Page 90 - 能源动力工程的发展与展望

D 能源动力工程的发展与展望
evelopment and Prospects of Energy and Power Engineering

第二节 能源与动力工程的发展前景

近年来，大规模风电、光伏等零碳排放和零边际成本的新能源加速并网，逐

步发展成为许多国家电力系统的主流电源。截至 2021 年年底，全球风电和光伏
总装机容量已达到 1674GW，德国、丹麦、挪威、瑞典等欧洲国家均已实现大规

模新能源并网。截至 2022 年 12 月，中国风光累计装机规模达到 7.58 亿千瓦（装
机占比已接近 30%），新能源装机量和发电量居世界第一；在部分省份，新能源
已成为第一大电源，其中青海装机占比超过 60%，甘肃占比接近 50%。
在“碳达峰、碳中和”发展目标和新型电力系统构建背景下，中国未来新能

源装机规模将迎来更大规模和更高速度的发展，预计 2030 年风光总装机容量将
突破 12 亿千瓦，非化石能源发电量的比重有望达到总发电量的一半。然而，由

于风光等新能源机组的非调度能力、弱涉网性能、低惯量和低短路容量等问题，
以及电网安全稳定约束、电力市场机制等多因素制约，电力系统承载大规模新能
源仍面临严峻挑战。中国局部地区新能源消纳矛盾逐渐凸显，出现了弃风、弃光
问题，引起社会广泛关注。2021 年度西北风光富集区新能源弃电率为 5.4%，其

中新能源高占比的青海地区新能源弃电率达到 10.8%。2016 年和 2019 年，澳大
利亚电网和英国电网在新能源高渗透低惯量运行方式下发生了大停电事件，分别
损失 1.83GW 和 1.48GW 负荷；2009 年美国德州电网故障导致双馈风电场经 75%

串补线路并入电网，引发 20Hz 左右的次同步振荡现象；2015 年新疆哈密直驱风
电场在无串补情况下，亦多次出现频率不固定（20~30Hz）的持续功率振荡现象，
甚至引发配套火电机组扭振保护动作跳闸、电厂全停。可见，电网运行特性因新

能源渗透率的大幅增加愈加复杂，如何实现大规模新能源的安全高效消纳成为困
扰国内外电网企业的共性技术难题。新能源渗透率是制约新型电力系统调节能力

和抗扰动性能的重要边界。
为提升风光资源的利用效率、降低大规模新能源接入对系统运行特性的影响，
准确评估系统可承载的新能源极限规模对研判新能源发展的规模边界与合理增速
具有重要意义。短期时间尺度层面，风光出力具有间歇波动性，动态实时评估新

能源消纳能力有助于发电计划和联络线功率的合理制定；中长期时间尺度层面，
风光出力具有季节性，以周 / 月 / 年为基准的新能源消纳能力评估可用于电力供

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