支撑高比例新能源并网、提高大电网运行安全性和可靠性，电力系统灵活调节能力至关重要，直接关系着电力系统平衡安全全局、决定新能源消纳利用水平。

灵活性资源广泛存在于电力系统源网荷各个环节，目前以电源侧供应为主体，需求侧和电网侧潜力尚未真正有效发挥。本篇文章主要分析新型电力系统的特征、新能源供给消纳体系、电力系统的灵活性资源与调节能力。

新型电力系统的特征

新型电力系统特征：

（1）"两化"，电源清洁化、终端电气化。

（2）“双高”，高比例可再生能源，高比例电力电子设备。

新型电力系统挑战：

（1）安全稳定，稳定特性认知难度加大、电力系统稳定呈现新形态新特征、系统控制难度持续增加。

（2）平衡保障，保供应与保消纳之间的矛盾、发电占比与利用率之间的矛盾、调节能力与运行成本之间的矛盾。

新能源供给消纳体系

保供应与保消纳之间的矛盾。新能源资源与用电需求在不同时间尺度上的“错配”给电网供需平衡带来挑战。以西北为例，新能源晚高峰最小出力不到装机的1%，日内波动4700万千瓦，相邻日电量最大相差超4亿千瓦时，午间新能源调峰弃电与晚间供电不足情况并存，运行方式安排难以兼顾“保消纳”与“保供应”需求。

发电占比与利用率之间的矛盾。为提升新能源发电量占比，新能源装机规模进一步增加，午间调峰困难时段新能源消纳矛盾将更加突出，进而导致新能源利用宰下降。为保障新能源利用率指标达到要求，新能源装机规模将受制约，新能源利用率与发电占比难以兼顾。

我国将建设以大型风光电基地为基础、以其周边清洁高效先进节能的煤电为支撑、以稳定安全可靠的特高压输变电线路为载体的新能源供给消纳体系。影响消纳能力主要有三个因素∶（1）负荷大小；（2）电源结构；（3）区域联络情况。系统中某一时刻理论可以接受的新能源大小白系统的向下调节能力决定，即系统最大负荷与常规机组最小出力之差；而系统的向上调节能力指常规机组的调峰范围，表明系统平衡新能源出力波动大小的能力。

保供应与保消纳之间的矛盾。新能源资源与用电需求在不同时间尺度上的“错配”给电网供需平衡带来挑战。以西北为例，新能源晚高峰最小。

多重因素叠加造成局部地区电力供需偏紧。

（1）2021年，需求侧工业生产快速恢复、夏季持续高温天气带动负荷快速增长，供给侧能耗双控、煤炭价格上涨、来水偏枯等多重因素叠加，“拉闸限电”现象波及黑龙江、吉林、辽宁、广东、江苏等10余个省份。

（2）2022年8月，受高温导致用电负荷激增、干旱导致水电资源锐减、本地电源支撑不足等因素影响，四川省出现严重电力短缺。

新能源比例提高对灵活性调节能力依赖加大

电力系统的灵活性资源与调节能力

系统能否在高比例波动可再生能源的情况下灵活运行，是电力系统转型的核心，且对于确保现代电力系统的安全性至关重要。火电厂灵活性改造不是对储能的替代，而是过渡期灵活性资源建设的行政抓手。

电力系统灵活运行能力主要是指电力系统能够可靠且经济有效地应对全时间尺度的供需平衡变化和不确定性，从而确保电力系统瞬时稳定性、并支持长期供电安全。系统调节能力不足会降低电力系统的稳定性，或产生大量的弃电。电力系统灵活运行能力既来自电力供给侧，还可以通过电网基础设施，需求侧响应和电力存储来提供系统运行调节能力。在具有较高波动性可再生能源占比的电力系统中，发电侧以外的其他系统组成提供的系统灵活性极为关键。

系统中频率的稳定主要取决于发电侧与需求侧间有功功率的平衡

第一种功率波动的产生频率较高、幅值较小且难以预见，主要由小型机组或负荷的投切造成，其调节尺度对应于一次调频；第二种功率流动的产生频率有所降低且幅值较大，主要由大型机组或没备的启停造成，对应于二次调频；第三种负荷变动则是反应了长时间尺度下负荷跟随时间变化的整体趋势，需要对各电厂的功率进行调度调整，即三次调频。

当系统产生不平衡功率后，需经惯量支撑、一次调频以及二次调频等过程建立新的平衡状态。

构网型并网技术+大容量储能为系统提供稳定支撑

构网型电力电子变流器（Grfd-forming）通过控制使变流器对外表现为受控电压源特性，能够类似"同步机"给系统提供惯量支撑，提高系统强度，可为新型电力系统提供电网电压支撑、电网惯量支持、故障穿越能力、阻尼可控能力。

储能作为灵活的电力电量平衡技术，在高比例可再生能源电力系统中将发挥越来越大的作用。

新能源出力超出系统需求的部分，若没有发电侧可向下调节能力协调、需求侧用电向上调节或电网侧削峰填谷平抑，便只能选择弃风、弃光。随着风光发电量占比不断提高，系统净负荷（系统负荷满去风光出力）呈“鸭型”曲线，即新能源出力较高时，系统净负荷较小，随着新能源比例不断提高，会出现净负荷为负的情况，表现为储能充电需求增加；而早晚时刻新能源出力较小，系统净负荷较大，表现为储能放电需求。