1.1.2 清洁能源的发展使电力系统目前面临的问题

我国的能源结构以煤炭为主，这是造成能源效率偏低，环境污染严重的主要原因，优化一次能源结构已成为我国能源发展的必然趋势。党的“十九大”报告中强调，“推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系”，能源清洁低碳转型是全球能源发展的必然趋势。我国在“十三五”时期，通过持续完善可再生能源扶持政策，加快促进可再生能源技术进步和成本降低，扩大可再生能源应用规模，有力地推动我国能源结构优化升级。2017年国家发展改革委和国家能源局发布的《能源生产和消费革命战略（2016—2030）》中明确提出，到2020年，非化石能源占一次能源消费总量的比重达到15%左右，到2030年，非化石能源占一次能源消费总量的比重达到20%左右，2030年前后碳排放达到峰值，并力争尽早达到峰值的目标。

2019年底，全国发电装机容量、年发电量分别达到20亿kW、7.14万亿kWh。其中水电装机3.56亿kW、风电装机2.20亿kW、光伏发电装机2.05亿kW，可再生能源发电装机约占全部电力装机的40.8%。可再生能源发电量达1.98万亿kWh，占全部发电量比重为27.7%。其中，水电1.15万亿kWh，风电3557亿kWh，光伏发电1172亿kWh。可再生能源的清洁能源替代作用日益突显。

不同于传统的火力发电和水力发电，以风电、光伏为代表的新能源发电出力具有随机性、间歇性和波动性的特点，当其并网功率在总发电出力中占比较小时，对电网运行影响不大，利用电网运行控制及调度技术可保证电网安全稳定运行；随着新能源发电的大规模接入，当其在总发电出力中占比较大时，发电出力的随机性、间歇性和波动性给电网安全、稳定、经济运行带来越来越多的不利影响，需要更多的火电机组配套参与系统调峰、调频等。火电机组参与调峰、调频，使得其出力频繁调节、煤耗增加、运行经济性差，对机组寿命也有不利影响。在我国“三北”地区，为保障风电、光伏等新能源的并网发电，有些区域核电站在冬季供暖期间由于火电调峰能力不足，而参与调峰，导致弃核现象发生。极端情况下，风电、光伏也需参与系统调峰，造成大量弃风、弃光，导致绿色能源的极大浪费。弃风、弃光、弃核现象的发生对于我国风电、光伏等新能源发电的健康可持续发展产生了不利影响。因此，目前我国电力系统运行面临电网运行安全、新能源消纳和电力系统能效改善等一系列问题，也给电力系统发展规划带来新的挑战。

据电力规划设计总院对全国调峰资源的测算，预计2020～2025年，全国新增调峰缺口将超过1亿kW，主要集中在“三北”地区；到2030年，在2025年调峰平衡基础上，全国新增调峰缺口将进一步扩大，除“三北”地区外，华东、华中和南方地区的调峰缺口将占一半以上。如此巨大的调峰需求，除了火电机组灵活性改造，抽水蓄能的建造投运，以及水电、燃气外，剩余的庞大缺口将需要储能和负荷侧调峰完成。