中國儲能網訊：國網近期宣布2022年電網投資5012億（電網投資口徑），首次突破5000億關口，同比增長8.84%，創(chuàng)歷史新高。2021年國網規(guī)劃電網投資4730億元，2022年規(guī)劃同比增長約6%，整體呈現穩(wěn)增長的趨勢。
“十四五”期間，國家電網計劃投入3500億美元（約合2.23萬億元）。南網規(guī)劃“十四五”期間，電網建設將投資約6700億元，同比“十三五”提升36%。兩大電網公司“十四五”期間電網投資額超過2.9萬億元，較“十三五”全國電網投資高出13%。
除了整體投資額穩(wěn)增長外，更重要的是結構性的變化，未來新型電力系統是建設的主要方向。下面華爾街見聞·見智研究就給大家深度解讀什么是新型電力系統。
本文看點
1、什么是新型電力系統？與傳統電力系統的區(qū)別？
2、新型電力系統如何運轉?
3、“源-網-荷-儲”是如何協調運作的？
01、何為新型電力系統？
關于新型電力系統目前并沒有一個明確的官方統一定義，但是與傳統電力系統相比，新型電力系統的“新”主要表現為以下幾個方面：
第一、電源結構由可控連續(xù)出力的煤電裝機占主導，向強不確定性、弱可控性出力的新能源發(fā)電裝機占主導轉變。
第二、負荷特性由傳統的剛性，純消費性向柔性、生產與消費兼具型改變。
第三、電網形態(tài)方面，傳統電力系統是單向逐級輸電為主，新型的包括交直流混聯大電網、微電網、局部直流電網和可調節(jié)負荷的能源互聯網。
第四、運行特性的轉變，傳統電網是由“源隨荷動”的實時平衡模式，大電網一體化控制模式。新型電力系統是向“源網荷儲”協同互動的非完全實時平衡模式，大電網與微電網協同控制模式轉變。
新型電力系統基本五大特征是清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動。2021年3月15日，習近平總書記主持召開中央財經委員會第九次會議，提出深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統，新型電力系統的概念便是基于這樣的背景誕生。
簡而言之，新型電力系統需要清潔化、低碳化、智能化。新型電力系統實際上是我國傳統電力系統的升級。只不過升級的維度比較寬泛，既包括供給側、又包括用電側、電網測以及全系統的全面升級。
為什么我國電力系統要轉型？
因為傳統電力行業(yè)主要是以火電為主，電力行業(yè)CO2的排放量占據我國CO2總排放量的四成左右，其次排放CO2較多的是工業(yè)、建筑和交運，電力行業(yè)占比是最高的；所以要實現“3060”的雙碳目標，電力行業(yè)自然要轉型。
新型電力系統更著重強調的是以“新能源”為主體，要大幅提升光伏、風電等新能源發(fā)電的比例，核心是高比例可再生能源疊加高比例電力電子設備。
從各類電源新增裝機容量看，風電和太陽能發(fā)電占比逐年提升，尤其2020年增長迅速，截至2020年底火電在我國總電力裝機中占比高達57%，預計從十四五開始，新能源裝機占比將持續(xù)上移。2020年我國太陽能裝機占比11%，風電裝機占比13%，水電裝機占比17%，核電裝機占比2%。
建設新型電力系統最終是為了實現電力系統脫碳，以實現在2035年左右新能源在總裝機中占比超50%，2045年新能源發(fā)電在總發(fā)電量中占比超過50%的目標。
圖：各類型電源新增裝機容量（GW）
資料來源：中電聯，東北證券
所以事實上，新型電力系統運作的一切模式，本質都是為了更好的積極適應高比例可再生能源的發(fā)展趨勢，進而提升終端電氣化率，更好支持溫室氣體減排。
02、新型電力系統如何運轉？
新型電力系統的運轉主要圍繞以下幾個方面:
第一、新能源逐步是裝機的主體；第二、終端能源消費高度電氣化；第三、實現新能源高效開發(fā)利用和各類負荷友好接入。第四、電力系統運行機理的變革。
電力系統整體可以分為發(fā)電、輸電、變電、配電、售電、調度六大環(huán)節(jié)。
以前電力系統運轉模式主要是火電、水電、核電等大電源通過升壓接入大電網、然后通過高壓、特高壓等輸電方式完成電力輸送過程，然后再通過降壓將電能輸送到負荷端，也就是“源隨荷動”的傳統運作模式。
但是新型電力系統發(fā)電側重主體發(fā)生變化了，以后要以光伏和風電等新能源發(fā)電為主，這樣就會從原來集中式電源模式變成“集中和分布式”共同發(fā)展的模式。同時由于光伏和風電具有波動性、間歇性和隨機性的特點，所以儲能在新型電力系統的運作中就變得尤為重要。所以新型電力系統就是要建立“源網荷儲”的運作模式，也就是電源、電網、負荷、儲能各環(huán)節(jié)協調互動，實現安全穩(wěn)定的運行。
03、“源-網-荷-儲”是如何協調運作的？
1、能源輸送要求主網、配網、儲能協調發(fā)展
主網端
“源”端未來將實現以風電、光伏等新能源發(fā)電為主體，火電等為輔助的發(fā)電格局。而我國由于能源和負荷分布不均的問題，西北地區(qū)主要是資源集中區(qū)，而負荷區(qū)主要在中東部長三角地帶，風光等新能源電站很多也分布在西北地區(qū)，這樣在能源的輸送方面就需要加大特高壓的建設，也就是在保持風光發(fā)電就地消納的同時，加快輸電主干通道的建設以及省間的互聯互通水平，近期國網也發(fā)布了“十四五”特高建設等一系列文件，我們之前在文章《國網“十四五”特高壓加速，一文帶你讀懂特高壓》中詳細對特高壓進行了解讀。加強特高壓建設有助于發(fā)揮大電網對清潔能源的配置作用。
配網端
“網”端主要指配網。先說下什么是配網？配網就是從輸電網或者地區(qū)發(fā)電廠接受電能后，通過配電設施就地或逐級和用戶相連，并向用戶分配電能的系統，包括城市配電網和農村配電網。
在新型電力系統中，配網方面需要擴容改造，以提高用電的可靠性，“十三五”期間我國已經加快配電網建設了，主要是以農網改造為主，到2020年我國主要配電網指標已經處于國際前列，配電自動化率已經達到90%。但是問題仍然頻出，比如夏季高溫天氣用電負荷高峰期，可能會出現局部電荒，廣東、安徽等地也執(zhí)行一些高峰限電和季節(jié)性尖峰電價的政策。而電荒主要也是因為配電網局部容量不足，以及省間電網互濟能力較低等電力市場機制性的原因。所以解決負荷高峰期缺電問題就要對配電網進行擴容改造升級，接一些局部微電網、儲能等辦法來解決。
除了電荒問題，終端電氣化的提升也帶來了配網的擴容需求。因為隨著新能源車市場份額的提升，也就是當私家車電動化的比例提升后，對居民區(qū)以及工業(yè)園區(qū)等的峰值負荷和負載率都會提升。其次，隨著分布式光伏等的普及，對配網運行的靈活性要求也更高，要提升信息化、智能化、自動化的水平。
說到配網，就要提到配網設備，配網設備主要包括一次和二次設備。傳統配電設備賽道是集中度比較低的，低壓電器產品同質化比較明顯，低端產品競爭較大，高端產品的供給主要還是施耐德、西門子、ABB等國外品牌。隨著未來物聯網和電力智能化的發(fā)展，配網的增量需求會集中在智能電網、電動車等領域，對產品的質量和穩(wěn)定性的要求會更高，目前我國低壓電器市場高端產品占比在20%左右，未來增量需求主要集中在高端產品方面，市場份額也會提升，也就是高端設備是由國產替代機會的。
儲能端
儲能是未來電力系統升級最關鍵的環(huán)節(jié)。風光等新能源發(fā)電具有不穩(wěn)定性，而電能又是時發(fā)時用的，很多時候發(fā)電高峰和用電高峰無法匹配，為了保證電力系統穩(wěn)定運行，就需要儲能調節(jié)，比如起到削峰填谷的作用。
圖：儲能的削峰填谷作用
資料來源：公開資料整理
眾所周知電能是瞬時的，理想狀態(tài)是發(fā)電負荷恰好匹配用電負荷，但實際情況往往不能滿足，用電側往往隨機性更大一些，當發(fā)電出力和系統負荷不平衡時，頻率將隨著改變，所以需要儲能。
儲能在發(fā)電側、輸配電側、用電側分別發(fā)揮的功能是不一樣的。發(fā)電側主要是做一些調峰調頻、并網等。在輸配電側主要是用于緩解電網阻塞、延緩輸配電設備擴容升級等。用電側主要包括工商業(yè)大儲能和戶用小儲能。在用電側主要是電力自發(fā)自用、峰谷價差套利、提升供電可靠性等。對應構建新型電力系統而言，儲能系統的進展直接決定了電力系統構建的進程和成果。
圖：儲能在電力系統中的應用
資料來源：派能科技招股說明書
2、融合新技術新模式，加速向信息智能化轉型
新型電力系統相對于傳統電力系統而言更加靈活，“源網荷儲”的界限需求也比較模糊，所以對靈活性荷多元化的需求更高，因為伴隨新能源發(fā)電占比的提升，電網波動性會增加，傳統數據分析已經不能滿足需求了，也就是說未來的電力系統會對數據采集、傳輸、處理、應用的需求會增加，所以數字化的要求會更高。信息數字化后繼續(xù)再向智能化進階。
目前電網信息化的進展在加速?！?020 年國網提出數字新基建以及十大重點任務，涵蓋電網云平臺、大數據中心、電力物聯網平臺、智慧能源服務平臺等信息化系統，以及5G、人工智能、區(qū)塊鏈等新技術的應用項目”。
智能電表需求會加大。供給是因為需求而產生，未來伴隨電力系統海量數據的處理，關于信息化的各個環(huán)節(jié)都會改進，那么采集類的計量裝置的需求就是智能電表了。智能電表在計量方式、算費方式、智能控制以及通訊應用方式等方面與普通電表都大有不同，準確來說已經不是傳統意義上的電能表了，為了適應智能電網、新能源的使用已經具備雙向數據通信等智能功能了。但因為智能電表制造壁壘比較低，市場是比較分散的。
綜合能源服務的重要性會日益凸顯。電力系統之所以改革主要背后核心原因是“碳中和以及碳達峰”的需要。所以在雙碳目標的驅動下，企業(yè)會更關注能耗指標的問題，而新型電力系統會提升能源服務來幫助企業(yè)有效應對能耗雙控、綠電的交易、碳資產管理等等。
整體而言，華爾街見聞·見智研究認為，新型電力系統是一個非常龐大而繁雜的工程、涉及到電力行業(yè)、交運行業(yè)、5G、物聯網等通信行業(yè)等方方面面，從上游的發(fā)電端要解決好如何從傳統的火電為主向風光等新能源發(fā)電為主的問題，傳輸方面要對特高壓交直流的建設進行合理布局，還要在配網側、儲能側進行更好的協調和配合，最后落地到用戶側。
同時在整個環(huán)節(jié)中要加強信息化建設，也就是5G、物聯網等新基建要更好的配合，所以整個工程還是非常龐大的，但是也必將是電力行業(yè)的未來發(fā)展方向。
且在新型電力系統的發(fā)展下，也必將給特高壓、儲能、電氣設備等賽道帶來新的機會。
