Page 14 - 电力与能源2023年第三期

208 姚洋阳，等：新型电力系统背景下我国辅助服务市场分析

调频能力有限，特别是在电网频率偏低需要增加
出力的情况下，电网调频主要依赖火电、水电等传
统机组，但随着高比例新能源发电的接入，电力系
统的惯量水平显著下降，系统调频问题凸显。另
一方面，光伏、风电的随机性和间歇性功率波动特
征导致电网频率偏差增加，进一步降低了电网频

率稳定性。随着新能源装机比例的不断增加，电
图 1 2017—2021 年全国总发电量及非化石能源发电占比情况
力系统的惯量支撑力度弱、出力不确定性强、频率
［3］
调节能力和阻尼特性差等问题将日益凸显 ，因 生重大变化，不光是能源电力消费的增量补充，更
而对调峰、调频、调压等辅助服务的需求将明显提 是能源电力消费的主体。
升。电力辅助服务市场及其补充机制均需要进一 此外，随着新能源装机占比的不断提高，弃风

步发展完善，补偿力度也需要进一步提高。 和弃光率高也是不容忽视的问题。2016 年，全国
本文旨在分析我国电源结构现状及变化趋 平均弃风率高达 17%。此后国家出台了多项政
势、新型电力系统下电网面临的挑战以及辅助服 策促进对新能源发电量的消纳，这一问题得到了
务市场应对策略，展望新型电力系统下“源网荷 有效改善。但该问题仍然困扰着青海、西藏等新
储”发展的新机遇与挑战。 能源装机占比较高的省份，2022 年 1~11 月，青海
弃 风 率 为 7.2%，弃 光 率 为 9.3%，远 超 全 国 平 均
1 我国电源结构现状及变化趋势
水平。

对 2017—2021 年全国各类电源装机占比情况
2 新型电力系统下电网面临的挑战
进行分析得到，火电装机占比不断下降，2017 年装
机占比为 62%，2021 年装机占比下降至 54%；核 以新能源发电为主体的新型电力系统下的电
电装机占比基本稳定在 2%；水电装机占比逐年 网将呈现“一低、双高、双峰、双随机”等特征，即低
略有下降，相较于 2017 年，2021 年水电装机占比 系统转动惯量、高比例新能源与高比例电力电子

减少约 2.8%；风电装机占比不断提高，2021 年装 设备、夏冬负荷双高峰、发电出力和用电负荷双侧
［4］
机占比比 2017 年增加 4.6%，达到 13.8%；光伏发 随机波动 。
电 装 机 占 比 也 明 显 提 高 ，2021 年 装 机 占 比 达 新型电力系统及交直流混联电网的复杂结构
12.9%。 使电力系统实时平衡面临较大压力。电网需要不
2017—2021 年全国总发电量及非化石能源发 断增强系统实时能量平衡、清洁能源消纳以及资
电占比情况如图 1 所示。我国总发电量逐年增加， 源优化配置的能力。新能源发电高比例接入电力
其中非化石能源发电占比也在不断提高，2021 年 系统后，系统转动惯量削弱，频率调节能力降低，

非化石能源发电占比超过 34%。在“双碳”战略 系统短路容量下降，系统抗扰动与无功支撑能力
目标下，这一比例还将不断提高，为此以新能源发 也会变差，暂态过电压问题突出。这些不可控因
电为主体的新型电力系统正在形成。与此同时， 素均会加大新能源机组大规模电网解列的概率，
电网安全运行压力也越来越大。 增加电网运行的风险，提高对电网调峰、调频、调
“十四五”时期，我国可再生能源年均装机规模 压 、电 能 质 量 控 制 以 及 维 持 系 统 平 衡 等 能 力 的

［5］
将有大幅提升，预计到 2025 年末，可再生能源发电 要求 。
的装机占比将超过一半。此外，可再生能源在能源 国外相关研究表明，在电网不采取任何新措
消费中的占比也将持续攀升，预计到 2025 年末将 施 的 情 况 下 ，电 网 可 接 受 的 最 大 非 同 步 渗 透 率
［6］
达到社会用电量增量的 2/3，可再生能源角色将发 （SNSP）为 50%，计算公式如下 ：