新能源快速發展背景下甘肅電力供需問題研究

近年來，隨著國家“雙碳”戰略的實施，甘肅新能源裝機和發電快速增長，新能源已成為電力供應體系的關鍵構成部分。同時，這一變化對電力供需平衡帶來的挑戰也在持續顯現。一方面，甘肅地處西北地區，電力消費水平相對較低，隨著新能源裝機容量的快速增長，電網接入和消納能力面臨壓力。另一方面，新能源的間歇性和波動性導致發電穩定性不足，容易在需求高峰期或天氣異常的情況下出現供電不足。從安全穩定、技術、經濟及體制等層面分析，造成這些挑戰的主要問題在于發電端與網端的頻率匹配難題、低壓并網受限及電力調節能力不足;現有技術機理無法適應新型電力系統的需求，尤其在碳減排技術、發電預測誤差等方面存在缺陷;新能源發電雖邊際成本低、但系統整體成本高，電力生產成本調整滯后;電力系統管理成本居高不下，市場交易機制缺乏彈性，相關政策還不夠完善。針對這些問題，甘肅應在持續優化電力結構的同時，重點完善電網功能，統籌推進接網工程，提升電網調度靈活性，發展新型儲能技術，推動電力需求側管理，鼓勵工業用電和電動汽車等新型電力消費。同時，完善電力市場機制，積極促進“源—網—荷—儲—數—碳”系統協同，推動構建更加健全、高效且穩定的新能源電力發展生態系統。

我國積極響應《巴黎協定》的號召，致力于應對氣候變化，并設定了到2030年二氧化碳排放達峰、2060年實現碳中和的目標。為實現這一宏偉目標，能源結構的低碳轉型成為關鍵，而電力行業的轉型尤為核心。電力系統在能源鏈中處于關鍵位置，既要支持清潔能源的整合，也需滿足多元化的能源需求，構建能夠支持多種能源交互轉換的現代能源體系。

一、甘肅電力供需現狀

在中國各個省份中，甘肅憑借豐富的風能和光伏資源，在新能源轉型過程中展現出得天獨厚的優勢。

電力供應方面，近年來，甘肅大力發展風電和光伏發電，并已建成多個大型新能源發電基地。截至2025年4月，全省發電裝機容量10388.74萬千瓦，同比增長 14.72% ，其中新能源裝機6688.65萬千瓦，占比 64.4% 。太陽能、風電成為省內第一、二大電源。在全國范圍內，甘肅的新能源裝機占比處于領先地位。

電力需求方面，2024年，甘肅規模以上工業發電量2075.5億千瓦時。其中，火力發電量1075.3億千瓦時，占總發電量的主要部分；水電317.9億千瓦時、風電443.2億千瓦時、光伏發電239.1億千瓦時。甘肅省的新能源發電在總發電結構中占據了重要地位，并且未來這一占比預計還將進一步提升。

二、甘肅電力供需面臨的主要問題

盡管甘肅在新能源領域具有顯著優勢，但其電力供需平衡仍面臨諸多挑戰。一方面，新能源的間歇性和波動性導致發電穩定性不足，容易在需求高峰期或天氣異常的情況下出現供電不足。另一方面，甘肅地處西北地區，電力消費水平相對較低，隨著新能源裝機容量的快速增長，甘肅電網的接入和消納能力面臨壓力。從供電可靠性方面的表現看，甘肅用戶平均停電時長在2018至2022年間呈現波動趨勢，2020年停電時長最低，而2021年停電時長有所增加，2022年略有下降。同樣，用戶平均停電頻率也隨著年份變化有所波動，2021年停電頻率達到峰值，隨后在2022年有所改善。

在新能源快速發展的背景下，影響電力系統供需平衡的因素有多個方面。

（一）安全性和穩定性問題

① 發電端與網端頻率匹配存在固有難題。由于光伏和風電發電量極大依賴自然條件，如太陽輻射強度和風速變化，因此其發電輸出波動性極強。這種波動加大了調頻的難度，尤其在風速或日照條件劇烈變化時，發電端的頻率波動可能與電網端的需求大相徑庭。為應對這種挑戰，電網需要花費大量資源和技術進行調頻操作，確保電力頻率的平穩匹配。這不僅增加了運營成本，也對系統的穩定性構成了威脅。

圖2甘肅全社會用電量及增速

② 低壓并網問題和電力調節能力弱。在新能源并網時，常常面臨電壓不匹配的問題。具體而言，分布式發電設施的輸出電壓與電網電壓不匹配，可能導致并網區域出現低壓問題，從而影響系統的穩定性。尤其在一些較為偏遠的地區，電網設施并未完全適應大規模新能源發電的接入需求，從而造成并網時的電壓波動難以控制。甘肅電網調節能力有限，尤其在電力負荷調節、頻率調節和電壓控i存在短板。

③ 發用供需不匹配。新能源發電的間歇性和不可預測性意味著在一些時段供電充足，而在其他時段則供電短缺。這種供需不匹配現象不僅影響電力的穩定性，還可能導致過剩的電能無法及時利用，最終被浪費掉。

圖32018至2022年甘肅供電可靠性分析

（二）技術性問題

① 現有技術機理無法適應新型電力系統。在現有系統結構及技術水平下，電網對于新能源承載規模在 55% 左右的上限水平，遠低于 80% 的期望值，需要創新穩定性理論、重構電網架構、研發運行控制技術，以支撐新型電力系統穩定運行。

② 電力系統碳減排技術欠缺。雖然風電和光伏等新能源本身具有低碳屬性，但在整體電力系統中，如何通過提高電網的節能效率來進一步降低碳排放，仍有很大的改進空間。此外，碳交易機制和電力市場的耦合機制尚未完全建立，使得電網在碳減排過程中的潛力未得到充分發揮。

③ 新能源發電功率預測誤差較大。適應新能源消納需要的電網調度運行新機制尚未建立，現有信息化手段不能充分滿足新能源功率預測與控制、可控負荷與新能源互動等需要，多能協調控制技術、新能源實時調度技術、送電功率靈活調節技術等新能源消納平衡技術亟待加強。

（三）經濟性問題

① 新能源發電邊際成本低、系統成本高。風能和太陽能發電具有顯著的低邊際成本優勢，然而，為了確保供電的連續性和電網的穩定性，必須投資昂貴的電網調節設施以及儲能系統，這些設施能夠在新能源發電不足時及時填補空缺，或者在過剩時將電力存儲以備后用，這導致整個系統的總體成本反而變得相對較高。

② 煤炭價格與電力供應聯動機制尚未建立。雖然新能源的比例不斷上升，但煤炭發電仍是當前保障電力供應穩定的基礎。由于煤炭市場價格波動比較頻繁，而電力生產成本的聯動調整相對滯后，當煤價上漲推高電力生產成本，電力價格無法及時反映這一變化時，易引起電力企業利潤空間縮小和市場運行不穩定。

③ 較少考慮用能端電力使用的經濟效益問題。電力用戶更關注電力價格的穩定性和經濟性，但由于新能源發電的成本較高，且缺乏有效的市場機制和政策支持，導致綠電價格偏高，進一步加劇了綠電消納不足的問題。

（四）體制性問題

① 電力系統利益龐雜，管理成本高。由于受政策鼓勵、市場潛力大、門檻相對較低、建設周期短，大量投資者涌入新能源發電領域，但也出現了資源配置的隨意性。利益主體龐雜交織，意味著需要隨時平衡多種能源互補的情景，加大了多目標協同難度，抬升了管理成本。

② 政策機制不完善。當前，我國電力市場化改革與可再生能源配額交易、綠色電力交易尚處于逐漸完善階段，甘肅適應新能源參與的多時間尺度的電力市場還不健全，優先發電保障和市場化交易的銜接還不夠充分，市場化機制、政策工具的優勢互補作用還沒有充分發揮。

③ 市場交易制度缺乏彈性。目前的電力市場較少考慮建立面向電力保供的輔助服務市場，也缺少電力市場需求評估體系，導致市場交易制度彈性不足。

三、國內外可借鑒的典型經驗

國外典型案例：德國是全球可再生能源轉型的先行者，2022年德國可再生能源占全部終端能源消費的 20.4% ，與1990年相比，能效提升了近30% ，溫室氣體排放減少 40.4% ，其轉型經驗受到國際社會高度關注。德國能源轉型經驗主要體現在以下幾個方面： ① 建立健全法律體系，確保能源轉型具有約束力。自1991年《電力供應法》始，德國立法推動可再生能源發展，出臺《可再生能源法》并多次修訂，確立上網電價等激勵政策，促進非水電類可再生能源增長。后續通過《減少煤炭發電法》《可再生能源法修正案》及《氣候保護法》，明確退煤期限、提高可再生能源占比及碳中和目標。最新《可再生能源法》修正案則詳述未來規劃，要求2035年實現電力凈零排放。 ② 成立煤炭委員會，明確退煤相關舉措。該委員會從五個維度細化了退煤措施，包括逐步淘汰煤炭、助力傳統采礦區的經濟轉型、推動電力系統的現代化、減輕受影響群體的困境以及實施監測和調整措施，并明確了與退煤相關的財政支持政策。 ③ 充分利用電力市場這只無形的手激發活力。德國電力市場視電力為商品，體現其價值與使用價值。生產者通過銷售電力獲得回報，消費者則支付對應費用，市場競爭機制基于需求統一出清，按邊際成本排序，其中可再生能源邊際成本最低，煤電、燃氣發電較高。

國內典型案例：福建的核電裝機比例高居全國首位，達到 14.6% ，而海上風電的運行效率也遠超全國平均水平，平均利用小時數高達3800小時。此外，福建的抽水蓄能資源開發潛力巨大，總資源量超過3800萬千瓦，足以實現省內電力電量的自我平衡，并有盈余電力支援周邊省份。國網福建電力成功推動了數字技術與能源技術的深度融合，創新應用了一系列數字化成果。例如，利用“人工智能 + 工業物聯網\"技術，福建首創了電網“一鍵順控\"操作新模式，顯著提升了調控操作的智能化水平和安全管控能力。同時，福建已初步形成低碳產業集群，培育了寧德鋰電池生產基地、福清三峽海上風電產業園等低碳產業鏈，為綠色發展奠定了堅實的基礎。

四、解決電力供需問題的重點任務及關鍵舉措

（一）落實“雙碳”任務部署，助力實現清潔低碳發展

措施一：優化電網規劃布局，確保新能源發電項自與電網建設同步推進。加快配套電網工程建設，提升電網接納和送出能力，為新能源發電提供有力支撐。簡化審批流程，開辟“綠色通道”，對新能源配套電網工程項目減少審批環節和時間，確保項目及時落地實施。

措施二：加大分布式光伏建設力度，提升光伏發電效率和并網能力。通過技術創新和智能化管理，優化光伏系統設計和運維，確保分布式光伏在保障電力供應的同時，實現清潔低碳發展。建設“分布式儲能 + 云儲能\"示范區，探索儲能技術在分布式光伏領域的應用。

措施三：實現電源接網服務“一網辦理”“云上流轉”。建立新能源并網一站式服務平臺，實現電源接網服務的“一網辦理”。同時，利用云計算、大數據等技術，實現接網服務的“云上流轉”，進一步簡化審批流程，縮短并網周期。

（二）加快建設堅強電網，助力實現安全充裕發展

措施一：研究新能源發電的涉網特性，制定相關標準，挖掘新能源場站的動態有功、無功調節能力，提升其在電力系統中的調頻調壓能力，防范新能源大規模脫網可能引發的連鎖反應風險。針對特高壓直流受端近區電網的安全穩定問題，開展特高壓交直流混聯電網安全運行科研，包括加強主網架結構，使之與直流容量、規模相匹配，提升交直流仿真技術，為特高壓電網的安全運行提供有力支撐。修訂穩定計算標準，優化系統運行控制策略，以應對新出現的電網安全穩定威脅，阻斷可能引發的連鎖反應。

措施二：優化電網投資結構。重點加強主干電網、城鄉電網和新能源接入電網的建設，優化省內網架結構，提高電網輸電能力和供電可靠性，通過加強電網互聯互通，實現資源優化配置和電力余缺互濟。

措施三：提升安全運行水平。堅持“建管并重”，嚴守電力系統預防控制措施、緊急控制措施和防止事故擴大措施“三道防線”，加強特高壓等重要通道設備運維，守牢大電網安全生命線。建立健全電網管理制度和運維機制，加強設備的巡視、檢修和試驗工作，及時發現并處理設備缺陷和故障，確保電網建設的成果能夠得到有效利用和長期保持。

（三）提升資源配置效率，助力實現經濟高效發展

措施一：積極融入全國統一電力市場建設，廣泛參與跨省區電力交易，拓寬電力市場范圍，實現電力資源的優化配置。推動提升新能源參與電力市場比例，通過完善電力市場交易規則，鼓勵新能源發電企業參與現貨市場、輔助服務市場等電力市場各類交易，保障其公平參與市場交易權益。加強新能源發電的預測和調度管理，提高其在電力市場中的競爭力。完善能源清潔低碳轉型的成本分擔機制，通過建立健全碳交易市場，使排放溫室氣體的企業承擔相應的成本，從而推動全社會公平承擔能源清潔低碳轉型的成本。

措施二：全力推動儲能規模化發展，拓展儲能應用場景。制定儲能發展規劃，明確甘肅未來儲能發展的目標和路徑。通過政策引導和財政支持，鼓勵企業加大儲能技術研發和產業化投入，推動儲能技術不斷創新和突破。加強儲能產業鏈上下游的協同合作，形成完整的儲能產業生態體系。拓展儲能應用場景，提高儲能系統利用率，除了傳統的電力系統調峰、調頻等應用場景外，探索儲能在新能源汽車充電站、數據中心備用電源、可再生能源微電網等領域的應用。積極推動“云儲能\"參與市場并享受獨立儲能政策，實現儲能資源的遠程監控和優化調度。

（四）構建多元供給格局，助力實現供需協同發展

措施一：推進甘肅電力供給側改革。深入落實國家電網公司與甘肅省委省政府簽署的合作協議，積極支持省內支撐電源發展，推動電源企業加強技術創新和產業升級，提高能源利用效率。提前開展規劃燃機、核電等接入系統方案的研究工作，通過深入分析電力市場需求和能源發展趨勢，制定科學合理的接入系統方案。

措施二：構建多元供給格局。通過發展可再生能源、優化傳統能源結構，以及引入外部能源等多種方式，形成多元化的能源供給體系。加強電網調度和運行管理，提高電網的靈活性和適應性，優化通道的輸電能力，以應對不同能源供給和需求的變化

措施三：深挖各類負荷資源，引導用戶參與系統調節。強化需求響應機制建設，通過制定和實施靈活的需求響應政策，包括直接負荷控制、可中斷負荷、需求側競價等多種方式，激勵用戶在電力高峰時段主動減少用電負荷，或在低谷時段增加用電。通過智能化改造和精細化管理，實現負荷的精準控制和優化調度。加強用戶參與系統調節的引導和培訓，提高用戶對電力供需平衡和節能用電的認識，增強其參與系統調節的意愿和能力。

（五）融合能源科技創新，助力實現靈活智能發展

措施一：加快甘肅省電力系統數字化轉型，利用5G技術的高速、低延遲特性，構建高效、可靠的電力通信網絡，為省內電力系統的數據采集、傳輸和處理提供強有力支持，實現電力設備的遠程監控和智能運維。利用深度學習、數據挖掘等技術，對省內電力系統的大量數據進行全局分析，挖掘出潛在的規律和趨勢，為智慧決策提供科學依據。

措施二：加快提升系統網絡化，打造\"互聯共享、全域賦能\"的能源工業互聯網生態體系。推動省內能源工業互聯網平臺建設，提供數據分析、預測優化等數字化服務，助力企業智能化轉型。