新能源快速發(fā)展背景下甘肅電力供需問題研究

近年來，隨著國家“雙碳”戰(zhàn)略的實施，甘肅新能源裝機和發(fā)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(zhàn)也在持續(xù)顯現(xiàn)。一方面，甘肅地處西北地區(qū)，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(wǎng)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(fā)電穩(wěn)定性不足，容易在需求高峰期或天氣異常的情況下出現(xiàn)供電不足。從安全穩(wěn)定、技術、經(jīng)濟及體制等層面分析，造成這些挑戰(zhàn)的主要問題在于發(fā)電端與網(wǎng)端的頻率匹配難題、低壓并網(wǎng)受限及電力調(diào)節(jié)能力不足;現(xiàn)有技術機理無法適應新型電力系統(tǒng)的需求，尤其在碳減排技術、發(fā)電預測誤差等方面存在缺陷;新能源發(fā)電雖邊際成本低、但系統(tǒng)整體成本高，電力生產(chǎn)成本調(diào)整滯后;電力系統(tǒng)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(xù)優(yōu)化電力結構的同時，重點完善電網(wǎng)功能，統(tǒng)籌推進接網(wǎng)工程，提升電網(wǎng)調(diào)度靈活性，發(fā)展新型儲能技術，推動電力需求側管理，鼓勵工業(yè)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(wǎng)—荷—儲—數(shù)—碳”系統(tǒng)協(xié)同，推動構建更加健全、高效且穩(wěn)定的新能源電力發(fā)展生態(tài)系統(tǒng)。

我國積極響應《巴黎協(xié)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(xiàn)碳中和的目標。為實現(xiàn)這一宏偉目標，能源結構的低碳轉(zhuǎn)型成為關鍵，而電力行業(yè)的轉(zhuǎn)型尤為核心。電力系統(tǒng)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(zhuǎn)換的現(xiàn)代能源體系。

一、甘肅電力供需現(xiàn)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(zhuǎn)型過程中展現(xiàn)出得天獨厚的優(yōu)勢。

電力供應方面，近年來，甘肅大力發(fā)展風電和光伏發(fā)電，并已建成多個大型新能源發(fā)電基地。截至2025年4月，全省發(fā)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(nèi)第一、二大電源。在全國范圍內(nèi)，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(guī)模以上工業(yè)發(fā)電量2075.5億千瓦時。其中，火力發(fā)電量1075.3億千瓦時，占總發(fā)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(fā)電239.1億千瓦時。甘肅省的新能源發(fā)電在總發(fā)電結構中占據(jù)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(yōu)勢，但其電力供需平衡仍面臨諸多挑戰(zhàn)。一方面，新能源的間歇性和波動性導致發(fā)電穩(wěn)定性不足，容易在需求高峰期或天氣異常的情況下出現(xiàn)供電不足。另一方面，甘肅地處西北地區(qū)，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(wǎng)的接入和消納能力面臨壓力。從供電可靠性方面的表現(xiàn)看，甘肅用戶平均停電時長在2018至2022年間呈現(xiàn)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(fā)展的背景下，影響電力系統(tǒng)供需平衡的因素有多個方面。

（一）安全性和穩(wěn)定性問題

① 發(fā)電端與網(wǎng)端頻率匹配存在固有難題。由于光伏和風電發(fā)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(fā)電輸出波動性極強。這種波動加大了調(diào)頻的難度，尤其在風速或日照條件劇烈變化時，發(fā)電端的頻率波動可能與電網(wǎng)端的需求大相徑庭。為應對這種挑戰(zhàn)，電網(wǎng)需要花費大量資源和技術進行調(diào)頻操作，確保電力頻率的平穩(wěn)匹配。這不僅增加了運營成本，也對系統(tǒng)的穩(wěn)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(wǎng)問題和電力調(diào)節(jié)能力弱。在新能源并網(wǎng)時，常常面臨電壓不匹配的問題。具體而言，分布式發(fā)電設施的輸出電壓與電網(wǎng)電壓不匹配，可能導致并網(wǎng)區(qū)域出現(xiàn)低壓問題，從而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。尤其在一些較為偏遠的地區(qū)，電網(wǎng)設施并未完全適應大規(guī)模新能源發(fā)電的接入需求，從而造成并網(wǎng)時的電壓波動難以控制。甘肅電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力有限，尤其在電力負荷調(diào)節(jié)、頻率調(diào)節(jié)和電壓控i存在短板。

③ 發(fā)用供需不匹配。新能源發(fā)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(xiàn)象不僅影響電力的穩(wěn)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(xiàn)有技術機理無法適應新型電力系統(tǒng)。在現(xiàn)有系統(tǒng)結構及技術水平下，電網(wǎng)對于新能源承載規(guī)模在 55% 左右的上限水平，遠低于 80% 的期望值，需要創(chuàng)新穩(wěn)定性理論、重構電網(wǎng)架構、研發(fā)運行控制技術，以支撐新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

② 電力系統(tǒng)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(tǒng)中，如何通過提高電網(wǎng)的節(jié)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(wǎng)在碳減排過程中的潛力未得到充分發(fā)揮。

③ 新能源發(fā)電功率預測誤差較大。適應新能源消納需要的電網(wǎng)調(diào)度運行新機制尚未建立，現(xiàn)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(xié)調(diào)控制技術、新能源實時調(diào)度技術、送電功率靈活調(diào)節(jié)技術等新能源消納平衡技術亟待加強。

（三）經(jīng)濟性問題

① 新能源發(fā)電邊際成本低、系統(tǒng)成本高。風能和太陽能發(fā)電具有顯著的低邊際成本優(yōu)勢，然而，為了確保供電的連續(xù)性和電網(wǎng)的穩(wěn)定性，必須投資昂貴的電網(wǎng)調(diào)節(jié)設施以及儲能系統(tǒng)，這些設施能夠在新能源發(fā)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(tǒng)的總體成本反而變得相對較高。

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

③ 較少考慮用能端電力使用的經(jīng)濟效益問題。電力用戶更關注電力價格的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，但由于新能源發(fā)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(tǒng)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(fā)電領域，但也出現(xiàn)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(xié)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(yōu)先發(fā)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(yōu)勢互補作用還沒有充分發(fā)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(nèi)外可借鑒的典型經(jīng)驗

國外典型案例：德國是全球可再生能源轉(zhuǎn)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(zhuǎn)型經(jīng)驗受到國際社會高度關注。德國能源轉(zhuǎn)型經(jīng)驗主要體現(xiàn)在以下幾個方面： ① 建立健全法律體系，確保能源轉(zhuǎn)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(fā)展，出臺《可再生能源法》并多次修訂，確立上網(wǎng)電價等激勵政策，促進非水電類可再生能源增長。后續(xù)通過《減少煤炭發(fā)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(guī)劃，要求2035年實現(xiàn)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(tǒng)采礦區(qū)的經(jīng)濟轉(zhuǎn)型、推動電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化、減輕受影響群體的困境以及實施監(jiān)測和調(diào)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(fā)活力。德國電力市場視電力為商品，體現(xiàn)其價值與使用價值。生產(chǎn)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(tǒng)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(fā)電較高。

國內(nèi)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(shù)高達3800小時。此外，福建的抽水蓄能資源開發(fā)潛力巨大，總資源量超過3800萬千瓦，足以實現(xiàn)省內(nèi)電力電量的自我平衡，并有盈余電力支援周邊省份。國網(wǎng)福建電力成功推動了數(shù)字技術與能源技術的深度融合，創(chuàng)新應用了一系列數(shù)字化成果。例如，利用“人工智能 + 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)\"技術，福建首創(chuàng)了電網(wǎng)“一鍵順控\"操作新模式，顯著提升了調(diào)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(chǎn)業(yè)集群，培育了寧德鋰電池生產(chǎn)基地、福清三峽海上風電產(chǎn)業(yè)園等低碳產(chǎn)業(yè)鏈，為綠色發(fā)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(xiàn)清潔低碳發(fā)展

措施一：優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃布局，確保新能源發(fā)電項自與電網(wǎng)建設同步推進。加快配套電網(wǎng)工程建設，提升電網(wǎng)接納和送出能力，為新能源發(fā)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(wǎng)工程項目減少審批環(huán)節(jié)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(fā)電效率和并網(wǎng)能力。通過技術創(chuàng)新和智能化管理，優(yōu)化光伏系統(tǒng)設計和運維，確保分布式光伏在保障電力供應的同時，實現(xiàn)清潔低碳發(fā)展。建設“分布式儲能 + 云儲能\"示范區(qū)，探索儲能技術在分布式光伏領域的應用。

措施三：實現(xiàn)電源接網(wǎng)服務“一網(wǎng)辦理”“云上流轉(zhuǎn)”。建立新能源并網(wǎng)一站式服務平臺，實現(xiàn)電源接網(wǎng)服務的“一網(wǎng)辦理”。同時，利用云計算、大數(shù)據(jù)等技術，實現(xiàn)接網(wǎng)服務的“云上流轉(zhuǎn)”，進一步簡化審批流程，縮短并網(wǎng)周期。

（二）加快建設堅強電網(wǎng)，助力實現(xiàn)安全充裕發(fā)展

措施一：研究新能源發(fā)電的涉網(wǎng)特性，制定相關標準，挖掘新能源場站的動態(tài)有功、無功調(diào)節(jié)能力，提升其在電力系統(tǒng)中的調(diào)頻調(diào)壓能力，防范新能源大規(guī)模脫網(wǎng)可能引發(fā)的連鎖反應風險。針對特高壓直流受端近區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定問題，開展特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)安全運行科研，包括加強主網(wǎng)架結構，使之與直流容量、規(guī)模相匹配，提升交直流仿真技術，為特高壓電網(wǎng)的安全運行提供有力支撐。修訂穩(wěn)定計算標準，優(yōu)化系統(tǒng)運行控制策略，以應對新出現(xiàn)的電網(wǎng)安全穩(wěn)定威脅，阻斷可能引發(fā)的連鎖反應。

措施二：優(yōu)化電網(wǎng)投資結構。重點加強主干電網(wǎng)、城鄉(xiāng)電網(wǎng)和新能源接入電網(wǎng)的建設，優(yōu)化省內(nèi)網(wǎng)架結構，提高電網(wǎng)輸電能力和供電可靠性，通過加強電網(wǎng)互聯(lián)互通，實現(xiàn)資源優(yōu)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(tǒng)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(wǎng)安全生命線。建立健全電網(wǎng)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(fā)現(xiàn)并處理設備缺陷和故障，確保電網(wǎng)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(xiàn)經(jīng)濟高效發(fā)展

措施一：積極融入全國統(tǒng)一電力市場建設，廣泛參與跨省區(qū)電力交易，拓寬電力市場范圍，實現(xiàn)電力資源的優(yōu)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(guī)則，鼓勵新能源發(fā)電企業(yè)參與現(xiàn)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(fā)電的預測和調(diào)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(zhuǎn)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(yè)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(zhuǎn)型的成本。

措施二：全力推動儲能規(guī)?；l(fā)展，拓展儲能應用場景。制定儲能發(fā)展規(guī)劃，明確甘肅未來儲能發(fā)展的目標和路徑。通過政策引導和財政支持，鼓勵企業(yè)加大儲能技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化投入，推動儲能技術不斷創(chuàng)新和突破。加強儲能產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同合作，形成完整的儲能產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。拓展儲能應用場景，提高儲能系統(tǒng)利用率，除了傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻等應用場景外，探索儲能在新能源汽車充電站、數(shù)據(jù)中心備用電源、可再生能源微電網(wǎng)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(xiàn)儲能資源的遠程監(jiān)控和優(yōu)化調(diào)度。

（四）構建多元供給格局，助力實現(xiàn)供需協(xié)同發(fā)展

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

措施二：構建多元供給格局。通過發(fā)展可再生能源、優(yōu)化傳統(tǒng)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(wǎng)調(diào)度和運行管理，提高電網(wǎng)的靈活性和適應性，優(yōu)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(tǒng)調(diào)節(jié)。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(xiàn)負荷的精準控制和優(yōu)化調(diào)度。加強用戶參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的引導和培訓，提高用戶對電力供需平衡和節(jié)能用電的認識，增強其參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的意愿和能力。

（五）融合能源科技創(chuàng)新，助力實現(xiàn)靈活智能發(fā)展

措施一：加快甘肅省電力系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)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(wǎng)絡，為省內(nèi)電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理提供強有力支持，實現(xiàn)電力設備的遠程監(jiān)控和智能運維。利用深度學習、數(shù)據(jù)挖掘等技術，對省內(nèi)電力系統(tǒng)的大量數(shù)據(jù)進行全局分析，挖掘出潛在的規(guī)律和趨勢，為智慧決策提供科學依據(jù)。

措施二：加快提升系統(tǒng)網(wǎng)絡化，打造\"互聯(lián)共享、全域賦能\"的能源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系。推動省內(nèi)能源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設，提供數(shù)據(jù)分析、預測優(yōu)化等數(shù)字化服務，助力企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型。