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世界能源结构正在发生快速且无法抵挡的改变，出现了一种新型的技术叫“源网荷储”系统，特点是源网联动和荷储协同，系统产生的目的是提高能源利用效率，改善能源结构，保障能源使用安全，实现可持续发展。在这个系统中，“源”指的是能源供给方，包括清洁能源如太阳能、风能、水能、核能，以及传统能源如煤炭、石油和天然气等，在这里主要指的是清洁能源；“网”指的是能源传输网络，包括输电线路和电力系统设备；“荷”指的是能源的终端用户，包括居民、工厂、商业写字楼、数据中心、公共设施等；“储”指的是能源的储存技术，包括储能设备和储能技术等。
根据“源网荷储”的设计，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，可以将“虚拟电厂（Virtual Power Plant，简称VPP）”建设起来，更经济、更高效和更安全地提高电力系统功率动态平衡能力，发挥发电侧和用电侧的调节能力，是构建新型智慧电力系统的全新发展路径。根据国家发展改革委、国家能源局发布的《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》，“源网荷储一体化”实施路径主要有三种具体模式。
（1）区域（省）级源网荷储一体化
依托区域（省）级电力辅助服务，引入电源侧、负荷侧、独立电储能等市场主体，通过价格信号引导各类市场主体灵活调节，提高用户侧调峰积极性。依托现代信息通讯及智能化技术，加强全网统一调度，建立源网荷储灵活高效互动的电力运行与市场体系，充分发挥区域电网的调节作用，落实电源、电力用户、储能、虚拟电厂参与市场机制。
（2）市（县）级源网荷储一体化
在重点城市开展源网荷储一体化坚强局部电网建设，梳理城市重要负荷，研究局部电网结构加强方案，提出保障电源以及自备应急电源配置方案。结合清洁取暖和清洁能源消纳工作，研究热电联产机组、新能源电站、灵活运行电热负荷一体化运营方案。
（3）园区（居民区）级源网荷储一体化
以现代信息通讯、大数据、人工智能、储能等新技术为依托，运用“互联网+”新模式，调动负荷侧调节响应能力。在城市商业区、综合体、居民区，依托光伏发电、并网型微电网和充电基础设施等，开展分布式发电与电动汽车（用户储能）灵活充放电相结合的园区（居民区）级源网荷储一体化建设。园区（居民区）级源网荷储一体化项目是分布最为广泛的一类项目，分布式和集中式电源均可参与，技术难度相对较小，也是未来新型电力系统最为基础的组成形式。
风光储一体化、风光水（储）一体化、风光火（储）一体化都是源网荷储的承载形式，由此可见，目的就是将新能源、清洁能源和传统能源紧密结合，完成发电侧的整体比例转换，将传统能源发电逐步向新能源和清洁能源发电转变。习近平总书记主持中央政治局第三十六次集体学习并发表重要讲话时强调：“要把促进新能源和清洁能源发展放在更加突出的位置，积极有序发展光能源、硅能源、氢能源、可再生能源。”传统能源结构在现阶段发生了改变，根据中国电力企业联合会发布《2023年上半年全国电力供需形势分析预测报告》中数据，2023年1—6月，全国风电、光伏新增装机在1亿千瓦以上，累计装机约8.6亿千瓦，风电光伏发电量达到7 300亿千瓦时，风电光伏产业已经成为我国新能源发电板块增长最迅速的主体。风电光伏发电装机规模不断扩大，已成为我国新增电源装机和新增发电量的双重主体。截至2023年6月底，全国累计非化石能源发电装机容量占比上升至51.5%。上半年，全国新增发电装机容量1.4亿千瓦，同比多投产7 186万千瓦。其中，新增并网太阳能发电装机容量7 842万千瓦，同比多投产4 754万千瓦，占新增发电装机总容量的比重达到55.6%，同比增长153.8%；风电新增装机量0.2299亿千瓦，占比16.31%，同比增长77.7%；核电装机量0.5676亿千瓦，占比2.10%。数据统计，2023年1—6月，风电光伏新增装机占全国新增装机的比重达到71%，新增发电量占全国新增发电量54%以上，充分满足了全国新增电量需求（见表2-3、表2-4）。
表2-3 2023年上半年全国累计发电装机容量
表2-4 2023年上半年全国新增发电装机容量
注：以上表格资料来源于国家能源局2023年1—6月份全国电力工业统计数据。
太阳能光伏电站的建设远高于其他清洁能源的建设速度，发展已经由“鸭子曲线”变为了“峡谷曲线”，太阳能光伏电站的增加满足了削峰填谷的需求。“鸭子曲线”最早由美国加州电网运营商CAISO提出，即在光伏发电处于最高峰的中午时间，净负荷曲线下降，随后在晚上光伏发电量下降时，净负荷急剧上升。随着光伏装机量的不断增加，CAISO提出的净负荷曲线出现了向“峡谷曲线”的转变，即中午净需求更低，跌至零值甚至负值；傍晚时负荷增加更加陡峭，其他电源必须快速爬坡出力以适应负荷的急剧攀升。新能源的不稳定性确实对其他发电形式和电网输变电提出了挑战，根据华福证券汪磊、陈若西的《虚拟电厂专题报告：源网荷储联动是新型电力系统必然选择》显示，山东装机结构与CAISO相似，截至2022年底，山东省的太阳能光伏发电装机量在总体发电中占比达到了22.5%。在2023年“五一”假期期间，山东省内用电负荷下降约15%，引发连续负电价现象。4月29日—5月1日现货价格曲线形状类似“鸭子曲线”，期间10时—15时负电价出现尤为频繁，而该时段为光伏发电高峰。结合此前山东将中午时段划分为电价深谷时段，新能源装机增加改变了原有的负荷曲线，使得新能源集中大发时段，电网净负荷出现了一个深谷，需要对负荷进行时间上的转移（填谷）以平滑变化、促进新能源消纳。
清洁能源的大力发展与我国对能源安全的重视息息相关，习近平总书记站在统筹中华民族伟大复兴战略全局和世界百年未有之大变局的高度，提出了“四个革命、一个合作”能源安全新战略，即推动能源消费革命、能源供给革命、能源技术革命、能源体制革命，加强全方位国际合作，牢牢把能源的饭碗端在自己手中。国家能源局有关负责人表示，当前，我国正以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点，加快建设黄河上游、河西走廊、黄河几字弯等七大陆上新能源基地；统筹推进川滇黔桂、藏东南两大水风光综合基地开发建设；推动海上风电近海规模化开发和深远海示范化开发。新能源规模化效应已显现，未来将成为我国电力能源供给的主力军。
习近平总书记主持中央政治局第三十六次集体学习并发表重要讲话时指出：“要加大力度规划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。”我国风光资源大多分布在华北、东北、西北等“三北”地区，而用电负荷主要集中在中东部和南方地区，跨省区输电压力较大，这是一大难题。国家电网因此需要投入大量资金、人力、物力来建设特高压输变电线路等基础设施，并且很难在短期内实现效益，需要通过国家政策支持和银行长期项目贷款，也需要银行贷款的贴息支持，这样才可以将特高压输变电线路等基础设施快速发展起来。电网改造的速度与风电光伏发电的发展节奏相匹配，才能更加有效利用好新能源发电，避免“弃风弃光”现象的再度发生。
风电光伏的建设也存在着一些问题。比如，地理位置和时间会对风力发电有不同的影响，许多地区的风力具有间歇性和季节性。由于噪声问题，选址会更加谨慎，而且风力发电还需要占用大量的土地。另外，风力发电也会对当地鸟类带来不利影响，需要研究在风力设施上安装智能设备，监测和导引鸟类远离风力装置，同时对叶片也需要改进，这样就会增加风力发电的成本。太阳能光伏电站受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及气候影响，发电效率也会受到很大的影响，光伏的光能转化率逐年衰减，不仅变相降低了投入产出比，还导致了发电不稳定性增加，表现为发电的随机性、波动性、间歇性等问题。因此，电网在输送电力时必须要采用成本较高的技术手段进行处理。核电站的选址要求比较高，热污染比较严重，投资成本较大，核废料处理也会是后期的难题，一旦遇到地震等不可抗力，可能会出现核泄漏的风险。
随着风电、光伏、核电的大力发展，相关产业链条上的高科技板块也迅速成长起来。产业链的完备为中国企业“走出去”提供了良好的基础，相关人才在培训过程中提高了专业素养，技术在实践应用过程中去反哺和完善理论，有利于完成新能源产业2.0级别的提升，即无人化生产、高效率建设和无人化巡检，太阳能面板涂覆新材料的应用和清洗机器人的升级降低了人工使用数量，也解决了相关劳动力短缺的问题。