新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004[編號

ODCC-2023-05004]新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書開放數據中心委員會2023-09

發布1新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004版權聲明ODCC（開放數據中心委員會）發布的各項成果，受《著作權法》保護，編制單位共同享有著作權。轉載、摘編或利用其它方式使用

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及有關單位將追究其法律責任，感謝各單位的配合與支持。I新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004編寫組項目經理：吳美希工作組長：郭亮中國信息通信研究院中國信息通信研究院貢獻專家：溫小振郭俊峰劉運中國信息通信研究院南方電網大數據服務有限公司南方電網大數據服務有限公司南方電網大數據服務有限公司北京秦淮數據有限公司宋文張炳華陳驍北京秦淮數據有限公司李寶宇華為技術有限公司郜登科蔣鋼上海科梁信息科技股份有限公司中興通訊股份有限公司上海良信電器股份有限公司上海良信電器股份有限公司施耐德電氣（中國）有限公司施耐德電氣（中國）有限公司北京中科合盈數據科技有限公司北京中科合盈數據科技有限公司寧夏通信學會付真海趙曉明韋豪黃弘揚徐龍云苗兵杰林峰黃迪寧夏通信學會黃正平寧夏通信學會II新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004前

言在碳達峰、碳中和“雙碳”背景下，能源生產、消費和利用呈現新的發展趨勢，電力行業迎來新一輪的重大變革。隨著新能源的快速發展，具有綠色低碳、靈活柔性、數字智能等特征的新型電力系統是實現可再生能源充分利用、低碳能源發展目標的主要內容和重要支撐。2022

年

1

月，國家發展改革委、國家能源局《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》，提出加強新型電力系統頂層設計，鼓勵各類企業等主體積極參與新型電力系統建設，開展相關技術試點和區域示范。2022

年

3

月，國家能源局等部委聯合發布《“十四五”現代能源體系規劃》，指出要全力推動電力系統向適應大規模高比例新能源方向演進，統籌高比例新能源發展和電網安全穩定運行。2022

年

5

月，《關于促進新時代新能源高質量發展的實施方案》，提出全面提升新型電力系統調節能力和靈活性，支持和指導電網企業積極接入和消納新能源。新型電力系統構建源網荷儲新生態，加快建設適應新能源快速發展的新型電力系統市場機制和政策體系。通過先進的信息和控制技術，進一步加強電源側、電網側、負荷側、儲能側的多向互動，有效解決清潔能源消納問題，提高電力系統綜合效率。III新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004目

錄版權聲明........................................................................................................................

I編寫組...........................................................................................................................II前

言...........................................................................................................................

III一、

電力系統發展現狀..............................................................................................

1（一）

新能源發電量占比持續提升...................................................................

1（二）

資源優化配置能力穩步提升...................................................................

3（三）

新興技術創新水平不斷突破...................................................................

3（四）

二氧化碳排放規模有效降低...................................................................

3二、

新型電力系統內涵..............................................................................................

4（一）

新型電力系統提出背景...........................................................................

4（二）

新型電力系統意義深遠...........................................................................

5（三）

新型電力系統特征顯著...........................................................................

6（四）

新型電力系統面臨的挑戰.......................................................................

71.

電力電量平衡挑戰.....................................................................................

72.

系統安全穩定挑戰.....................................................................................

73.

電力成本挑戰.............................................................................................

84.

低碳用能挑戰.............................................................................................

85.

調度控制挑戰.............................................................................................

8三、

新型電力系統構建源網荷儲新生態..................................................................

8（一）

發電側：以新能源為主、煤電為輔.......................................................

8（二）

電網側：分布式微網和大電網互補.......................................................

9（三）

負荷側：由“源隨荷動”轉向“源網荷互動”.................................

10IV新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-050041.

需求側響應................................................................................................112.

電力現貨交易............................................................................................113.

離網預備機制互動，加強電力系統應急管理.......................................

12（四）

儲能側：增強電網柔性.........................................................................

13四、

源網荷儲一體化發展關鍵舉措........................................................................

15（一）

電源側：提高綠色能源接納.................................................................

16（二）

電網側：優化電網發展方式.................................................................

17（三）

負荷側：提升電力負荷彈性.................................................................

181.

微網規劃設計與評估...............................................................................

182.

微網的控制、保護與通信.......................................................................

19（四）

儲能側：深化儲能技術應用.................................................................

21（五）

源網荷儲一體化發展模式與實施效果.................................................

241.

發展模式...................................................................................................

242.

實施效果...................................................................................................

25五、

應用場景分析....................................................................................................

28（一）

數據中心應用場景.................................................................................

281.

電源側：多能互補，多方式并存...........................................................

292.

電網側：主動配電網絡，安全穩定供應...............................................

303.

負荷側：優化數據中心配電系統的架構...............................................

314.

儲能測：源荷多元儲能，最大程度消納綠電.......................................

31（二）

“零碳”物流園應用場景.....................................................................

321.

電源側：多源供給“綠能降碳”...........................................................

332.

電網側：“網能交互”穩定電力、輔助電力服務...............................

333.

負荷側：負荷多樣聚合、柔性可控.......................................................

33V新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-050044.

儲能側：“荷儲一體”能源多元有效消納利用...................................

34VI新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書一、

電力系統發展現狀（一）新能源發電量占比持續提升從電力生產結構來看，我國

2022

年的發電量達到了

88487.1

億千瓦時，同比增長

3.7%。其中，以煤炭作為主燃料的火力發電量依然占據首位——發電量為

58887.9

億千瓦時，同比增長

1.4%，約為我國全社會發電量的

66.5%；水力發電量排第二，產生的電力為13522

億千瓦時，同比增長

1%，約為我國全社會發電量的

15.3%；風力發電量為

7626.7

億千瓦時，同比增長

16.2%，約為我國全社會發電量的

8.6%；太陽能發電量為

4272.7

億千瓦時，同比增長

31.2%，約為我國全社會發電量的

4.8%；核能發電量為

4177.8

億千瓦時，同比增長

2.5%，約為我國全社會發電量的

4.7%；圖

1：2022

年我國電力生產結構占比數據來源：國家發改委1新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004從發電裝機容量結構來看，我國

2022

年全國發電裝機容量約25.64

億千瓦，同比增長

7.8%。其中，火電累計發電裝機容量

13.32億千瓦，占比

51.96%，仍然是最主要發電形式，但是占比在逐漸下降；水電累計發電裝機容量

4.14

億千瓦，占比

16.15%；風電累計發電裝機容量

3.65

億千瓦，占比

14.24%；太陽能累計發電裝機容量3.93

億千瓦，占比

15.33%；核電累計發電裝機容量

0.55

億千瓦，占比

2.17%。圖

2：2022

年我國累計發電裝機容量數據來源：國家能源局2新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004（二）資源優化配置能力穩步提升截至

2022

年底，發電企業積極推進煤電機組靈活性改造制造工作，新投產煤電機組調節能力進一步提高，煤電靈活性改造規模累計約

2.57

億千瓦；我國已建和在建裝機規模均居世界首位，抽水蓄能裝機規模達到

0.46

億千瓦；以電化學儲能為代表的儲能技術持續快速發展，度電成本穩步下降，新型儲能累計裝機規模超過

0.09

億千瓦。新能源得到高效利用，棄電率控制在合理水平。（三）新興技術創新水平不斷突破隨著我國科技水平不斷的提高，不同類型的新能源技術在電力行業得到應用，相比于傳統發電技術，新能源技術有著更高的發電效率，現階段，電力行業的主導發電模式正逐漸過渡為新能源發電模式。目前，我國建立了完備的清潔能源裝備制造產業鏈，成功研發制造全球最大單機容量

100

萬千瓦水電機組，具備最大單機容量達16

兆瓦的全系列風電機組制造能力，光伏電池轉換效率多次刷新世界紀錄，光伏電池轉換效率持續提升。柔性直流、“互聯網+”智慧能源、大規模新型儲能、綜合能源等一大批新技術、新模式、新業態蓬勃興起。（四）二氧化碳排放規模有效降低根據《中國電力行業年度發展報告

2023》顯示，2022

年，全國單位火電發電量二氧化碳排放約為

824

克/千瓦時，比

2005

年降低21.4%；全國單位發電量二氧化碳排放約為

541

克/千瓦時，比

20053新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004降低

36.9%。以

2005

年為基準年，從

2006-2022

年，電力行業累計減少二氧化碳排放量約為

247.3

億噸，通過加大新能源高比例消納，有效地降低了二氧化碳排放規模，加快了我國“雙碳”目標的實現。二、

新型電力系統內涵（一）新型電力系統提出背景2020

年

9

月，我國在第

75

屆聯合國大會一般性辯論中宣布中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的措施，二氧化碳排放力爭在

2030

年前達峰，努力爭取

2060

年實現“碳中和”。隨后我國又在氣候雄心峰會以及中央經濟工作會議中繼續強調“雙碳”的重要性。2021

年

3

月

15

日，中央財經委員會第九次會議中指出，“十四五”是碳達峰的關鍵期、窗口期，要構建清潔、低碳、安全、高效的能源體系，深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統，會議首次提出“新型電力系統”的概念。習近平總書記指出，實現碳達峰碳中和，是貫徹新發展理念、構建新發展格局、推動高質量發展的內在要求，是黨中央統籌國際國內兩個大局作出的重大戰略決策。在我國的二氧化碳排放總量中，能源生產和消費相關活動碳排放占比較高，推進能源綠色低碳轉型是實現碳達峰碳中和目標的關鍵。以新能源為主體的新型電力系統是以承載實現碳達峰碳中和要求為前提，確保能源電力安全為基礎、滿足經濟社會發展電力需求為首要目標、以最大化消納新能源為主要任務，以源網荷儲互動與4新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004多能互補為支撐，具有清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動基本特征的電力系統。（二）新型電力系統意義深遠傳統電力行業主要是以火電為主，電力行業

CO2

的排放量在我國

CO2

總排放量的占比最高，為實現“雙碳”目標，電力行業要加快新型電力系統建設，大幅提升光伏、風電等新能源發電的比例，進而提升終端電氣化率，更好支持溫室氣體減排，實現“雙碳”目標。促進“產業結構”優化升級，實現雙碳既定目標。以新能源為主體的新型電力系統能夠推動產業結構優化升級，促進能源清潔低碳轉型，減少化石能源開發和使用，大力發展風能、太陽能等新能源，提供更加綠色低碳的能源供給，提升終端能源綠色消費比重，加快碳達峰、碳中和目標的實現。推動“源網荷儲”互動融合，深化關鍵技術應用。傳統電力系統是以火電為主，是由“源隨荷動”的實時平衡模式，大電網一體化控制模式。在“雙碳”目標背景下，新型電力系統主要以太陽能、風電等新能源為主，向“源網荷儲”協同互動的非完全實時平衡模式，大電網與微電網協同控制模式轉變，深化數字技術與儲能技術在新型電力系統中的廣泛應用，加快低碳能源技術、先進輸電技術和網絡技術、控制技術的深度融合，構建電力行業新發展格局，推動電力行業高質量發展。5新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004推進“能源革命”加快發展，保障能源供應安全。新型電力系統建設深入推進能源革命，加強煤炭清潔高效利用，統籌“源網荷儲”各環節，助力“風光水火儲”一體化協同發展，助推煤電靈活性改造，加快抽水蓄能開發建設，支持各類儲能健康有序發展，不斷擴展新能源應用場景，全面提升電力系統調節能力，加快規劃建設新型能源體系，統籌水電開發和生態保護，積極安全有序發展核電，加強能源產供儲銷體系建設，確保能源安全。（三）新型電力系統特征顯著高比例新能源廣泛接入。新型電力系統核心特征在于新能源占據主導地位，成為主要能源形式。隨著我國碳達峰與碳中和目標的提出，電力系統將逐漸由煤電裝機占主導轉向新能源發電裝機為主導，最終實現以風電、光伏等新能源發電為主，新能源在一次能源消費中的比重不斷增加，加速替代化石能源。未來我國電源裝機規模將保持平穩較快增長，呈現出“風光領跑、多源協調”態勢。在電源總裝機容量中，陸上風電、光伏發電將是我國發展最快的電源類型，到

2060

年兩者裝機容量占比之和達到約

60%，發電量占比之和達到約

35%。電網資源靈活可靠。新型電力系統需要解決高比例新能源接入下系統強不確定性（即，隨機性與波動性）與脆弱性問題，充分發揮電網大范圍資源配置的能力。未來電網將呈現出交直流遠距離輸電、區域電網互聯、主網與微電網互動的形態。特高壓交直流遠距離輸電成為重要的清潔能源配置手段。分布式電源按電壓等級分層6新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004接入，實現就地消納與平衡。儲能與需求側響應快速發展，預計2060

年需求響應規模有望達到

3.6

億千瓦左右，儲能裝機將達

4.2

億千瓦左右，兩者將成為未來電力系統重要的靈活性資源，保障新能源消納和系統安全穩定運行。基礎設施多網融合數字賦能。新型電力系統將呈現數字與物理系統深度融合，以數據流引領和優化能量流、業務流。以數據作為核心生產要素，打通電源、電網、負荷、儲能各環節信息，發電側(發電廠等)實現“全面可觀、精確可測、高度可控”，電網側(電網企業)形成云端與邊緣融合的調控體系，用電側(用電用戶)有效聚合海量可調節資源支撐實時動態響應。通過數字技術與能源企業業務、管理深度融合，不斷提高數字化、網絡化、智能化水平，而形成的新型能源生態系統，具有靈活性、開放性、交互性、經濟性、共享性等特性，使電網更加安全、可靠、綠色、高效、智能。（四）新型電力系統面臨的挑戰在新型電力系統構建的過程中，電力行業主要面臨以下幾方面挑戰：1.

電力電量平衡挑戰新能源發電的間歇性、隨機性和波動性，容易導致短時間的電力不平衡，另外新能源發電與用電季節性不匹配，存在季節性電量平衡難題。2.

系統安全穩定挑戰7新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004新型電力系統慣量和阻尼低、電壓支撐和過流耐受能力弱以及動態特性快，使得寬頻振蕩和各種安全穩定問題加劇，發生故障容易引發連鎖脫網事故。3.

電力成本挑戰為了保障電力系統實時平衡的輔助服務及相關設施建設將增加電源使用成本，還需要調節性、支撐性、保障性和靈活性資源以及新能源輸電通道方面的建設投入。4.

低碳用能挑戰我國目前針對負荷側有不同的低碳約束政策，包括能耗雙控約束、綠電配額制約束和碳市場約束，共同約束和激勵用戶更多地低碳用能。5.

調度控制挑戰隨著電力系統需要控制源網荷儲的各個環節，以及新能源發電和新型負荷的海量接入，新型電力系統的調度控制在可觀、可測和可控方面面臨著嚴峻挑戰。三、

新型電力系統構建源網荷儲新生態（一）發電側：以新能源為主、煤電為輔在“碳達峰”“碳中和”目標下，新能源產業將迎來高質量、跨越式發展，清潔電力裝機占比將大幅提升，逐步成為電力系統中的新增裝機主體乃至電量供給主體，煤電逐步成為調節性電源。8新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004化石能源電源占比不斷下降是大勢所趨，將由基礎電源成為調節電源轉變，化石能源電源向兜底保障、調節與支撐功能轉變。但需要注意的是，煤電的戰略地位仍不容小覷，尤其在寒潮或高溫等特殊情境下，風電、光伏出力減少，缺少煤電兜底，電力系統的實時平衡將被打破。（二）電網側：分布式微網和大電網互補隨著新型電力系統的發展，在市場化過程中微電網將為企業的高質量發展注入新動能，推動智能電網運營商、能源產業價值鏈整合商、能源生態系統服務商的戰略轉型，助力構建清潔低碳、安全高效的現代能源體系，進一步促進能源行業低碳清潔化發展。作為分布式清潔能源、配電設備、電力負載進行統一管理的發配用一體化微平衡系統，微電網主要有兩個技術優勢，一是“源網荷儲”的統一協調控制能力，二是孤網運行能力。“源網荷儲”統一協調控制能力意味著微電網在不同環境下能夠以最高效經濟的方式生產和消費能源，并能夠有效響應電網的調度指令；而孤網運行能力則意味著大電網故障或極端自然災害下，微電網能夠保障網內重要用戶的可靠供電。微電網不僅能夠在大電網系統下調節控制，平滑的并入大電網系統，還能在其內部實現能量和電壓的統一調節。除此之外，微電網其自身規模較小、系統構成較為分散，因此要運用先進的技術、采用可再生能源本地消納最大化，有利于綠電高效利用降低負荷用能碳排、節約用能成本以及滿足電力供給需求。9新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004通過微電網的建設,可以補充大電網對投資的不足,通過分布式能源和微電網本身的建設,可以降低配電系統對電能的需求,減少或者減緩配電網的投資以及提升大電網整體傳輸效率。微電網可以看作是大電網的一個可控負荷，實現發電、儲電、用電以及與外部配電網交互電量的優化控制。未來的電網模式應該是大電網與微電網的結合體，大電網的架構是微電網發展的前提條件，而微電網具備接納清潔能源、調節能力強的特征，能夠為大電網提供補充。電網的控制模式將更開放多元，有利于大幅提高電網的系統效率。（三）負荷側：由“源隨荷動”轉向“源網荷互動”傳統電力系統主要的特點是電源與負荷之間靜態匹配，電網作為電能傳輸通道，即以電源和負荷特性曲線構建供給-需求匹配方案，通過適度的電源調度實現電網穩定，核心是強調電源和負荷的穩定性。隨著新型電力系統發展，電源端和負荷端均出現了較大的波動和時變性，如果以傳統方案來進行源荷匹配，無法達成目標，因此需要“源網荷互動”。過去電網調控的主要模式是“源隨荷動”，當用電負荷突然增高，但電源發電能力不足時，供需不平衡將嚴重影響電網安全運行。在負荷側大量新能源裝機的背景下，荷側的波動將會頻繁變化且波幅逐漸加大，從源側單向跟隨調節將變的力不從心，大大影響電網安全及傳輸效率。10新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004微電網的建設實現源網荷儲一體化運行能夠深入挖掘系統靈活性調節能力，推動負荷側分布式資源互動響應，實現電網調控由“源隨荷動”向“源荷互動”轉變，促進供需兩側精準匹配，提升了供需資源配置質量和效率。圖

3：源網荷儲一體化運行圖微電網系統作為荷側的管理中樞實現與源網互動，主要通過以下功能途徑：1.

需求側響應通過整合負荷側需求響應資源，將分布式發電資源、儲能、彈性負荷、充電樁等納入需求側響應范圍，推動可中斷負荷、可控負荷參與電網調峰、調頻、調壓等穩定控制，實現負荷精準控制和用戶精細化用能管理。2.

電力現貨交易11新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004通過現貨交易平臺功能接口打通，參與電力現貨市場化交易規則，幫助用戶從需求出發，降低用能成本或降碳，同時現貨交易的市場化規則幫助大電網實現有序用電以及整體碳排的降低。3.

離網預備機制互動，加強電力系統應急管理建立健全應對極端天氣和自然災害的電力預警和應急響應機制，加強災害預警預判和電網協調聯動。保障應急備用煤電和短時儲能的規模與調度，建設黑啟動電源和負荷中心本地電源，提高電力系統網絡安全應急處置能力。微電網與主動配電網、大電網共同建立互動機制管理區域內的分布式能源，尤其是分布式新能源個體具有分布分散、規模小、易受外界因素影響（如極端災害天氣、用戶側系統故障、計劃維護等）等特性，所以通過微電網技術構建以終端用戶為單位的分布式能源集群集中調控，通過氣象預測技術、系統故障健康預測性運維及用戶計劃聯動等手段，以預告時間維度的用戶側發用電信息數據進行擬合，并以短期、中期、中長期的計劃策略報備給主動配電網管理平臺

ADMS

以及區域大電網調度系統，幫助電網提前預知用戶側電力潮流趨勢，合理調配區域配電網不同地理用戶間的潮流走向以及和大電網之間的電力潮流關系；在此基礎上形成了用戶側并網點、主動配電網、大電網調度互動協同的靈活機制，從用戶側參與了大電網的主動式穩定控制，增加了暫態支撐大電網的能力。12新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004于此同時，微電網系統對于主動報備的并離網預備策略，經由電網調度綜合研判、計劃的指令反饋，基于自身并離網切換策略平滑有效的遵循計劃策略實施。圖

4：微電網系統運行框架圖（四）儲能側：增強電網柔性隨著全球經濟的快速發展和人口的不斷增長，對能源的需求也越來越大。同時，在環保意識日益增強的背景下，清潔能源的應用也備受關注。新能源占比不斷提高，其間歇性、隨機性、波動性特點快速消耗電力系統靈活調節資源。近年來，雖然經過各方不斷努力，全國新能源利用率總體保持較高水平，但消納基礎尚不牢固，局部地區、局部時段棄風棄光問題依然突出。未來，新能源大規模高比例發展對系統調節能力提出了巨大需求，但調節性電源建設面臨諸多約束，區域性新能源高效消納風險增大，制約新能源高效利用。在新型電力系統構建中，儲能側是實現源網荷儲新生態的關鍵環節之一。儲能技術是實現儲能側的關鍵，需要根據儲能的容量、13新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004效率、成本等因素進行選擇。目前常用的儲能技術包括電池儲能、超級電容儲能、燃料電池儲能和抽水蓄能等。不同的儲能技術具有不同的特點，需要根據實際情況進行選擇。同時，儲能容量的規劃則需要考慮到電網的負荷需求、可再生能源的波動性等因素。通過合理的儲能容量規劃，可以保證在電網負荷高峰期能夠釋放儲能，實現電網的穩定性和可靠性。儲能側需要與電網實現互動，通過合理的控制策略和調度算法，實現儲能與用能之間的平衡。在電網負荷低谷期，可以將多余的電能儲存到儲能系統中，以備電網負荷高峰期使用。通過優化調度策略，可以實現儲能側的最優化運行。例如，在電網負荷高峰期，可以通過調整儲能系統的輸出功率，以滿足電網的負荷需求。儲能側是指利用各種技術手段將電能進行轉換和儲存，以便在需要的時候進行釋放和利用的一種能量存儲技術。儲能側可以實現對電力系統的源、網、荷的協調管理，提高電力系統的可靠性和經濟性；并且儲能側還具有調峰填谷、配電網優化、新能源消納、儲能技術創新的作用。實現源網荷儲新生態需要在儲能側進行多方面的優化和調整，包括儲能技術的選擇、儲能容量的規劃、儲能與電網的互動和優化調度策略等，以實現電網的穩定性和可靠性。在新型電力系統的儲能側，可以采取以下措施來增強電網柔性：14新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004多種儲能技術的組合應用。不同儲能技術具有不同的響應速度、容量、效率和成本等方面的特點，可以根據實際需求進行組合應用，提高儲能側對于電網負荷和電源波動的快速響應能力和自適應能力。儲能系統的智能控制。通過采用先進的智能控制技術，可以實現儲能系統對于電網負荷和電源波動的自動調節和優化，提高儲能系統的利用率和電網柔性。儲能系統的分布式布局。分布式儲能系統可以更好地適應電網負荷和電源波動，提高電網柔性。此外，分布式儲能系統還可以提高電網的可靠性和安全性，減少電網故障的影響范圍。四、

源網荷儲一體化發展關鍵舉措新型電力系統具有不確定性，而源網荷儲一體化可以充分發揮負荷側的平衡調節能力，使電力系統更安全、穩定、高效地運行，同時也是為了促進清潔能源更穩定、可靠、有效的主動消納。推動源網荷儲一體化發展能夠顯著提升負荷側能源利用效率，增強可再生能源消納能力，更好地服務新型能源體系。優化創新環境，發揮科技骨干企業的引領作用，以產業鏈為紐帶推動創新鏈、產業鏈融合發展。研究開發新一代太陽能高效聚光集熱系統，破解光熱發電產業面臨的難題。加快制定戶用光伏準入門檻、建設標準等，推進分布式光伏發展。15新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004（一）電源側：提高綠色能源接納推動炭的清潔升級與新能源發展，構建清潔能源體系。我國以煤炭為核心的能源消費結構是碳排放的主要來源之一。煤炭的清潔升級以及以新能源替代傳統能源是提升新能源接納的重要舉措，也是實現“碳中和”的主要方向。在政策上，針對新能源發展，國家能源局通過儲能標準化工作方案引領儲能技術與產業發展，并鼓勵風電、光伏等清潔能源健康發展，提出了清潔能源開發建設的具體安排。部分省份也就減少煤炭消費和新能源發展制定了相關政策以促進新能源接納目標。煤炭大省山西省在政府工作報告中提出“推動煤礦綠色智能開采，推進煤炭分質分梯級利用，抓好煤炭消費減量等量替代”；山東、山西、廣東、遼寧等多個省份均表明要發展可再生能源，并設定了可再生能源發電裝機目標數量。實施產能壓降與差別電價，促進高耗能產業供給側改革。高耗能產業結構調整是碳中和的重要實現方式之一，政策上主要以產能壓降與差別電價為主；鋼鐵、有色金屬和建筑均為碳排放量較高行業。針對“兩高一剩”行業的碳中和實現，相關部委和行業協會發布政策促進高耗能產業的產量控制和產業結構優化。2021

年

2

月

10日，中國鋼鐵工業協會發布《推進鋼鐵行業低碳行動倡議書》強調，鋼鐵行業將面臨從碳排放強度的“相對約束”到碳排放總量的“絕對約束”。工信部更新《鋁行業規范條件》等有色金屬行業規范，推動有色金屬行業向環境友好、智能化轉型。“兩高一剩”行業重16新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004點地區也制定了相關行業政策，嚴控產能過剩行業新增產能，加快落后企業、產能的退出，推動綠色建筑的發展。各省用電情況存在差別，因地制宜開展配電網建設。從已公布的十四五規劃來看，各省配電網發展目標不盡相同，但主要集中在智能化、供電質量和可靠性、城鄉配電網建設改造等方面。配網設備種類龐雜，分為一次和二次設備，傳統配網行業集中度低，產品同質化重，市場競爭激烈，以價值量大的變壓器、電纜、斷路器為例，細分市場

CR10

尚不足

10%。隨著電力物聯網信息化、智能化發展，配網大量的新增需求主要集中在新能源、智能電網、電動車等領域，對產品性能質量尤其是穩定性的要求日益增強，高端產品占比有望提升。（二）電網側：優化電網發展方式加快配電網改造升級，推動智能配電網、主動配電網建設，提高配電網接納新能源和多元化負荷的承載力和靈活性，促進新能源優先就地就近開發利用。積極發展以消納新能源為主的智能微電網，實現與大電網兼容互補。完善區域電網主網架結構，推動電網之間柔性可控互聯，構建規模合理、分層分區、安全可靠的電力系統，提升電網適應新能源的動態穩定水平。科學推進新能源電力跨省跨區輸送，穩步推廣柔性直流輸電，優化輸電曲線和價格機制，加強送受端電網協同調峰運行，提高全網消納新能源能力。17新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004（三）負荷側：提升電力負荷彈性在負荷側提出科學構建源網荷儲結構與布局，建設彈性的靈活調節能力和穩定控制資源，確保必要的慣量、短路容量、有功和無功支撐，滿足電力系統電力電量平衡和安全穩定運行基礎需求下，通過先進的發用預測算法及云邊經濟性調優調度人工智能算法最大化綠色能源本地消納降低碳排、通過儲能及負荷控制算法實現精確的需量管理和用能場景的移峰填谷降低總體度電成本、通過深入負荷工藝的能效調優策略提升用能效率、通過市場協同接口參與市場化交易。1.

微網規劃設計與評估(1)

微網規劃設計要滿足用戶對電力為主的能源需求，合理利用能源資源，以獲得最佳的投資效果。在微網規劃設計之前，首先應明確微網建設的目的，并根據建設目標選擇合適的設備、運營模式。尤其是在工商業的微網項目中，現場調查除了技術因素，還需要考慮經濟、社會因素（低碳、零碳）。在前期調研結束后，需要進行分布式電源規劃，根據微網建設目的和前期評估結果，確定微網中可再生資源配比、分布式電源的種類、容量等參數;進行微網電力系統規劃與控制、保護、通信系統的規劃。(2)

微網評估18新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004微網規劃以及運行時須滿足技術、經濟、社會、以及環境層面的可持續性要求。在商用、工業微網項目中，良好的經濟性是微網項目能夠可持續運行的重要因素;同時需兼具可靠性。2.

微網的控制、保護與通信(1)

微網控制微網的控制系統應確保微網可靠以及經濟的運行，構建負荷側微網系統彈性需具有以下功能:

出力控制:需控制分布式能源平衡短時的出力、負荷不均，并將頻率、電壓的變化控制在可接受的范圍之內。

負荷側控制:需要包含一部分可控負荷。對于孤島模式的微網，微網內的功率平衡除了要依靠分布式電源發電以外，還需用戶提供需求側響應。圖

5：微電網邊端發用實時控制

經濟調度:需利用先進的人工智能算法、機器學習，通過實時氣象數據和用戶負荷歷史數據輸入，精準預測新能源發電出力曲線19新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004及負荷用電曲線，同時結合用戶電價信息生成最優化調配策略，助力能源產銷者能源資產價值最大化。圖

6：經濟性調優實時趨勢擬合組合調度

并、離網轉換:一般并網型微網需要有能力運行在并網或孤島兩種運行模式，且兩種運行模式下微網可能有不同的控制算法。圖

7：并離網平滑切換邏輯策略(2)

微網保護微網的保護與大電網保護有較大區別，例如微網因含有大量分布式電源，會出現雙向潮流；微網內部電源多通過逆變器并網，故障電流比較小，故障檢測比較困難。另外微網并網、孤島運行狀態下故障電流特點也不同，因此并網型微網的繼電保護配置和整定應能適應并網和孤島兩種運行狀態。20新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004此外微網保護應與所連接的配電網現有保護相協調。微網接入后，微網的接地方式需要與配電網的接地方式相配合。圖

8：微電網與大電網協同保護策略框架(3)

微網通信微網的運行控制、能量管理、需求側響應以及經濟調度等高級應用都需要雙向通信技術。微網通信是供電系統安全運行和合理調度的前提。微網的通信參考

IEC61850

以及

IEC61970

系列標準，其中考慮云邊架構，邊緣測與云端能量調度參考標準物聯網協議

MQTT、HTTPS

等協議規范設計。對于并網型微網，因為接入配電網，微網與配電網之間有通信聯系，原有的通信規范也考慮微網的影響。（四）儲能側：深化儲能技術應用儲電、儲熱、儲氣、儲氫等覆蓋全周期的多類型儲能協同運行，電力系統實現動態平衡，能源系統運行靈活性大幅提升。儲電、儲21新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004熱、儲氣和儲氫等多種類儲能設施有機結合，重點發展基于液氫和液氨的化學儲能、壓縮空氣儲能等長時儲能技術路線，在不同時間和空間尺度上滿足未來大規模可再生能源調節和存儲需求，保障電力系統中高比例新能源的穩定運行，解決新能源季節出力不均衡情況下系統長時間尺度平衡調節問題，支撐電力系統實現跨季節的動態平衡，能源系統運行的靈活性和效率大幅提升。隨著源網荷儲一體化發展進程的不斷推進，儲能技術應用方面也面臨著諸如可再生能源的快速發展、電力市場化改革的不斷深入、中國能源轉型升級的不斷推進、儲能技術自身的不斷發展等現狀，深化儲能技術應用已經成為眾多企業和政府面臨的重大挑戰，對推動能源綠色轉型、應對電網極端事件、保障能源與電網安全、促進源網荷儲一體化高質量發展、支撐新型電力系統的構建具有重要意義。強化規劃引導，鼓勵儲能多元發展。研究編制新型儲能規劃，進一步明確“十四五”及中長期新型儲能發展目標及重點任務。電網企業相關部門應開展新型儲能專項規劃研究，對各地區規模及項目布局進行充分調研，并做好與相關規劃的銜接。相關規劃成果應及時報送國家發展改革委、國家能源局等相關部門。大力推進電源側儲能項目建設。結合系統實際需求，布局一批配置儲能的系統友好型新能源電站項目，通過儲能協同優化運行保障新能源高效消納利用，為電力系統提供容量支撐及一定調峰能力。充分發揮大規模新型儲能的作用，推動多能互補發展，規劃建設跨區輸送的大型清潔能源基地，提升外送通道利用率和通道可再生能22新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004源電量占比。探索利用退役火電機組的既有廠址和輸變電設施建設儲能或風光儲設施。積極推動電網側儲能合理化布局。通過關鍵節點布局電網側儲能，提升大規模高比例新能源及大容量直流接入后系統靈活調節能力和安全穩定水平。在電網末端及偏遠地區，建設電網側儲能或風光儲電站，提高電網供電能力。圍繞重要負荷用戶需求，建設一批移動式或固定式儲能，提升應急供電保障能力或延緩輸變電升級改造需求。積極支持用戶側儲能多元化發展。鼓勵圍繞分布式新能源、微電網、大數據中心、5G

基站、充電設施、工業園區等其他終端用戶，探索儲能融合發展新場景。鼓勵聚合利用不間斷電源、電動汽車、用戶側儲能等分散式儲能設施，依托大數據、云計算、人工智能、區塊鏈等技術，結合體制機制綜合創新，探索智慧能源、虛擬電廠等多種商業模式。提升科技創新能力。開展前瞻性、系統性、戰略性儲能關鍵技術研發，充分調動企業、高校及科研院所等各方面力量，推動儲能理論和關鍵材料、單元、模塊、系統中短板技術攻關，加快實現核心技術自主化。堅持儲能技術多元化，推動鋰離子電池等相對成熟新型儲能技術成本持續下降和商業化規模應用，實現壓縮空氣、液流電池等長時儲能技術進入商業化發展初期，加快飛輪儲能、鈉離子電池等技術開展規模化試驗示范，以需求為導向，探索開展儲氫、儲熱及其他創新儲能技術的研究和示范應用。23新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004加快創新成果轉化。鼓勵開展儲能技術應用示范、首臺（套）重大技術裝備示范。加強對新型儲能重大示范項目分析評估，為新技術、新產品、新方案實際應用效果提供科學數據支撐，為國家制定產業政策和技術標準提供科學依據。增強儲能產業競爭力。通過重大項目建設引導提升儲能核心技術裝備自主可控水平，重視上下游協同，依托具有自主知識產權和核心競爭力的骨干企業與相關部門，積極推動從生產、建設、運營到回收的全產業鏈發展。（五）源網荷儲一體化發展模式與實施效果源網荷儲一體化發展模式是指在能源領域，通過整合電力、互聯網和儲能技術，形成一種新型的能源供應鏈模式。該模式的核心是通過互聯網技術實現能源的智能化管理和優化調度，同時利用物流和儲能技術實現能源的高效利用和儲存，實現能源的可持續發展。1.

發展模式源網荷儲一體化發展模式：該模式是將電力系統、能源互聯網和儲能系統有機結合，實現源網荷儲一體化的發展。通過建設智能電網、智能儲能系統和智能能源互聯網，實現能源的高效利用和優化配置。源網荷儲一體化發展模式+新能源：該模式是在源網荷儲一體化的基礎上，加入新能源的開發和利用。通過建設大規模的風電、光伏發電等新能源電站，實現能源的多元化和可持續發展。24新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004源網荷儲一體化發展模式+智能化：該模式是在源網荷儲一體化的基礎上，加入智能化的技術手段。通過建設智能電網、智能儲能系統和智能能源互聯網，實現能源的高效利用和智能化管理。源網荷儲一體化發展模式+多能互補：該模式是在源網荷儲一體化的基礎上，加入多能互補的技術手段。通過將不同能源形式進行互補，實現能源的高效利用和優化配置。源網荷儲一體化發展模式+區域協同：該模式是在源網荷儲一體化的基礎上，加入區域協同的技術手段。通過建設區域能源互聯網，實現能源的跨區域調度和優化配置。2.

實施效果提高能源利用效率：源網荷儲一體化發展模式可以實現能源的高效利用，通過智能化管理和優化調度，減少能源浪費，提高能源利用效率。

源頭優化：通過優化能源的生產和供應鏈，選擇更加清潔、高效的能源源頭，如可再生能源和低碳能源，以減少能源的浪費和污染。

網格升級：通過建設智能電網和能源互聯網，實現能源的高效傳輸和分配。智能電網可以實現對能源的實時監測和調控，以提高能源的利用效率和供需平衡。能源互聯網則可以實現不同能源之間的互補和協同，提高能源的整體利用效率。25新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004

儲能技術應用：通過采用先進的能源儲存技術，如電池儲能、壓縮空氣儲能和水泵儲能等，將能源進行儲存和釋放，以應對能源供需的波動。儲能技術可以提高能源的利用效率和供應的穩定性。

能源管理和智能化應用：通過引入能源管理系統和智能化技術，實現對能源的精細化管理和優化調度。能源管理系統可以對能源的生產、傳輸和消費進行全面監測和控制，以提高能源的利用效率和節約能源的成本。促進清潔能源發展：該模式可以更好地支持清潔能源的大規模應用。通過將清潔能源源頭與能源網格和能源儲存系統相結合，可以實現清潔能源的穩定供應和可靠性。同時，該模式還可以提供更多的接入點和靈活性，促進清潔能源的接入和利用。降低能源成本：源網荷儲一體化發展模式可以降低能源成本，通過電力市場化交易和儲能技術的應用，實現能源的低成本采購和高效利用。

提高能源利用效率：源網荷儲一體化模式可以將不同能源形式進行整合，實現能源的高效利用。例如，將可再生能源與傳統能源進行協同供應，可以最大程度地利用可再生能源，減少傳統能源的使用，從而降低能源成本。

實現能源多元化：源網荷儲一體化模式可以將多種能源形式進行整合，包括太陽能、風能、水能等可再生能源，以及燃煤、燃氣等傳統能源。通過實現能源多元化，可以降低對單一能源的依賴，減少能源價格波動對成本的影響。26新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004

提供靈活調度能力：源網荷儲一體化模式可以通過儲能設施的調度，實現對能源的靈活調度。儲能設施可以在能源供應過剩時進行儲存，而在能源供應不足時進行釋放，從而平衡能源供需，降低能源成本。

優化電網運行：源網荷儲一體化模式可以通過智能電網技術，實現對電網的優化運行。通過對電網的監測和調度，可以實現電網的高效運行，減少能源損耗，降低能源成本。優化能源供應鏈，提高電力供應可靠性：該模式可以提高電力供應的可靠性，通過儲能技術的應用，實現電力的備用和調峰，保障電力供應的穩定性和可靠性。

源網荷儲一體化發展模式可以實現多能互補。通過整合不同類型的能源資源，如太陽能、風能、水能等，可以實現能源的互補利用，減少對單一能源的依賴，提高能源供應的可靠性。同時，可以根據不同能源的特點和優勢，靈活調整能源供應結構，以滿足不同地區和不同時間段的能源需求。

源網荷儲一體化發展模式可以實現能源的靈活調度和儲備。通過建設大規模的能源儲備設施，如電池儲能系統、水庫等，可以將能源儲存起來，以應對能源供需的波動。同時，通過智能電網技術和能源管理系統，可以實現對能源的靈活調度和優化，使能源供應更加穩定可靠。

源網荷儲一體化發展模式還可以實現能源的分布式供應。通過建設分布式能源發電設施，如太陽能光伏電站、風力發電場等，可27新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004以將能源生產更加接近能源消費地點，減少能源輸送損耗，提高能源供應的可靠性。推動能源轉型升級：源網荷儲一體化發展模式通過整合不同能源的產能和儲能技術，可以促進可再生能源的大規模應用，減少對傳統能源的依賴，推動能源結構的轉型升級。源網荷儲一體化模式需要借助先進的能源技術和管理手段，如智能電網、能源互聯網、能源存儲技術等。這將促進能源技術的創新和升級，推動能源轉型升級。同時，通過智能化技術的應用，可以實現能源的高效利用和優化配置，提高能源利用效率，減少能源浪費，推動能源的可持續發展。五、

應用場景分析（一）數據中心應用場景隨著信息技術的快速發展，數據中心在人們日常工作和生活中扮演著越來越重要的角色。其中，數據中心對能源供給需求大、能耗高等因素，成為眾多企業和政府面臨的重大挑戰。在這種背景下，源網荷儲一體化成為了一個備受關注的方向。28新型電力系統背景下源網荷儲一體化發展白皮書ODCC-2023-05004圖

9：數據中心應用場景1.

電源側：多能互補，多方式并存隨著新型能源技術的不斷發展，各種可再生能源例如太陽能和風能正在逐步取代傳統能源并成為越來越重要的供能方式。源網荷儲一體化技術充分利用了這些新型能源技術，并通過弱電流程管理、能量回收等技術手段提高了能源的產能，實現了對于數據中心更穩定和持續的能源供應，進而提高了數據中