（报告出品方/作者：华泰证券，申建国、张志邦）能源体系：可再生能源占比持续提升，能源地域分布不均能源种类：化石能源向可再生能源转型，输出功率波动性提升1）风光大规模接入可再生能源并网，未来多能互补。
在“双碳”目标的要求下，我国大力发展可再生能源， 其中以风力发电、太阳能发电为主，风力发电/太阳能发电累计装机量在 2012-2021 年的 CAGR 分别高达 20.65%/53.45%。
据国家能源局数据，2012 年底，我国光伏与风电累计装 机量占比不足 6%，截至 2021 年底，我国水电/火电/核电/风电/光伏累计装机量占比为 16.45%/54.58%/2.24%/13.82%/12.90% ， 而 2021 年光伏 / 风电新增装机量占比为 30.22%/26.70%。
未来可再生能源占比将逐步提升，传统的火电因其灵活性的特点可作为 未来电力系统的调节资源，我们认为未来的电力系统将是多能互补的系统。
可再生能源发电占比有望大幅提升。
《“十四五”可再生能源发展规划》提出，2025 年，可 再生能源年发电量达到 3.3 万亿千瓦时左右；“十四五”期间，可再生能源发电量增量在全 社会用电量增量中的占比超过 50%，风电和太阳能发电量实现翻倍。
据 IEA 预测，在实现 “双碳”目标的预设下，到 2060 年，中国的太阳能和风能发电量相对于 2020 年将增加 7 倍，占总发电量比例从 25%提升至 2030 年的 40%和 2060 年的 80%，其中，太阳能发电 的占比由 2020 年的 4%提升至 45%。
可再生能源发电比例的提升是政策推进和度电成本 （LCOE）下降综合作用的结果，目前光伏发电和陆上风电已初步具备在 LCOE 上和燃煤 电厂竞争的能力。
2）分布式电源大规模接入分布式电源接入加重电网运行负担。
1）影响配网潮流，线路潮流大多从电流一端产生，直 接作用于用户侧，形状多为辐射状，若配网内部安装分布式电源，则会对线路潮流的方向 和方位产生影响；2）影响配网电压和电能质量，分布式电源并网后，配网成为“有源网络”， 稳态电压的分布会发生改变；3）影响配网继电保护，当分布式电源位于继电保护前端，电 源助增作用将导致保护范围扩大，可能出现误动或越级跳闸，同理，当分布式电源位于继 电保护后端，可能出现拒动；4）造成系统配变直流偏磁出现，分布式电源接入要求大量电 力电子设备如逆变器接入，逆变器可能因脉冲不均或参数失衡等相关特点，产生直流电流 分量，若流入配电变压器中，将导致系统配变直流偏磁问题；5）产生谐波影响变压器等设 备，除了逆变器必然会输出的谐波外，三相不平衡、直流偏磁等非理想情况也会产生谐波。
可再生能源大规模并网，电网源荷波动加剧。
以可再生能源为主体的新型电力系统，将给 电网带来机遇与挑战。
以屋顶光伏为例，受到诸多环境因素限制，发电量随时间变化大， 若受到天气影响，发电功率波动大且无法预测，若为家庭户用光伏，家庭净负载的较大波 动将给电网运行带来额外成本，对电网的可靠运行提出了更高的要求。
太阳能发电日内波动大、不可调度、具有间歇性。
不同于传统的火力发电，太阳能发电受 时间、天气和季节影响，在白天和晴天分布式光伏和地面电站向用户侧供电，在中午迎来 发电高峰，甚至出现弃光现象，傍晚光伏发电减弱，而用户侧迎来电力高峰。
加州独立系 统运营商(CAISO)在评估加州的电力生产和需求时，首次发现了“鸭子曲线”，即常规电厂 因光伏发电的存在，中午的净负荷下降，随着时间的推移，该常规电厂的日内净负荷曲线 由“双峰曲线”变为“鸭子曲线”。
但常规电厂是为平稳出力而设计，中午关闭部分电厂将 带来额外成本。
风力发电类似于太阳能发电，灵活性均低于传统发电方式，随着可再生能 源并网量增加，如何应对可再生电源接入带来的波动成为电力系统亟需解决的问题。
地域分布：源荷地域分布不均，长距离运输保障用电安全传统能源分布已呈现地域不平衡特征，已有西电东送需求。
我国西部地区拥有丰富的水电、 燃煤资源，而当地经济发展相对欠缺，用电量相对较低，东部地区用电需求更大，将西部 富余电力运送至东部消纳有助于解决我国能源分布不均的问题。
西电东送开始于 2000 年国 家发展计划委员会向国务院报送的《关于加快“西电东送”以满足广东“十五”电力需求 有关情况的报告》，当时即是为电力缺口增大的广东省提供电力，保障广东经济发展。
西电 东送是西部大开发的标志性工程之一，包括北部通道（黄河中上游水电、火电到京津冀地 区）、中部通道（三峡、金沙江水电到华东地区）、南部通道（云贵水电、火电到广东）三 大通道。
据国家能源局，西电东送能力 2025 年将超过 3.6 亿千瓦。
供给侧：可再生能源分布不均，能源传输需求旺盛太阳能：我国太阳能资源丰富，总体呈“高原大于平原、西部干燥区大于东部湿润区”的 分布特点。
其中，青藏高原最为丰富，四川盆地太阳能资源相对较低。
与太阳能辐射资源 分布类似，我国大部分大型光伏地面电站分布在西部、北部，光伏发电量主要由西部、北 部地区贡献。
2022 年上半年，山东/河北/青海累计光伏发电量位居全国前列，分别达到 233.3/212.9/127.4 亿千瓦时，其中，青海光伏发电量占本省发电量比例高达 29.1%。
风电：我国拥有丰富的风能资源，主要集中在东南沿海、北部、西部地区。
内蒙古和甘肃 走廊为风能密度较大区，台湾海峡是我国近海风能资源最丰富的地区。
拥有海上风能资源 的台湾海峡和渤海湾距离我国主要负荷中心较近，具有更优的消纳条件，而三北地区的陆 上风电远离主要负荷中心，消纳压力相对更大。
2022 年上半年，内蒙古/河北/新疆累计风 电发电量位居全国前列，分别达到 516/310/299 亿千瓦时。
需求方：东中部仍是用电中心，跨区输送需求旺盛我国电力供需地理分布不均衡，中东部将长期保持为负荷中心。
我国能源分布整体呈“北 富南贫、西多东少”的现象，而用电负荷多分布于中东部地区，其中沿海地区为主要负荷 中心。
2021 年，广东、浙江、山东、江苏等东部沿海经济大省虽然发电量位居全国前列， 但发电量与用电量之间差额高于 1000 亿千瓦时，高于部分省份用电量；内蒙古、云南、山 西等位于西部地区的省份则为电力净输出省份。
中东部地区人口稠密、工业布局多，2021 年中/东部地区 GDP 占全国的 21.59%/54.29%。
据全球能源互联网发展合作组织预测，中 东部地区仍将长期为我国电力负荷中心。
终端电气化水平提升，电网支撑能源转型电气化水平持续提升，用电量增长需有电网支撑电气化发展是实现碳达峰、碳中和的有效途径。
提升全社会的电气化水平将有力推动能源 清洁低碳、安全高效利用，减少我国对传统化石能源的刚性需求，在能源领域实现深度脱 碳和本质安全。
中电联公布的电气化发展指标体系包括终端用能电气化、电力供应低碳化、 电力服务普适化和能源利用高效化，中电联认为我国电气化发展总体处于中期中级阶段， 电气化进程持续向前推进，经济发达省份电气化水平相对较高。
用电量预计持续增长，电气化水平将提升。
伴随人民生活水平及电气化水平持续提高，预 计我国用电总量将持续增长，2020 年我国用电量总量为 7.5 万亿千瓦时，全球能源互联网 发展合作组织预计 2025/2030/2050 /2060 年我国用电总量将分别达到 9.2/10.7/16/17 万亿 千瓦时。
国家电网发布的“碳达峰、碳中和”行动方案提出，大力实施电能替代，促进终 端能源消费电气化；预计到 2025、2030 年，电能占终端能源消费比重将达到 30%、35% 以上。
据壳牌分析数据，2050/2060 年国内电气化率将达到 50% / 60%。
源侧与荷侧波动性增加，电网调节压力凸显源侧：新能源并网规模增加，弃风弃光压力加大。
由于我国风能、太阳能的分布情况，西 部、北部地区的可再生能源发电装机规模较大，而当地消纳能力不足，外送能力有限。
电 力系统需要电源和负荷实时平衡，可再生能源波动性较高，需要火电/储能辅助调节，当辅 助调节资源不足时，易发生弃风弃光现象。
据全国新能源消纳监测预警中心，2021 年全国 11 省市风光利用率达到 100%，全国平均风电利用率 96.9%，同比提升 0.4 个百分点；光 伏发电利用率 98.2%，同比提升 1.0 个百分点。
全年全国弃风电量 206.1 亿千瓦时，风能 发电 5667 亿千瓦时，弃光电量 67.8 亿千瓦时，太阳能发电 1836.6 亿千瓦时。
随着“三地 一区”国家大型风电和光伏发电基地项目陆续并网投产，2022 年下半年北方地区风光新增 装机比重较大，部分区域消纳压力将进一步加大。
可再生能源大规模并网，为电网运营提出更高要求。
若电网未进行相应的升级改造，分布 式电源的快速渗透会对电网稳定性提出更高要求，大量未被电网系统监控的分布式光伏可 能在电网发生扰动时集体断开以保护自己，大规模的分布式电源断开可能会引发其他紧急 情况，例如干扰系统自动修复。
2017 年 3 月 3 日，澳大利亚 Torrens 岛的 275 千伏开关场 发生故障，使南澳大利亚州的 5 台发电机发电功率下降，引起电压突然下降。
当地的电力 需求在该情况下会主动降低 400MW 需求，电力需求下降能在电网发生扰动时使电力供需 匹配，以免引发更多问题。
出乎意料的是，约有 150MW 的分布式光伏因此次电网扰动而集 体断开，导致故障初期电力需求仅下降了 250MW，延迟了系统的恢复，可再生能源大规模 并网为电网运营提出更高要求。
荷侧：新型电力设备在用户侧出现，负荷侧波动亦提升。
户用分布式光伏将大规模并网， 据国家能源局数据，2022 年上半年全国光伏装机量 30.88GW，其中户用分布式 8.91GW， 同比增长 50.76%。
大量新能源汽车将接入并网，据乘联会数据，2022 年上半年我国新能 源车总销量 224.6 万辆，同比增长 122.60%。
越来越多的户用分布式光伏、新能源汽车、 储能等可大量产生、消耗、存储电力的新兴设备将接入用户侧，负荷侧波动性亦提升。
电力体系支撑能源变革，构筑新型电力系统传统电网系统仅为电力的单向传输而设计，电网公司的主要风险
