电力系统新能源等效消纳能力及其工程
应用
摘要：为应对日益加剧的能源与环境危机，各国政府相继提出了构建高比例
可再生能源电力系统的目标与计划。

习近平主席在第七十五届联合国大会一般性
辩论上发表重要讲话指出，中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力
争取2060年前实现碳中和。

这就需要改变目前以化石能源燃烧为主的发电结构，提升光伏、风能等清洁能源发电的占比。

近年来新能源规模快速增长，截止2021
年底，全国可再生能源发电累计装机容量和发电量分别为10.63亿kW和2.48万
亿kW·h。

新能源快速增长带来的系统消纳问题日益突出。

关键词：电力系统；新能源；等效消纳能力；工程应用
1整体思路
在进行省级及以上系统的电源规划时，通常会拟定多个新能源规划装机方案。

进行方案评估时，需要计算每一方案的系统弃电率，明确系统调峰需求，规划合
理的调峰电源规模，控制系统弃电率在合理水平下。

在实际规划过程中，对每一
方案都得使用生产模拟软件计算，计算较为耗时；其次，难以定量给出系统调峰
需求；此外，无法粗略判断系统的调峰电源规模，仅靠不断调整调峰电源方案，
生产模拟试算的方法得到调峰电源规模。

针对以上问题，结合新能源资源特性曲线，本文引入电力系统新能源等效消
纳能力的概念，在实际工程允许的误差范围内，可快速计算系统的弃电率，定量
评估系统调峰需求，粗略判断调峰电源规模。

2新能源消纳全局方案
基于碳达峰碳中和目标，“十四五”时期，要统筹发展和安全、保供和转型，牢牢抓住电网大建设机遇，以深化电力体制改革为引领，建立促进新能源消纳政
策体系，探索新能源消纳的新模式，加强新能源在工业、交通、建筑等领域的应用，提高新能源在终端能源消费中的比重，形成清洁、安全、智能的新能源消费
方式，构建高比例新能源体系，在推动建设新型电力系统中打造新高地。

新能源消纳全局方案主要包括4个方面：统筹考虑量的有序增长和质的有效
提升，合理确定新能源开发规模、布局和时序，积极促进储能设施配建，助力新
能源科学有序开发和就近并网，就地消纳；优化服务体系，完善新能源并网流程，强化内部协同和专业联动，为新能源发展提供一站式、全链条服务；深化节能减排，推进工业、建筑、交通等重点领域提高能效，形成绿色低碳的生产生活方式；坚持规划引领，围绕发展布局、优化电网网架、重大项目用电等因素，聚焦重点
区域，按功能需求、分电压等级差异化修订电网规划。

3电力系统新能源等效消纳能力及其工程应用
3.1明确消纳责任，把握售电时机
在绿色电力发展的过程中，相关市场主体应认识到自身的市场消纳责任，并
注重精准把握绿色售电时机。

虽然电力企业在绿色电力营销过程中面临着一定的
机遇，但也面临着激烈的市场竞争。

在促进绿色电力发展的过程中，我国借鉴了
美国的“配额制”市场模式，通过市场强制手段进行绿色电力的消纳配额，相关
市场主体在此过程中承担了电力消纳的市场职责。

电力企业作为电力消纳主要的
责任承担主体，在促进绿色电力营销的过程中，可首先将业务核心放到耗电量比
较大的工业用户和商业用户之中，尤其是能源消耗量比较大，对价格比较敏感的
需求侧，为其制定绿色能源供给方案，尽可能在提高绿色电力市场消纳能力的同时，降低用电成本。

通过选择能耗较好的代表性企业，发挥代表性企业的带头作用，可以逐步进入市场之中，起到减轻电力市场消纳压力的作用。

3.2发挥资源优势，强化风险管理
资源是电力市场营销竞争的主要因素，市场主体在进行绿色电力营销提高市
场消纳能力的同时，也要切实挖掘资源在绿色电力市场发展中的优势，强化风险
管理对于市场消纳的积极作用。

首先，电力企业在绿色发展的过程中，应明确可
再生能源的出力和市场需求之间的关系，通过多渠道购入新能源电力，避免单一
渠道所产生的风险，实现对绿色电力的稳定供应。

其次，在发电过程中应强化技
术在市场电力资源配置中的积极作用，引入先进的大数据技术、云计算技术等，
通过资源配置降低成本。

最后，电力企业应强化自身的成本控制能力，提高自身
的电力调度能力，应用智能技术对绿色电力能源进行科学调度，降低运维成本，
并根据市场的变化进行价格的调整，为用户提供价格缓冲带。

3.3等效消纳能力的工程应用
规划研究中，新能源的有效容量是资源特性分析的一个重要指标，指定弃电
率下的有效容量系数。

如常选取弃电率为5%,则对应的95%有效容量指新能源累计电量为95%时的最
大出力值。

95%有效容量系数为0.5,其物理意义为如果系统能够保证消纳风电装
机50%的出力，即可满足全年弃电率控制在5%以下。

求得系统的等效消纳能力后，可快速计算不同新能源规模的系统弃电率。

改
变系统等效消纳能力，比如进行火电灵活性改造，也可按此方法快速计算系统弃
电率。

在得到系统的弃电率与调峰需求后，需要进行调峰电源的规划。

以常见的火
电灵活性改造与储能为例说明。

3.4新能源发电企业
从参与电力现货市场的角度对消纳机制进行分析，现货市场属于短期交易市场，可以应对绿色电力发电的随机性问题，在短期内可以提高新能源电力的消纳
空间。

新能源可以通过降低边际成本的方式扩大市场份额，采用现货市场解决电
力的大规模消纳问题。

国家发展改革委于2021年颁布建立电力现货市场试点，
并稳步推进新能源参与到市场之中，通过将一部分新能源项目发布到网上的方式，进行市场交易，推动绿色电力交易模式的扩大，提高市场对绿色电力的消纳能力。

从绿色电力交易试点的角度进行分析，新能源发电与传统发电模式具有属性
差别，绿色电力在发电中不会产生碳污染和能源消耗，具有环保价值，但其在电
能生产上与常规电源具有同质性特点。

采用“证电分离”的交易模式，需要重点
还原新能源的商品属性，我国于2021年建设绿色电力交易试点，通过赋予绿色
电力产品相应的属性标识和凭证的方式，实现绿色电力在市场中的流转。

目前，
我国很多沿海城市已经开始建立常态化的绿色交易模式，建立以试点为依托的绿
色电力消纳市场。

因此，从供给侧的角度对市场主体促进绿色电力市场消纳的角度进行分析，
主要在我国政策的支持和引领下，在逐步探索“双碳”目标建设落实的过程中构
建电力市场交易模式。

从火电厂的角度出发，其主要通过提高电力可靠性、提高
调频和调峰能力角度出发实现保障性电源的转变，促进绿色电力在市场中的消纳。

从新能源的角度出发，新能源发电商主要通过自建、购买、参与市场交易的方式
提高市场的消纳能力。

我国在以市场主体为核心建立绿色电力消纳机制的过程中，仍然需要以政策为导向，以市场为基础，建立丰富的交易模式，为绿色电力的市
场消纳提供保障，从而提高绿色电力市场的稳定性。

结论
新能源消纳能力的提升是一个复杂的系统工程，拥有丰富的新能源资源，但
是新能源消纳能力存在不足。

总体来说，应加强新能源规划和管理，完善新能源
消纳网络，加大新能源投资和建设力度，促进新旧能源协同发展，积极开展新兴
科技研究，加快新能源汽车普及，推动能源互联网建设，加强市场化运作和政策
引导，有效提升新能源消纳能力。

政府、企业和社会各方需要共同参与，强化新
能源消纳，为能源结构的转型升级贡献力量。

参考文献：
[1]石文辉，屈姬贤，罗魁，等.高比例新能源并网与运行发展研究[J].中国
工程科学，2022(6):52-63.
[2]陈音彤，张均弛，陈宇洋，等.未来高比例可再生能源发展路线分析[J].
电力大数据，2022(7):62-70.
[3]杨鹏，郁丹，郭雨涵，等.考虑需求侧响应的新能源消纳优化模型研究[J].供用电，2022(11):79-86.
[4]李建涛，李永光，朱泊旭，等.间歇式新能源消纳评估常用方法分析[J].电力工程技术，2022(5):85-93.
[5]周强，马彦宏，沈琛云，等.新时期中国西北地区新能源可持续发展反思与建议[J].电网与清洁能源，2020(6):78-84.。