国外新能源高占比电力系统电力供应保障措施及启示

本文分析了新能源高占比对电力供应保障的挑战，并研究了德国、美国和日本等新能源发达国家在保障电力安全可靠供应方面的实践经验。研究发现，新能源高占比对电力供应保障主要带来五个方面的挑战：电力系统电力电子化趋势凸显、新能源有效容量低、新能源负荷支撑能力弱、负荷高峰保供应和负荷低谷保消纳的“两难”矛盾突出、新能源出力不确定性叠加对系统的弱支撑能力加重了极端天气下新能源高占比电力系统的脆弱性。国外新能源高占比国家在电力供应保障方面的主要经验和启示包括：

1. 德国：

   • 建立电力供应安全评估监测机制，及时预警能源转型带来的电力供应安全风险。
   • 依托欧洲同步电网和统一电力市场，发挥电网互联互通和跨国交易的重要支撑作用。
   • 保留一定的常规电源发电容量，发挥常规电源兜底保障作用。
   • 基于平衡组的电力行业管理机制，强化平衡组管理主体的平衡责任，降低系统平衡压力。

2. 美国：

   • 研究表明，未来新能源高占比电力系统平衡将呈现系统平衡备用需求增加、储能与需求侧资源成为平衡备用的主要提供者、加强电网建设提高跨区输电能力是实现新能源高占比的重要途径等特点。
   • 得州和加州采取了加强极端天气防御能力、完善电力应急事件监测预警体系、加快储能大规模配置等措施。

3. 日本：

   • 提出通过确保水电机组安全运行、维持同步电源运行、加装同步调相机等方式维持惯量水平。
   • 修改电网导则，提升新能源发电机组故障穿越能力，制定技术规范，对新能源发电提供调频、转动惯量等能力做出具体要求。
   • 完善电力市场设计，增设同步电源占比及容量价格，细化调频等交易品种，丰富交易时间尺度。
   • 开展虚拟同步机、虚拟同步实时控制等技术研发。

结合中国新能源发展和新型电力系统建设实际情况，提出以下建议：

• 持续加强电网互联互通，提升电网资源优化配置能力。
• 从供需双侧发力，发挥火电的基础支撑和兜底保障作用，强化需求侧管理。
• 充分发挥市场机制作用，优化电力市场总体设计，实现电力资源更大范围内共享互济。
• 建立安全监测预警机制，明确电力系统中网源荷储等各类主体的电力供应保障责任，定期开展电力供应安全评估，及时发布预警信息。