新能源转型的大挑战

最近这些年，新能源转型的趋势那是越来越明显了。你看，国际能源署发布的报告显示，2023 年全球可再生能源新增装机容量比 2022 年增长了 50% ，增长速度比过去 30 年的任何时候都要快。而且，未来 5 年全球可再生能源装机容量还会迎来快速增长期。就咱们国家来说，风电光伏基地建设进展顺利，全国风光总装机都突破 10 亿千瓦了，在电力新增装机里，那可是稳稳占据着主体地位。 

在 “双碳” 目标的推动下，构建以新能源为主体的新型电力系统变得越来越必要。为啥呢？传统电力系统主要依赖化石燃料，像煤炭、石油这些，不仅会排放大量二氧化碳等温室气体，引发空气污染和气候变化，而且供应链还比较脆弱，容易受到自然灾害、设备故障或者人为事故的影响。但是新能源接入也给电网带来了不少挑战。新能源发电，比如风电和光伏发电，受自然环境影响特别大，输出功率不稳定，具有明显的间歇性和随机性。这就使得电网的功率平衡和电压调节变得困难重重，还可能导致电网频率和电压波动，严重影响系统的稳定性。就拿云南来说，电源结构主要是水电和新能源结合。

每天中午太阳最大的时候，即便把所有水电都停掉，还是得弃水；晚上没太阳的时候，就算把所有水电都开启，电还是不够用。这就是新能源接入后，电力电量平衡困难的典型例子。另外，新能源接入要求电网具备更高的灵活性和适应性，还得对电网的运行策略和控制策略进行调整。传统电网保护策略也不太能适应新能源接入带来的新情况，需要开发新的保护策略和自动化系统。

而且，新能源接入后，电网需要面对的主体数量呈指数级扩张，控制系统暴露在外部空间的体量大幅增加，网络安全问题也变得更加复杂。为了应对这些挑战，一种新型电力运行模式 —— 源网荷储一体化应运而生。它将电源、电网、负荷和储能进行优化整合，目的就是实现能源资源的最大化利用，提高电力系统的安全性、稳定性和经济性。

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源网荷储：到底是什么？

要搞清楚源网荷储一体化，得先明白源、网、荷、储这四个部分分别是什么。

“源” 指的是电源，也就是电力系统的发电侧，像风电、光伏、水电、火电、生物质能发电这些都属于电源。在未来以新能源为主的电力系统里，风电和光伏的占比会逐步提升，预计会超过 50%，成为主导，取代传统燃煤发电的地位。就拿咱们国家来说，这几年风电和光伏的发展速度特别快，很多地方都建起了大型的风电场和光伏电站。

（二）网：智能电网，高效传输

“网” 就是电网，负责把电源发出来的电能传输和分配到各个用电地点。它由输电线路、变电站、配电线路等构成，包含从超高压到低压的多个电压等级。传统电网主要是大规模集中式电源，电力流向固定。但新型电力系统需要更多分布式能源、柔性互联和智能调度。现在很多地方都在建设智能配电网和区域级微电网，这样能提高新能源消纳能力，减少输配电损耗，还能增强局部电网的独立运行能力。比如，一些城市的智能电网可以根据用电需求自动调整电力分配，让电力供应更稳定、更高效。

（三）荷：灵活负荷，互动调节

“荷” 说的是负荷，简单来讲，就是电力系统中的用电设备，像工业、商业、居民等消耗电能的终端负荷。以前，负荷侧通常是被动消纳电力，现在在 “源网荷储” 体系下，负荷端可以通过削峰填谷、需求响应（DR）、电动汽车 V2G（车网互动）等方式，让电网运行更灵活。比如说，一些企业可以在用电低谷期多用电，在高峰期少用电，通过调整生产计划来实现削峰填谷；电动汽车也能在电网需要的时候，把电池里的电反向输送给电网 。

（四）储：储能系统，平衡供需

“储” 指的是储能系统，包括电化学储能（像锂电池、钠硫电池）、抽水蓄能、氢储能、飞轮储能等。储能技术的关键作用是调节新能源出力波动、增强电网稳定性、提供备用电力。白天光伏发电过剩时，储能系统就把多余的电能储存起来；到了夜间，光伏发电不足，储能系统就放电，满足用电需求，从而平衡电力供需。现在不少地方都建了大型的储能电站，用来解决新能源发电不稳定的问题。

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源网荷储一体化：新型电力运行模式

（一）模式整合，协同优化

源网荷储一体化，简单来说，就是把电源、电网、负荷和储能这四个部分进行优化整合，形成一种新型电力运行模式。它就像一个精心设计的交响乐团，各个部分紧密配合，共同奏响和谐的电力乐章，目的是实现能源资源的最大化利用，让电力系统运行得更安全、更稳定、更经济。

 在这个模式里，电源就像是乐团的乐器演奏者，提供各种不同类型的电力；电网如同连接各个乐器的纽带，负责把电力传输和分配到需要的地方；负荷则像是观众，是电力的使用者；储能就好比一个备用乐器库，在电力过多时储存起来，电力不足时再拿出来使用 。

（二）交互形式，提升能力

源网荷储一体化主要通过源源互补、源网协调、网荷互动、网储互动和源荷互动等多种交互形式来发挥作用。不同电源之间可以实现有效协调互补，比如灵活发电资源和清洁能源相互配合，就能解决清洁能源发电受环境和气象因素影响而产生的随机性、波动性问题，提高可再生能源的利用效率，减少电网旋转备用，增强系统的自主调节能力。就好像一个乐队里，不同乐器的演奏相互配合，让音乐更加和谐稳定。 

电源和电网之间也需要协同运行，通过新的电网调节技术，解决新能源大规模并网及分布式电源接入电网时出现的 “不友好” 问题，让新能源和常规电源一起参与电网调节，使新能源朝着具有友好调节能力和特性的方向发展。电网和负荷之间也可以进行互动，在与用户签订协议、采取激励措施的基础上，把负荷转化为电网的可调节资源。

当电网出现或者即将出现问题时，负荷可以主动调节和响应，改变潮流分布，确保电网安全经济可靠运行。比如说，当电网负荷过高时，一些企业可以根据协议减少用电，缓解电网压力。储能装置的双向调节作用也很关键。在用电低谷时，储能装置作为负荷充电；在用电高峰时，它又作为电源释放电能，为电网提供调峰、调频、备用、需求响应等多种服务。

就像一个 “充电宝”，在电量充足时储存电能，在需要时释放电能 。电源侧和负荷侧还能共同参与电力供需平衡控制，引导用户改变用电习惯和用电行为，汇聚各类柔性、可调节资源参与电力系统调峰和新能源消纳。比如鼓励居民在用电低谷期使用大功率电器，既满足了居民的用电需求，又能帮助电网平衡电力供需 。通过这些交互形式，源网荷储一体化能够更经济、高效和安全地提高电力系统功率动态平衡能力，是构建新型电力系统的重要发展路径。

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源网荷储一体化：解决能源难题

（一）提高新能源消纳能力

新能源大规模接入电网后，传统的 “发 - 输 - 配 - 用” 模式就有点跟不上节奏了，很难满足新能源的波动性特征。要是新能源发电多了，用不完就只能浪费掉；发电少了，又满足不了用电需求。而源网荷储一体化系统就像是一个智能管家，通过储能系统把多余的电能储存起来，等到新能源发电不足的时候再释放出来使用。同时，通过需求侧管理，引导用户调整用电时间和用电量，让新能源发出来的电能够被充分利用，提高就地消纳能力 。

（二）增强电网安全稳定性

在传统电网架构下，如果新能源比例过高，就容易出现电压波动、频率偏差等问题，影响系统稳定性。比如，当新能源发电突然增加或减少时，电网的电压和频率就会受到影响，可能导致电器设备无法正常工作，甚至损坏。而源网荷储系统就像一个稳定器，能够提供快速调节能力。储能系统可以在新能源发电过剩时储存电能，在发电不足时释放电能，平衡电力供需，减少新能源对电网的冲击，提高电网的安全性 。

（三）优化电力供需平衡

传统电力系统主要依赖火电等稳定电源进行调节，但新能源发电具有不确定性，这就增加了电力系统供需平衡的难度。有时候新能源发电多了，火电还在按照原来的计划发电，就会导致电力过剩；有时候新能源发电少了，火电又不能马上增加发电，就会出现电力短缺。而源网荷储一体化通过储能系统和需求侧管理，能够更精准地匹配供需。储能系统可以在电力过剩时储存电能，在电力短缺时释放电能；需求侧管理可以引导用户在电力过剩时多用电，在电力短缺时少用电，提高系统运行效率 。

（四）降低企业和用户用电成本

通过负荷侧的智能管理，比如需求响应，还有储能削峰填谷等措施，企业和用户可以降低电费支出，提高用能效率。就拿企业来说，它可以在低电价时充电，把电能储存起来，在高电价时放电，用储存的电能来满足生产需求，这样就能省下不少电费。一些工厂会在半夜电价低的时候，开启储能设备充电，白天电价高的时候，就用储能设备里的电来运行机器，优化了用电策略，成本也就降低了 。政策推动，前景广阔。

（一）各地政策，纷纷出台

在 “双碳” 目标的引领下，源网荷储一体化发展得到了各地政府的大力支持，相关政策纷纷出台。河南作为国内最早试点源网荷储的省份之一，积极推进源网荷储一体化项目建设。

2024 年底，河南省发展和改革委员会发布《关于实施第六批源网荷储一体化项目的通知》，本次共 36 个项目纳入实施范围，其中工业企业类 29 个、增量配电网类 1 个、农村地区类 6 个 。这些项目涉及 3 个风电相关项目，容量共计 142.9MW；其余均为光伏相关项目，容量共计 295.16MW。山东省也紧跟步伐，在 2025 年 3 月 5 日率先发布了《山东省源网荷储一体化实施细则》。

该细则强调通过加强 “源网荷储” 一体化建设，提高新能源的就地消纳能力，优化区域电力供需平衡，缓解新能源大规模接入对电网的冲击 。山东省将试点工作按照就地就近消纳、绿电交易、虚拟电厂、分布式自发自用 4 类模式组织实施，明确了各类模式试点项目的实施条件、运行管理等具体要求，为源网荷储一体化项目的落地实施提供了详细的指导。

 除了河南和山东，广东、江苏等工业大省也在积极推动工商业用户参与需求响应，促进源网荷储融合发展。这些政策的出台，为源网荷储一体化的发展提供了有力的政策支持和保障，也为相关企业和项目带来了更多的发展机遇 。

（二）未来趋势，技术突破

随着科技的不断进步，源网荷储一体化在技术方面也将迎来重大突破和发展。储能技术成本的持续下降是一个重要趋势。当前，锂电池储能成本已经大幅降低，在 2024 年上半年，新型储能相关招标项目中，EPC 价格区间 0.62 - 2.82 元 / Wh，均价 1.34 元 / Wh；系统集成价格区间 0.56 - 1.57 元 / Wh，均价 0.85 元 / Wh；磷酸铁锂电芯已下滑至 0.4 元 / Wh 附近。未来，随着钠离子电池、液流电池等新型储能技术的不断发展和成熟，储能应用将更加普及。

钠离子电池具有成本低、资源丰富等优势，有望在大规模储能领域发挥重要作用；液流电池则具有寿命长、安全性高的特点，适用于对储能要求较高的场景 。智能调度与 AI 优化也将成为源网荷储一体化发展的关键技术。人工智能（AI）和大数据技术的应用，可以对电网运行数据进行实时分析和预测，优化电网调度策略，提高新能源利用效率。

通过 AI 技术，可以实现对分布式能源、储能和负荷的智能管理和控制，实现电力系统的智能化运行。例如，利用 AI 算法可以根据新能源发电的预测数据和负荷需求，提前调整储能系统的充放电策略，确保电力系统的稳定运行 。

（三）商业模式，创新发展

未来，源网荷储一体化还可能衍生出一系列创新的商业模式，为能源行业的发展注入新的活力。“虚拟电厂（VPP）” 就是一种极具潜力的商业模式。它通过整合多个分布式能源、储能和可调负荷，形成一个 “虚拟电厂”，参与电力市场交易。虚拟电厂可以将分散的能源资源进行集中管理和调度，实现资源的优化配置。

它能够根据电力市场的价格信号和电网的运行状态，灵活调整能源的生产和消费，提高能源利用效率，同时还能为用户提供更多的经济收益。一些虚拟电厂通过参与电网的调峰、调频等辅助服务，获得相应的经济补偿 。“绿电交易 + 储能” 也是一种创新的商业模式。企业可以购买绿色电力，同时配置储能系统，提高绿电利用率。

在绿电交易市场中，企业可以通过购买绿电来满足自身的能源需求，实现绿色发展。而储能系统则可以在绿电供应过剩时储存电能，在供应不足时释放电能，确保企业生产的连续性。企业还可以通过峰谷电价套利降低成本，在电价低谷时充电，在电价高峰时放电，从而降低用电成本 。

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总结与展望

源网荷储一体化作为应对新能源转型挑战的关键解决方案，在提高新能源消纳能力、增强电网安全稳定性、优化电力供需平衡和降低企业与用户用电成本等方面发挥着重要作用。

各地政府积极出台政策支持其发展，未来在技术突破和商业模式创新的推动下，源网荷储一体化有望迎来更广阔的发展前景。然而，我们也要清醒地认识到，源网荷储一体化的发展仍面临诸多挑战，如储能技术成本仍然较高、智能调度与 AI 优化技术有待进一步完善、商业模式创新仍处于探索阶段等。但这些挑战也正是我们前进的动力，随着科技的不断进步和政策的持续支持，相信这些问题都将逐步得到解决。