无法像常规机组一样维持并网点电压，风电和光伏电源在电网产生故障时往往更加倾向于尽快脱离电网。随着可再生能源渗透率的逐步提升，传统电力系统中以机电暂态为主导的各种参数的稳定性，包括功角、电压和频率稳定性均会发生改变。

（4）电力市场机制不完善

在新型电力系统转型要求下，灵活性与经济性的矛盾越发突出。除新能源场站本体成本以外，新能源利用成本还包括灵活性电源投资、系统调节运行成本、大电网扩展与补强投资及配网投资等系统成本。随着新能源发电量渗透率的逐步提高，系统成本显著增加且疏导困难，必然影响全社会供电成本。目前我国电力市场机制仍不完善，投入与收益不匹配、价格分摊不合理等问题严重影响各方主体提供灵活调节服务的积极性。2022年1月，国家发展改革委、国家能源局发布的《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》指出，到2030年，全国统一电力市场体系基本建成，适应新型电力系统要求，国家市场与省（自治区、直辖市）/区域市场联合运行，新能源全面参与市场交易，市场主体平等竞争、自主选择，电力资源在全国范围内得到进一步优化配置。