中國新能源并網發展現狀與建議

DOI： 10.19911/j.1003-0417.tyn20240605.03 文章編號：1003-0417（2024）07-89-09

摘 要：為實現“雙碳”目標、構建新型電力系統、建設新型能源體系，中國需要加大以風能和太陽能為主的新能源開發利用規模，并網是風光發電高效利用的關鍵環節。近年來，國家出臺了一系列政策，指導構建新型電力系統；電網公司積極服務新能源發展，不斷加大新型電網建設力度。對風光發電并網的發展現狀及政策趨勢進行了梳理和分析，并提出了未來形勢下促進新能源并網發展的相關建議。2023年，中國風光發電并網裝機容量激增、利用率保持較高水平、市場化交易電量快速增長、新能源云平臺建設取得巨大成就；同時，新能源政策呈現出加快大型風電光伏基地建設、推行新能源配置儲能、推動配電網高質量發展、加快新能源全面入市等發展趨勢。總體來看，風光發電并網發展機遇與挑戰并存，如何統籌優化利用好政策、技術、市場、商業模式等各類資源和手段，全面提升電力系統對新能源發展的承載能力，已成為構建新型電力系統的關鍵。

關鍵詞：新能源；風電；光伏發電；并網發展；保供與消納；電網承載力

中圖分類號：TM614/TM615 文獻標志碼：A

0" 引言

自“雙碳”目標提出以來，中國以風電、光伏發電（下文簡稱為“風光發電”）為主的新能源發電并網裝機容量呈現高速增長態勢，從2019年底二者的累計并網裝機容量均突破2億kW，到2023年底二者的累計并網裝機容量分別達到4.4億kW和6.1億kW，在4年間合計增長了約6.4億kW，合計發電量占比也從8.6%增長到15.8%，為中國2030年前實現碳達峰做出了積極貢獻。

風光發電具有低碳、綠色的正向生態、環境效益，但由于其出力具有隨機性和波動性，缺乏電力平衡支撐能力，對電力系統的安全穩定運行、可靠供電，以及高利用率目標來說，又具有負向的系統成本特性。隨著風光發電在電力系統中的占比達到較高水平，對其他電源的靈活調節能力、電力系統的靈活運行能力提出了更高要求，對多層次、多類型電力市場的建設提出了更精細化的要求。

為促進新能源開發利用、不斷提升電力系統對新能源的承載能力，近年來國家發布了一系列相關政策，包括推動煤電靈活性改造、加快抽水蓄能與新型儲能建設、加快大型風電及光伏發電基地（下文簡稱為“風電光伏基地”）與跨區輸電通道建設、加快分布式新能源開發，以及加快全國統一電力市場及各類市場與綠電、綠證機制建設等，且已取得較好成效。從經濟社會、低碳目標、產業發展等多方面綜合來看，在未來較長時期內，中國風光發電并網裝機容量將保持大規模增長趨勢，國家也已啟動“十五五”規劃相關研究工作，未來還需要統籌好速度與質量、手段與成本之間的協同關系，實現可負擔與安全可靠的電力行業低碳高效轉型。本文對風光發電并網和消納情況、電網建設、市場化交易發展、新能源云平臺建設等現狀進行分析，對政策趨勢進行梳理，并對未來發展提出相關建議。

1" 風光發電并網的發展現狀

1.1" 并網和消納情況

1.1.1" 2023年是中國新能源裝機與電源結構發展的里程碑

2023年，中國風光發電并網裝機容量出現激增，二者合計年新增裝機容量達到2.9億kW；截至2023年底，二者合計的累計并網裝機容量達到10.5億kW，占全口徑發電累計并網裝機容量的36.0%，光伏發電和風電成為僅次于煤電（累計裝機容量為11.6億kW）的第2和第3大電源類型[1]。截至2023年底，中國全口徑發電并網裝機容量達到29.2億kW，人均發電裝機容量首次突破2 kW/人，達到2.1 kW/人[2]。2014—2023年風光發電累計并網裝機容量及其合計占比的變化情況如圖1所示。

1.1.2" 新能源利用率依然保持較高水平

2018年以來，在國家能源政策與發展規劃的引導下，經過電網企業、發電企業及行業的共同努力，風光發電的年新增并網裝機容量不斷創歷史新高，且利用率穩定保持在95%以上，對推動電力行業低碳轉型發揮了重要作用[3]。

2023年，中國跨區輸送電量為8497億kWh，比上年增長9.7%；其中，西北區域外送電量為3097億kWh，占跨區輸送電量的36.5%。同年，中國跨省輸送電量為1.85萬億kWh，同比增長7.2%[4]。2023年，通過進一步提升新能源跨區輸送能力、擴大參與電力市場交易規模、優化電網調度運行方式，以及加強煤電靈活性改造、多環節配置儲能等手段，不斷挖潛電力系統的新能源消納能力，中國的風電利用率達到97.3%，光伏發電利用率達到98%[5]。2023年，并網風電利用小時數為2225 h，同比提高了7 h；并網太陽能發電利用小時數為1286 h，同比降低了54 h。

1.1.3" 分布式光伏并網裝機容量呈現高速增長，中東部省份消納問題逐步凸顯

在國家政策支持、建設成本下降等因素推動下，中國分布式光伏裝機呈現快速增長態勢。截至2023年底，全國分布式光伏累計并網裝機容量達到2.54億kW，占光伏發電累計并網裝機容量的41.8%，2021—2023年間的平均增速達到54%。從區域分布來看，中國分布式光伏并網裝機容量主要分布在山東省、河南省、江蘇省、浙省江、河北省等中東部地區，5省合計裝機容量占全國分布式光伏累計并網裝機容量的59%，各省裝機容量占其電源總裝機容量的比重在15.5%～22.3%之間。從項目類型來看，分布式光伏主要分為工商業分布式光伏和戶用光伏，其中，戶用光伏的累計并網裝機容量為1.16億kW，占全國分布式光伏累計并網裝機容量的45.5%。截至2023年底，中國主要省份的分布式光伏累計并網裝機容量如圖2所示。

但隨著分布式光伏滲透率的快速提升，山東省、河南省等地區已出現配變反向重過載、電壓越上限等影響配電網安全運行的問題[6]。根據山東省能源局發布的《關于發布分布式光伏接入電

網承載力評估結果的公告》（魯能源公告[2023]第16號）[7]，在山東省136個縣（市、區）中，2024年有53個縣（市、區）的低壓配網接網預警等級為“受限”，43個縣（市、區）的低壓配網接網預警等級為“一般”。

1.2" 電網建設

1.2.1" 輸變電容量持續增長，跨區輸電工程建設進一步加快

根據中國電力企業聯合會發布的《全國電力工業統計快報》[1]，2023年，中國新增220 kV及以上等級輸電線路的長度為4.06萬km，同比增長4.6%；新增220 kV及以上等級公用變電設備容量為2.91億kVA，其中，直流部分為1752萬kVA，交流部分為2.73億kVA。截至2023年底，國家電網有限公司累計建成35項特高壓工程，其中19項為交流，16項為直流。2023年全年投產包括駐馬店—武漢1000 kV特高壓交流工程在內的6項特高壓工程。2024年，將有武漢—南昌特高壓交流工程、川渝1000 kV特高壓交流工程等6項工程建成投運[8-9]。

1.2.2" 電網投資穩步增長，但與電源投資規模的差距逐步拉大

2023年，中國電力工程完成投資總額約為1.5萬億元。其中，電源工程完成投資額約為9675億元，占電力工程完成投資總額的64.7%，同比增長30.1%；電源工程中，太陽能發電工程和風電工程的完成投資額分別增長了38.7%和27.5%。電網工程完成投資額約為5275億元，占電力工程完成投資總額的35.3%，同比增長5.4%；其中110 kV及以下等級電網工程的完成投資額占電網工程完成投資額的比重達到55.0%[2]。2015—2023年中國電源工程和電網工程的完成投資額情況如圖3所示。

從圖3可以看出：2020年是個“分水嶺”，在2020年前，電源工程完成投資額小于電網工程完成投資額；而從2020年開始，電源工程完成投資額不僅超過了電網工程完成投資額，且二者差額呈現快速拉大趨勢，這也與2020年以來風光發電并網裝機容量快速增長相對應。

1.3" 市場化交易發展

1.3.1" 市場化交易電量占全社會用電量的比重超過60%

隨著中國電力市場化改革的深入和市場建設的持續推進，市場化交易電量在2020年后出現了大幅增長。2023年，全國各電力交易中心累計組織完成市場化交易電量達5.67萬億kWh，是2016年的5倍，同比增長7.9%，占全社會用電量的比重為61.4%[4]。其中，中長期電力直接交易電量為4.43萬億kWh，占總市場化交易電量的78%，是市場化交易的主體。

1.3.2" 新能源市場化交易電量快速增長

為支持新能源參與電力市場，省內電力市場因地制宜，完善分時段交易機制，適應新能源及靈活調節資源的短期市場交易需求，實現按工作日連續開市；依托省間中長期電力市場，以省間輸電通道剩余空間及送出省送電能力為邊界，開展省間多通道集中競價周交易結算試運行，最大限度地挖掘省間新能源送電能力。2023年，新能源市場化交易電量達到6845億kWh[10]，是2020年的5.2倍，占新能源總發電量的47.3%，占總市場化交易電量的12%。

2016—2023年中國市場化交易電量及其在全社會用電量的占比情況如圖4所示。

1.4" 新能源云平臺建設

隨著風電、光伏發電等新能源并網裝機容量的占比快速增長，由于此類電源的單機容量多為兆瓦級及以下，與煤電、水電、核電等傳統電源百萬千瓦級的最大單機容量相比，電力系統接入的機組數量、控制參數及參與者呈千百倍的增長。因此，加快數字化、信息化、智能化技術在電力系統中的應用已成為構建新型電力系統與新型電網的必然選擇。

為加快推進數字革命與能源革命融合發展，國家電網有限公司創新打造了新型能源數字經濟平臺——新能源云。該平臺依托電網核心業務的主要環節，連接供給側和消費側，拓展到全產業鏈，搭建了聚合政府、行業智庫、設備廠商、發電企業、電網企業、用能企業、廣大用戶等在內的新能源生態圈，打造“共創、共建、共享”價值創造體系，規劃建設了環境承載、資源分布、規劃計劃、廠商用戶、電源企業、電網服務、用電客戶、電價補貼、供需預測、儲能服務、消納計算、技術咨詢、法規政策、輔助決策、碳中和支撐服務15個子平臺，為國家機構、科研院所、新能源企業及社會大眾提供新能源規劃設計、建站選址、接入并網、補貼結算、監測運維、能源資訊、數據分析等便捷化、智能化、定制化服務，是具備“橫向協同、縱向貫通”和“全環節、全貫通、全覆蓋、全生態、全場景”特點的開放服務體系。截至2023年底，新能源云平臺已接入新能源場站超過530萬座，裝機容量達8.6億kW，服務各類企業1.6萬余家[11]。

新能源云平臺的總體設計框架如圖5所示。

2" 風光發電并網政策發展趨勢

2.1" 加快大型風電光伏基地建設

為實現碳達峰、碳中和目標，未來中國還需要大幅提升風光發電并網裝機規模[12]。中國優質的風電和光伏發電技術可開發資源分別主要分布在“三北”地區（即華北、西北、東北地區）和西北地區，通過集中開發方式將風光發電接入電力系統主網，或通過特高壓工程遠距離輸送至電力負荷中心地區，具有規模大、經濟性好、易于集中配置調節資源和優化調度運行等優點，是中國新能源開發利用的重點方式。

2021年11月，國家發展改革委辦公廳、國家能源局綜合司印發了《第一批以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點的大型風電光伏基地建設項目清單的通知》（發改辦能源[2021]926號），計劃在內蒙古自治區、青海省、甘肅省、陜西省等19個地區建設總裝機規模為9705萬kW的大型風電光伏基地。2022年2月，國家發展改革委、國家能源局發布了《關于印發〈以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點的大型風電光伏基地規劃布局方案〉的通知》（發改基礎[2022]195號），規劃建設以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點的大型風電光伏基地，到2030年總裝機容量將達到4.55億kW。此外，在《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》（發改能源[2022]206號）、《關于促進新時代新能源高質量發展實施方案的通知》（國辦函[2022]39號）、《“十四五”可再生能源發展規劃》、《“十四五”現代能源體系規劃》等多個文件中，都提到了“以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點，加快推進大型風電、光伏發電基地建設”“優化推進西部和北部地區陸上風電和光伏發電基地化開發”“在‘三北’地區優化推動風電和光伏發電基地化規模化開發”。

到2023年4月底，第1批裝機容量為9705萬kW的大型風電光伏基地項目已全面開工，部分項目已建成投產；第2批3048萬kW大型風電光伏基地項目已陸續開工；第3批大型風電光伏基地項目清單已正式印發實施。

2.2" 推行新能源配置儲能

通過配置儲能，就地控制和優化風電和光伏發電出力的波動性、間歇性問題，對提升新能源發電的系統接納能力、降低系統發展成本（例如：配套靈活性電源、電網改造等相應增加的成本）具有重要作用和價值，已成為國內外推進新能源大規模發展的重要技術路線。

2021年7月，國家發展改革委、國家能源局發布了《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》（發改能源規[2021]1051號），要求大力推進電源側儲能項目建設，布局一批配置儲能的系統友好型新能源電站項目，以及探索分布式新能源與儲能融合發展的新場景。2022年1月，國家發展改革委、國家能源局發布了《“十四五”新型儲能發展實施方案》，要求加大力度發展電源側新型儲能，在新能源資源富集地區，例如：內蒙古自治區、新疆維吾爾自治區、甘肅省、青海省等，以及其他新能源高滲透率地區，重點布局一批配置合理新型儲能的系統友好型新能源電站。2023年5月，國家能源局批準實施NB/T 11194—2023《新能源基地送電配置新型儲能規劃技術導則》，用于指導新能源基地跨省區送電配置的新型儲能規劃。到2023年底，全國共有28個省（自治區）發布了新能源配置儲能的政策，其中23個省（自治區）明確規定新能源配置儲能的比例在5%～30%之間、儲能時長為1～4 h[13]。河北省、山東省、河南省、江蘇省、浙江省、湖北省、廣東省、江西省等地區出臺了分布式光伏配置新型儲能的政策，鼓勵工商業、用戶分布式光伏通過自建、共建或租賃等方式配置一定比例的儲能，緩解電壓越限、配變電設備重過載、潮流大規模反送等安全運行問題，提升電網對分布式光伏接入的承載能力，保障新能源高效消納利用。

2.3" 推動配電網高質量發展

隨著越來越多的分布式光伏、分散式風電、分布式儲能、充電樁等發、儲、充設備接入配電網，以及微電網/綜合能源系統、電力需求響應、虛擬電廠等電力新業態的涌現，配電網的發展模式與功能形態都將發生重大改變，高質量發展已成為配電網應對未來錯綜復雜形勢的基本要求[14]。2023年6月，國家能源局綜合司發布了《關于印發開展分布式光伏接入電網承載力及提升措施評估試點工作的通知》（國能綜通新能[2023]74號）[15]，提出“著力解決分布式光伏接網受限等問題，擬在全國范圍選取部分典型省份開展分布式光伏接入電網承載力及提升措施評估試點工作”。2024年2月，國家發展改革委，國家能源局印發《關于新形勢下配電網高質量發展的指導意見》（發改能源[2024]187號）[16]，提出“在增強保供能力的基礎上，推動配電網在形態上從傳統的‘無源’單向輻射網絡向‘有源’雙向交互系統轉變，在功能上從單一供配電服務主體向源網荷儲資源高效配置平臺轉變。到2025年，配電網網架結構更加堅強清晰，供配電能力合理充裕；配電網承載力和靈活性顯著提升，具備5億kW左右分布式新能源、1200萬臺左右充電樁接入能力”。

2.4" 加快推進新能源入市

新能源參與電力市場交易，以市場機制和手段優化各類電源運行、靈活性資源配置，實現清潔電量、安全容量、靈活資源等不同價值的有機協同，是激發各類主體積極性、高效構建新型電力系統的重要選擇。2022年1月，國家發展改革委、國家能源局印發《關于加快建設全國統一電力市場體系的指導意見》（發改體改[2022]118號）[17]，提出“到2025年，全國統一電力市場體系初步建成，國家市場與省（區、市）/區域市場協同運行，電力中長期、現貨、輔助服務市場一體化設計、聯合運營，跨省跨區資源市場化配置和綠色電力交易規模顯著提高，有利于新能源、儲能等發展的市場交易和價格機制初步形成。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（區、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”的總體目標。2023年10月，國家發展改革委辦公廳、國家能源局綜合司印發《關于進一步加快電力現貨市場建設工作的通知》（發改辦體改[2023]813號）[18]，提出“分布式新能源裝機占比較高的地區，推動分布式新能源上網電量參與市場，探索參與市場的有效機制”。

目前，內蒙古自治區、河南省、四川省、山東省等地區紛紛推動新能源（包括分布式光伏）電量參與電力市場交易。2024年5月，國家能源局發布《關于做好新能源消納工作 保障新能源高質量發展的通知》（國能發電力[2024]44號）[19]，指出應充分發揮電力市場機制作用，提出“加快建設與新能源特性相適應的電力市場機制。優化省間電力交易機制，根據合同約定，允許送電方在受端省份電價較低時段，通過采購受端省份新能源電量完成送電計劃。加快電力現貨市場建設，進一步推動新能源參與電力市場。打破省間壁壘，不得限制跨省新能源交易。探索分布式新能源通過聚合代理等方式有序公平參與市場交易。建立健全區域電力市場，優化區域內省間錯峰互濟空間和資源共享能力”。

3" 發展建議

3.1" 加強規劃協同

隨著中國風電、光伏發電裝機進入超大規模、多類復合型增長階段（例如：年新增裝機容量超過2億kW，大型發電基地與分布式發電形式并舉等），新型儲能也步入了爆發式增長階段（2024年第1季度投運容量超過3500萬kW）。未來在“雙碳”與經濟承受力、保供與消納等多目標約束下，需要統籌考慮各地區的新能源資源條件、產業發展與負荷增長等因素，加強國家與地方、能源與電力、新能源與其他電源、電源與電網等各級、各類規劃的銜接協同，合理優化新能源發展規模、布局、時序，實現“源網荷儲”協調發展。

3.2" 制定和完善并網技術標準

“雙碳”目標下，一方面分布式新能源分布零散但大規模并網，另一方面出現了“源網荷儲”一體化、綜合能源系統、負荷聚合、虛擬電廠等多種電力新業態，以及構網型并網技術（例如：儲能、新能源等）加快示范建設，大幅增加了配電網規劃建設與安全運行的復雜性。未來，亟需結合各種技術與電力新業態發展，前瞻性的制定與完善相關并網技術標準，以標準引導和促進新能源產業與新型電力系統的規范發展。

3.3" 加強分布式新能源“四可”能力建設

預計到2025年底，中國分布式光伏累計并網裝機容量將實現翻番，并將配置大量的分布式儲能，這些將給配電網的負荷預測、規劃建設、調度運行等帶來巨大影響。未來需要結合各地區分布式新能源的發展及其參與系統調峰與電力市場運行等情況，加強可觀、可測、可調、可控“四可”能力建設，提升配電網的透明度，為實現分布式新能源與配電網的安全、可靠、高效運行提供基礎系統支撐。

3.4" 加快完善分布式新能源參與電力市場交易機制建設

分布式新能源參與電力市場交易已成為大勢所趨，也是實現以市場手段引導分布式新能源合理有序發展的重要方式。未來需要進一步建立健全適應各類分布式新能源的電力市場交易機制，研究并明確分布式新能源參與電力市場交易的準入條件和資質要求，以及參與電力市場交易的相關權利義務。推動各類分布式新能源統一納入省級交易平臺，有序、規范參與電力市場交易，與集中式新能源同等權責分攤電力輔助服務等相關費用，確保電力市場主體公平。

4" 結論

為實現碳達峰、碳中和目標，資源潛力大、技術進步快和成本下降快的光伏發電和風電已成為近中期新能源發展的主力，二者的裝機容量與發電量占比快速提升，已成為中國第2和第3大電源類型。多方研究表明，要實現碳中和，預計2060年風光發電累計并網裝機容量將達到50億kW以上，未來發展需求巨大。但由于風光發電出力“靠天吃飯”的特點，也決定了未來電力系統中依然需要保持超大規模的常規電源和調節電源[20]，將使電力系統備用冗余不斷增大。

總體來看，要保持風光發電裝機的躍升式增長態勢，未來機遇與挑戰并存，需要統籌優化利用好政策、技術、市場、商業模式等各類資源和手段，全面提升電力系統對新能源發展的承載能力。

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CURRENT STATES AND RECOMMENDATIONS FOR GRID INTEGRATION OF NEW ENERGY IN CHINA

Zhang Dong1，2，Feng Kaihui1，Shi Zhiyong1，Yu Qiuxia3

（1. State Grid Energy Research Institute Co.，Ltd.，Beijing 102209，China；

2. Chine renewable energy society，renewable energy grid integration committee，Beijing 102209，China；

3. State Grid Corporation of China，Beijing 100031，China）

Abstract：Achieving the goals of emission peak and carbon neutrality，building a new type of power system and establishing a new energy system require expanding the development and utilization scale of new energy sources，primarily wind and solar energy. Grid integration is a key link for the efficient utilization of wind and solar power generation. In recent years，the government has introduced a series of policies to guide the construction of a new type of power system. Power grid companies have actively supported the development of new energy by continuously strengthening the construction of new power grid. The current state and policy trends of grid integration for wind and solar power have been reviewed and analyzed in this paper，with suggestions proposed to promote new energy grid integration under future conditions. In 2023，China's grid integration installed capacity of wind and PV power surged，utilization rates remained high，market-based transaction volumes grew rapidly，and the construction of the new energy cloud platform achieved significant success. At the same time，new energy policies are trending towards accelerating the construction of large wind and PV power bases，promoting the integration of new energy with energy storage，advancing the high-quality development of distribution networks，and speeding up the full market transaction of new energy. Overall，opportunities and challenges coexist in the development of grid integration of wind and PV power. How to coordinate and optimize the use of various recourses and tools such as policies，technologies，markets，and business models to comprehensively enhance the power system's hosting capacity for new energy development is the key to build a new type of power system effectively and efficiently.

Keywords：new energy；wind power；PV power generation；grid integration development；supply security and consumption；power grid hosting capacity

收稿日期：2024-06-05

通信作者：張棟（1974—），男，博士、正高級工程師，主要從事能源轉型、新能源消納等方面的研究。xtsa@163.com