高比例可再生能源系统中的电网规划—中国未来能源系统规划

dena、giz和国家可再生能源中心发布《高比例可再生能源系统中的电网规划—中国未来能源系统规划》（推荐）

ERR能研微讯（左）丨ERR能研君（右）

翻译：江河＠ERR能研微讯团队

校核：Mirakuru＠ERR能研微讯团队

编辑：Yeti＠ERR能研微讯团队

2019年6月，dena、giz和国家可再生能源中心发布《高比例可再生能源系统中的电网规划—中国未来能源系统规划》，在此ERR能研微讯研究团队对报告的执行摘要进行了翻译，分享给大家，欢迎转发扩散！ 

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ERR能研微讯团队可再生能源团队负责人：Maggie、Evelyn

执行摘要

电网规划是设计和实施能源系统向高比例可再生能源（RE）转型的一项重要任务。在规划如何整合可再生能源时，需要重视电网规划中的各种不同方面和相互依赖性，并关注整个能源系统的优化。可再生能源比例较高的能源系统日益复杂，因此在规划过程中考虑一些技术和经济影响因素以及政策目标非常重要。

中国目前的电力规划程序由三部分构成：需求、发电和传输，与需求预测、电源规划和电网规划相对应。在过去的几十年中，电力规划不断得到改善。中国的电力规划分为国家（包括地区）和省级电力规划。国家电力规划集成了单独的省级电力规划结果，并与省级规划并行编制。最终的国家电力规划由国家能源局（NEA）在获得国家发展和改革委员会（NDRC）批准后发布。省电力规划在完成与国家电力规划的衔接后提交给国家能源局，然后由省政府发布。国家电力规划研究中心和其他具备资格的研究机构承担这些规划。重要的规划项目完成后，能源主管部门将让咨询机构和专家对规划文件进行审查。环境和水资源专题将由相关政府部门处理。

中国电网规划的第一步是潮流分析，并与电力平衡仿真计算同步进行。第二步是对拟议的传输线进行经济和技术分析，以优化电网布局。经济分析旨在评估线路建设的最低成本。技术分析评估新线路对系统运行稳定性的影响，考虑不同区域和电压水平。规划人员针对投资需求进行项目特定和年度静态和动态测算，旨在降低年度总成本。此外，规划原则中列出了详细的环境和社会影响分析要素。

欧洲的电网规划方法分为三个步骤，以制定欧盟（EU）十年电网发展规划（TYNDP）：第一步是情景设定。分析了能源系统的发展潜力，以确定欧洲在电力传输基础设施方面的需求。这些情景旨在解决不确定性，而不是对未来的预测。各种利益攸关方，如非政府组织（NGO）、科学家、代表输电网用户（如发电厂、配电网运营商、供应商和贸易商）的行业协会、市场参与者、消费者（包括工业）、电力交易所和国家监管机构（酌情）参与咨询期间的情景创建。第二步称为规划研究。TYNDP通常包含四个描述未来电力系统潜在发展的情景。有一个关于利用可再生能源的激进目标，一个侧重于更分散的电力系统的影响的场景和一个侧重于政治考虑的场景，如强大的欧洲法律框架。使用市场和电网建模等常用方法，来自所有欧盟成员国的专家研究了2030年和2040年欧洲在不同情景方面的电力流动情况。这使他们能够预测瓶颈可能发生的位置以及边界管理这些流量需要多少传输容量。至于方案、项目清单和区域投资计划在最终确定之前向公众开放咨询。在第三步中，评估单个项目。在此阶段，规划人员评估项目的成本和效益，同时考虑项目如何支持环境、社会福利、供应安全以及其他有关社会总成本和效益的标准。

根据这一多标准评估，TYNDP的报告会公布每个被推荐的基础设施项目的价值和意义所在。TYNDP正在为决策者提供对传输基础设施强大而详细的分析，为他们的决策提供参考。欧洲能源监管机构合作机构（ACER）审查欧洲输电系统电力运营网络（ENTSO－E）的TYNDP草案是否与联盟的政策目标、监管框架和成员国的国家规划相一致。ACER在将规划提交给欧洲委员会之前会裁定TYNDP报告是否合适。欧盟委员会使用最终的TYNDP报告来决定哪些项目是共同利益项目（PCI），因此有资格获得实施的资金支持。

本文展示了基于场景建模结果的高级多标准电网规划方法的优势。它将实施了优化规划和电网扩建的中国可再生能源展望（CREO）2018既定政策情景与没有电网规划和电网扩建的情景（这意味着电网将保持不变）进行了比较。仿真模拟结果表明，合理规划的电网可以降低整体系统成本和排放，更好地整合可再生能源，减少限电，如下图所示。

图1：2016～2050年累积系统成本（人民币）和二氧化碳排放量

根据分析结果，本报告对中国的电网规划提出以下建议：

中国的电网规划方法应该进一步考虑电网规划的不确定性，并分析不同政策和发展对电力系统的影响。电网规划可用于说明不同政策的影响以及电力系统的最终发展，例如新的发电装机容量，不同的价格水平和各种市场设计。利用这些不确定性，可以开发不同的情景，并使用能源系统模型进行分析，以评估不同情景下电网投资的需求。

为了使电网规划达到政策制定者的最高价值，电力规划应包括电网规划者、政治利益相关者和受其决策影响的人民（公民、各省、公司）之间的双向互动。在中国电力规划中实施电力市场的重要性预计将大幅提升，更多基于市场的分析将整合电力市场的影响，如跨省交易。

中国的电网规划流程应该转变为全系统优化。系统范围的优化意味着在综合的视角下优化整体成本效率、电力流向和系统稳定性，而不是仅考虑如何优化每条新输电线路的投资。这将有助于降低总体成本并增加电力系统电网建设的效益。

除投资成本和关税外，中国还应将社会福利、减排和环境评估纳入输电线路投资评估。

对于每个电网区域，建议在电网规划程序中包括其各自替代传统发电容量的可再生能源安全发电容量。在电网规划中使用投资组合效应（即，在考察大型区域时平滑可再生能源出力）可降低对备用容量的需求，以确保供应安全。

图2 中国电网区域划分与“西电东送”电力流向

图3 2006～2017年地区间传输电量（TWh）

图4 2017年省间送入／送出电量占消费／发电电量的比例（注：仅展示了2017年净送入／送出电量超过10 TWh的省份）

图5 中国电力规划研究和准备工作流程

表1 电源规划中考虑的因素

表2 中国输电和配电网电压等级

表3 需要考虑的环境和社会影响因素

图6 欧洲输电系统电力运营网络成员国及区域

图7 欧盟十年电网发展规划（TYNDP）操作流程

图8 两种情景下测算的不同能源的平准化度电成本

图9 两种情景下的系统总成本和总排放量对比（2016～2050年的累计值）

图10 国家既定政策情景下各省（市）省间互联电网投资

图11 国家既定政策和固定电网情景下电量交易赤字和超额

图12 两种情况下的系统成本（电网成本和发电成本）

图13 与国家既定政策情景相比，固定电网情景下风电和光伏的弃电比例增加额

图14 与国家既定政策情景相比，固定电网情景下的CO2排放增量

图15 与国家既定政策情景相比，固定电网情景下不同能源发电量差额

图16 与国家既定政策情景相比，固定电网情景下不同电源装机容量差额

图17 中国大陆地区电网区域划分和高压直流输电线路

提高系统灵活性方法的成本和收益

解决高比例间歇性可再生能源融入电网的方法

电力系统转型现状2019