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1、 - 1 - 市场数据市场数据(人民币）人民币） 市场优化平均市盈率 18.90 国金电力、煤气及水等公用 事业指数 3563 沪深 300 指数 4160 上证指数 3105 深证成指 10829 中小板综指 10140 相关报告相关报告 1.基建成经济增长新引擎，公用事业吸引 力提升-【国金公用环保】行. ，2020.1.3 2.皖苏市场化稳步推进，实际电价降幅有 限-电力行业点评 ，2019.12.26 3.TMT 板块引领复苏，水火发电此消彼长 -11 月电力月报 ，2019.12.19 4.供需宽松格局下不改基准价，2020 年 电煤长协难达协议-【国金. ，2019.12.12 5

2、.管网改革新纪元已至，天然气产业链面 临 重 塑 - 【 国 金 公 用 环 保 】 行 . ， 2019.12.10 李蓉李蓉 联系人联系人 娜敏娜敏 联系人联系人 孙春旭孙春旭 分析师分析师 SAC 执业编号：执业编号：S02 杜旷舟杜旷舟 联系人联系人 调峰与储能并济，调峰与储能并济， 迎接高比例可再生电力时代迎接高比例可再生电力时代 行业逻辑行业逻辑 能源安全与环保限制趋紧，发展可再生能源为必然选择。能源安全与环保限制趋紧，发展可再生能源为必然选择。当前我国能源存量 和消费量之间的矛盾日渐加深，推动能源转型、保障能源安全刻不容缓。在 当前水电与核电受资源与开发经济

3、性制约的背景下，可再生能源成为推动非 化石能源跨越式发展的基石力量，高比例非水可再生（在总发电量中的比重 超过 25%）成为我国未来能源结构之选。 发展高比例可再生能源，首先需解决发展高比例可再生能源，首先需解决电力电力消纳问题。消纳问题。电网建设与可再生能源 发展不匹配造成的电力送出能力不足，全额上网不符合可再生能源发电技术 特性，省间电力输送壁垒严重造成跨区消纳机制不顺畅，以及可再生能源发 电税收优惠政策影响地方消纳积极性等原因，造成了当前我国可再生能源无 法完全消纳的现象。 实现高比例可再生的稳定接入，需提高电力系统的灵活性。实现高比例可再生的稳定接入，需提高电力系统的灵活性。高比例可再

4、生能 源接入电力系统后，为保障电力系统运行平稳，必须进行两方面工作：一是 增加系统中常规发电系统静态出力特性的灵活性，有足够的常规电源跟随负 荷变化；二是平衡可再生能源的出力波动，改善其对电网扰动的动态响应。 丹麦可再生能源占比超过丹麦可再生能源占比超过 40%，发展道路为我国提供良好借鉴。，发展道路为我国提供良好借鉴。2017 年丹 麦国内可再生（风光）发电量占比高达 50.4%，位列全球首位，其高比例可 再生能源发展之路具有良好借鉴意义。一是制定明确的能源发展目标和规 划。二是建立有效的可再生能源消纳机制。三是建设精准供需预测的机制。 四是构建灵活稳定的超级电网系统。 政策助力叠加技术日趋

5、成熟，电化学储能迎来发展黄金期。政策助力叠加技术日趋成熟，电化学储能迎来发展黄金期。2017 年储能政 策密集出台，明确储能行业调峰角色，设立行业标准；规范技术发展，设立 行业标准；放开辅助服务市场，建立市场化补偿机机制。2018 年电化学储 能行业迎来发展元年，装机功率增速达到 145.5%，累计装机功率突破 1GW。 电化学储能有望持续较快增长，电化学储能有望持续较快增长，2025 年装机功率有望达到年装机功率有望达到 28.6GW。能源 革命中可再生能源和分布式能源的大规模发展对储能需求巨大；储能技术与 产业的前期积累降持续降低单位成本增强电化学储能经济性；国家电力体制 市场改革持续推进

6、，红利持续增加，电力市场改革和可再生能源政策都将储 能纳入支持范围。预计到 2025 年底电化学储能累计装机功率将达到 28.6GW，年均复合增速达 60%，市场空间达到千亿元级别。 投资建议投资建议 高比例可再生电力必然要求储能技术的大规模运用，电化学储能行业将催生 出千亿级别的市场。预计锂电池行业将受益于储能设备需求大规模爆发，建 议关注行业龙头宁德时代，中天科技，阳光电源宁德时代，中天科技，阳光电源等。 风险提示风险提示 用电量增速持续放缓风险；可再生能源成本下降不达预期风险；电力市场化 改革进度滞后风险；峰谷电价制度推行缓慢风险；储能技术安全事故发生风 险等。 3148 3354 35

7、61 3767 3973 4179 4386 190108 190408 190708 191008 国金行业 沪深300 2020 年年 01 月月 08 日日 资源与环境研究中心资源与环境研究中心 电力、煤气及水等公用事业行业研究 买入（维持评级） 行业深度研究行业深度研究 证券研究报告 行业深度研究 - 2 - 内容目录内容目录 发展高比例可再生能源 , 系能源安全与转型未来之翼 .4 环境资源约束日紧，发展可再生能源成为共识 .4 受益多种政策推动，风光装机快速增长.4 发展高比例可再生能源，首先需解决消纳问题 .5 弃风弃光现象普遍，消纳问题依然严峻.5 配套设施、地方利益、技术特性

8、等因素，系风光消纳问题主因.6 提升电力系统的灵活性，为高比例可再生能源接入解决之道 .7 高比例可再生电源的并网，要求更高的电网系统灵活性 .7 电网系统稳定性和充裕性，需平衡可再生能源出力波动 .8 丹麦风电的逆势崛起，提供高比例可再生消纳经验 .9 丹麦成功实现高比例可再生，2017 年风光发电占比超 50% .9 多项举措并行，促可再生能源发展. 11 丹麦高比例可再生发展成功经验，为我国未来发展道路之良好借鉴. 11 可再生能源装机潜力区域分析，系寻求解决方案重要基石 .12 本地消纳能力及用电结构，均会影响可再生能源消纳.12 青海省水电调峰能力强，助力可再生电力消纳 .15 调峰

9、形势严峻叠加外来电较多，限制广东省可再生能源比例提升 .16 多举措寻求解决途径，实现高比例可再生并网 .17 提高电网互联互通水平，解决可再生输送问题 .17 改造发展传统调峰电源，提升基础调峰能力.17 推动储能技术发展，加强需求侧相应 .18 政策助力行业发展，电化学储能走向规模化 .18 储能政策密集出台，助力行业快速发展.18 储能行业短期遇挫，长期发展前景光明.19 投资建议 .22 风险提示 .22 图表目录图表目录 图表图表1：2017年我国化石能源储量年我国化石能源储量/产量产量/消费量全球占比消费量全球占比 .4 图表图表2：2008-2017年我国一次能源产量与自给率年我

10、国一次能源产量与自给率.4 图表图表 3：2010-2018年风光装机快速增长（万千瓦，年风光装机快速增长（万千瓦，%） .5 图表图表4：2010-2018年风光发电量占比逐渐提升（年风光发电量占比逐渐提升（%） .5 图表图表5：2018年分电源装机结构年分电源装机结构 .5 图表图表6：2014-2018年全国弃光限电情况年全国弃光限电情况 .6 图表图表7：2010-2018年全国弃风限电情况年全国弃风限电情况 .6 图表图表8：常规火电和风电的：常规火电和风电的并网分析模型并网分析模型 .7 图表图表9：某省某典型日风电出力和负荷曲线倒挂：某省某典型日风电出力和负荷曲线倒挂 .7 行

11、业深度研究 - 3 - 图表图表10：调峰要求与可再生能源发电占比呈正相关：调峰要求与可再生能源发电占比呈正相关 .8 图表图表11：酒泉风电基地事故脱网曲线：酒泉风电基地事故脱网曲线 .9 图表图表12：可再生能源并网规模对电力系统的影响程度：可再生能源并网规模对电力系统的影响程度 .9 图表图表13：2017年部分国家可再生发电占比及所处阶段年部分国家可再生发电占比及所处阶段.10 图表图表14：2006-2017年丹麦可再生能源发电量及占比年丹麦可再生能源发电量及占比 . 11 图表图表15：2006-2017年丹麦可再生占一次能源消费比重年丹麦可再生占一次能源消费比重. 11 图表图表

12、16：2017年丹麦与中国可再生及一次能源特征对比年丹麦与中国可再生及一次能源特征对比 .12 图表图表17：2018年分地区可再生能源发电占比及所处阶段年分地区可再生能源发电占比及所处阶段 .13 图表图表18：2018年可再生发电占比前五地区风光数据对比（年可再生发电占比前五地区风光数据对比（%，亿千瓦时），亿千瓦时） .14 图表图表19： 2018年可再生发电占比前五地区发电结构（年可再生发电占比前五地区发电结构（%） .14 图表图表20：北京、广东、浙江等地用电对外依赖度较高：北京、广东、浙江等地用电对外依赖度较高 .14 图表图表22：新能源消纳空间示意图：新能源消纳空间示意图

13、.15 图表图表23：2018年青海省装机结构年青海省装机结构 .15 图表图表24：2018年青海省发电结年青海省发电结构构 .15 图表图表25：青海省主要水电站出力曲线：青海省主要水电站出力曲线 .16 图表图表26：2020年青海省太阳能装机仍有年青海省太阳能装机仍有238万千瓦空间（万千瓦）万千瓦空间（万千瓦） .16 图表图表27：2018年广东省发电装机结构年广东省发电装机结构 .17 图表图表28：广东各类有偿调峰单位发电成本及调峰容量：广东各类有偿调峰单位发电成本及调峰容量 .17 图表图表29：2017-2019年储能行业重点政策年储能行业重点政策 .19 图表图表30：总

14、储能装机：总储能装机功率持续增长功率持续增长 .20 图表图表31：2018年分类储能设备装机功率占比（年分类储能设备装机功率占比（GW）.20 图表图表32：电化学储能装机功率持续增长：电化学储能装机功率持续增长 .20 图表图表33：磷酸铁锂是主流电化学储能技术路线：磷酸铁锂是主流电化学储能技术路线 .20 图表图表34：分应用场景装机功率占比：分应用场景装机功率占比 .21 图表图表35：电化学储能装机功率分省：电化学储能装机功率分省排名排名 .21 图表图表36：2019年电化学储能市场遇冷分析年电化学储能市场遇冷分析 .21 图表图表37：2019年电化学储能市场前景分析年电化学储能

15、市场前景分析 .21 图表图表38：电化学储能未来装机功率增长预测（：电化学储能未来装机功率增长预测（GW） .22 行业深度研究 - 4 - 发展高比例可再生能源发展高比例可再生能源 , 系能源安全与转型未来之翼系能源安全与转型未来之翼 环境资源约束日紧，发展可再生能源成为共识环境资源约束日紧，发展可再生能源成为共识 环境、资源约束日趋严格，发展可再生能源是普遍共识环境、资源约束日趋严格，发展可再生能源是普遍共识。随着国际社会对 保障能源安全、保护生态环境、应对气候变化等问题日益重视，发展绿色、 低碳能源已成为世界各国普遍共识。开发利用可再生能源，已经成为我国 保护环境、打赢蓝天保卫战的重要

16、举措。长期以来，为改善环境问题、优 化能源消费结构，我国政府大力推进可再生能源的开发利用。 发展可再生能源，是我国的重要承诺。发展可再生能源，是我国的重要承诺。巴黎协定生效，约定将本世纪末全 球温度变化控制在 2 摄氏度以内，并为控制在 1.5 度以内而努力。中国对 外承诺 2030 年非化石能源占比达到 20%，并准备提交面向 2050 年的低排 放国家战略。此外，国际社会提出了 2050 或者本世纪下半叶实现“碳中 和”的要求，为本世纪末由非化石能源取代化石能源背书。 资源自给率降低至资源自给率降低至 80%，发展，发展可再生能源为保障能源可再生能源为保障能源安全安全重要途径。重要途径。自

17、然 资源部中国矿产资源报告 2018指出， 2017 年我国一次能源生产、消 耗总量分别为 35.9、44.9 亿吨标准煤，分别同比增长 3.6%、2.9%，能源 自给率为 80.0%。 BP 世界能源统计年鉴 2018表明中国的石油、天然 气 、 煤 炭 的 储 量 、 产 量 分 别 占 全 世 界 的1.5%/2.8%/13.4% 、 4.1%/4.2%/46.4%，消费量占比却高达 13%/6.6%/50.7%；比例严重失衡， 能源自给缺口较大。加上逆国际化思潮泛滥的背景下，美国亦在从能源进 口国向能源出口国转变。这一转变赋予了我国能源安全新的内涵，也使得 发展高比例可再生能源成为我国

18、未来能源发展的重中之重。 图表图表1：2017年我国化石能源储量年我国化石能源储量/产量产量/消费量全球占比消费量全球占比 图表图表2：2008-2017年我国一次能源产量与自给率年我国一次能源产量与自给率 来源： BP 世界能源统计年鉴 2018 ，国金证券研究所 来源：自然资源部中国矿产资源报告 2018 ，国金证券研究所 受益多种政策推动，风光装机快速增长受益多种政策推动，风光装机快速增长 技术日趋成熟叠加技术日趋成熟叠加 5G 时代来临，为能源转型提供重要支撑。时代来临，为能源转型提供重要支撑。一方面，新 能源技术日趋成熟背，生产成本逐渐下降。成本的下降将赋予新能源产品 更强的经济性，

19、未来能源投资重心将逐渐向可再生能源转移。另一方面， 新工业革命的爆发、5G 技术的快速发展，运用人工智能技术将成为电网的 必然选择，也将为电力能源转型提供重要战略支撑。 高比例非水可再生能源结构，为我国未来能源结构高比例非水可再生能源结构，为我国未来能源结构优质优质选择。选择。我国能源革 命的行动纲领能源生产和消费革命战略（2016-2030） 指出“到 2030 年，非化石能源发电量占全部发电量的比重力争达到 50%。 ”在当前水电 与核电受资源与开发经济性制约的背景下，可再生能源成为推动非化石能 1.5% 4.2% 13.0% 2.8% 4.1% 6.6% 13.4% 46.4% 50.7

20、% 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 储量占比产量占比消费占比 石油石油天然气天然气煤炭煤炭 行业深度研究 - 5 - 源跨越式发展的基石力量，高比例非水可再生（在总发电量中的比重超过在总发电量中的比重超过 25%）成为我国未来能源结构优质选项。 受益环保政策推动，风光装机快速增长受益环保政策推动，风光装机快速增长。2006 年可再生能源法开始实 施， （除非明确指出，下文可再生能源都指代非水可再生能源）可再生能源 进入快速发展时期。截至 2018 年底，全国可再生能源发电装机容量、发 电量分别为 3.59 亿千瓦、5435 亿千瓦时，占比分别由 2010 年的 3.2%/1.2

21、%提高到 2018 年的 18.9%/7.8%。目前非水可再生能源已经成为 重要装机电源之一，预计未来装机、发电量占比将继续提升。 图表图表 3：2010-2018年风光装机年风光装机快速增长（万千瓦，快速增长（万千瓦，%） 图表图表4：2010-2018年年风光发电量占比逐渐提升（风光发电量占比逐渐提升（%） 来源：中电联，wind，国金证券研究所 来源：中电联，wind，国金证券研究所 图表图表5：2018年分电源装机结构年分电源装机结构 来源：国家能源局，国金证券研究所 发展高比例发展高比例可再生能可再生能源，首先需解决消纳问题源，首先需解决消纳问题 弃风弃光现象普遍，消纳问题依然严峻弃

22、风弃光现象普遍，消纳问题依然严峻 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 风电风电 太阳能发电太阳能发电 风光占比风光占比 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 风电风电 太阳能发电太阳能发电 风光占比（右轴）风光占比（右轴） 火电火电,

23、,60.2%60.2% 水电水电, ,18.5%18.5% 风电风电, ,9.7%9.7% 太阳能太阳能, ,9.2%9.2% 核电核电, ,2.4%2.4% 行业深度研究 - 6 - 可再生能源可再生能源消纳困难，为产业消纳困难，为产业亟待解决的问题亟待解决的问题。近些年来，新能源装机规 模不断壮大，电力消纳机制发展却相对滞后。2010 年弃风限电等消纳问题 开始逐渐涌现，且矛盾日益加剧。在此期间，国家能源主管部门建立“可 再生能源发电全额保障性收购制度” 、 “可再生能源开发利用目标引导制度” 、 “风电、光伏投资监测预警机制”等一系列配套政策，且在电网企业的技 术配合下，可再生能源消纳问

24、题得到缓解。 2016 年消纳问题出现反弹年消纳问题出现反弹，消纳问题依旧严峻。，消纳问题依旧严峻。2016 年全年弃风、弃风 电量分别达到 497/73 亿千瓦时，创历史新高。2017 以来弃电电量和弃电 率实现“双降” ，2018 年，仍有 320 亿度的可再生能源发电量被弃置。新 疆、甘肃等地区弃风弃光率仍偏高，问题依然严峻。 图表图表6：2014-2018年全国弃光限电情况年全国弃光限电情况 图表图表7：2010-2018年全国弃风限电情况年全国弃风限电情况 来源：国家能源局，国金证券研究所 来源：国家能源局，国金证券研究所 配套设施、地方利益、技术特性等因素，系风光消纳问题主因配套设

25、施、地方利益、技术特性等因素，系风光消纳问题主因 产生消纳问题的因素产生消纳问题的因素 1电网配套建设不足严重影响送出能力电网配套建设不足严重影响送出能力 总体规划层面缺失，为消纳困难主要因素。总体规划层面缺失，为消纳困难主要因素。可再生能源的消纳，要求电网 建设在总体规划层面预备足够的提前量，来保障新电源的接入以及电网安 全。可再生能源发展前期规模较小，没有专门的电网规划以匹配其输电要 求。一般五年规划的发布通常在五年的第二年，比如电力发展“十三五” 规划在 2016 年 12 月底正式发布。因此在 2017 年前电网规划与可再生能 源规划脱节。难以及时为可再生能源的并网和输送提供配套服务。

26、上述时 间段刚好与可再生能源消纳问题的突出时段重合。 可再生能源项目规模较小，规划时缺乏输送设施及消纳规划。可再生能源项目规模较小，规划时缺乏输送设施及消纳规划。在项目规划 层面，水电、火电、核电等传统大电源建设前期即会考虑输送电路与消纳 市场，实现发电、输电、消纳的同步规划。而可再生能源领域项目由于自 身项目较小且分散，前期规划时缺乏相应的输送工程与消纳机制。 新能源建设进度较快，配套电网、火电调峰电源建设流程滞后。新能源建设进度较快，配套电网、火电调峰电源建设流程滞后。可再生能 源项目审批、建设进度较快，电网建设则需要协调送受两端利益、坚固送 受两端电网网架，配套建设一定火电调峰电源。这些

27、因素造成电网建设审 批与建设流程长，进一步加剧电网建设与可再生能源发展间的矛盾，导致 本地消纳相对困难且可再生资源丰富的新疆、甘肃等地区资源浪费严重。 2018 年，新疆、甘肃两地弃风率仍高达 23%和 19%，远超全国平均水平。 产生消纳问题的因素产生消纳问题的因素 2全额上网不符合可再生能源发电技术特性全额上网不符合可再生能源发电技术特性 可再生能源可再生能源出力出力波动性波动性较大，影响电网较大，影响电网运行稳定性运行稳定性。就一次能源的静态出 力特性而言，常规火电机组的出力取决于煤、油、天然气、生物质等燃料 的供给，是人为可控、具稳定特性的能源。风电、光伏等可再生能源发电 形式的出力取

28、决于风能大小与太阳能日照时间，风电日波动最大幅度可达 装机容量的 80%，且呈现一定的反调峰特性；光伏发电受昼夜变化、天气 行业深度研究 - 7 - 变化、移动云层的影响。因此，二者在发电过程中存在间歇性和波动性， 是人为不可控的资源，而这种波动性会影响电网运行的稳定性。 可再生能源可再生能源随机波动性大，具有弱致稳性及弱抗扰性。随机波动性大，具有弱致稳性及弱抗扰性。电力系统的特点是 发、供、用必须同时完成，且电力负荷呈现明显的时变特点，即电力负荷 存在峰谷差，因此需要发电机组可控可调来配合用电负荷的变化，维持电 力系统平衡。常规火电机组的可靠性具有平抑电网运行中由于运行方式或 负荷变化引起的

29、不平衡功率的能力及可以“穿越”电网扰动的能力，因而 具有较强的致稳性和抗扰性。可再生能源由于随机波动性，无法响应系统 中出现的功率不平衡，且难以“穿越”电网扰动，因而具有弱致稳性和弱 抗扰性。 目前我国区域电网峰谷差已超过 30%，并呈逐步扩大的趋势；与此同时， 风光的波动性和随机性使风电出力的预测结果存在较大的不确定性。用电 侧与供应侧两方面的不稳定性增加，在缺乏足够的储能、抽水蓄能系统的在缺乏足够的储能、抽水蓄能系统的 支持下，强行全额上网将影响整体电网系统的安全性以及可再生能源发电支持下，强行全额上网将影响整体电网系统的安全性以及可再生能源发电 本身的经济性。本身的经济性。 图表图表8：

30、常规火电和风电的并网分析模型常规火电和风电的并网分析模型 图表图表9：某省某典型日风电出力和负荷：某省某典型日风电出力和负荷曲线倒挂曲线倒挂 来源：国金证券研究所 来源：新能源消纳关键因素分析及解决措施研究J （舒印彪，2017） ，国金证券 研究所 产生消纳问题的因素产生消纳问题的因素 3地方利益矛盾影响可再生能源消纳地方利益矛盾影响可再生能源消纳 省间壁垒严重，跨区消纳不畅。省间壁垒严重，跨区消纳不畅。我国地域广阔，电网实施分省管理，地方 电力规划基本以省内消纳为主、省间跨区消纳为补充。通常，跨省跨区消 纳将对受电地区用电成本、企业经济效益等方面产生影响。在没有明确的、 强制性的可再生能源

31、跨省跨区消纳政策机制下，难以调动各省对可再生能 源电力消纳的积极性。此外，当前电力供应总体相对宽松，大部分地区省 内电力就足以满足本省用电需要，进一步阻碍了跨区消纳的积极性。 发电税收享有优惠，影响地方消纳积极性。发电税收享有优惠，影响地方消纳积极性。国家对可再生能源制定了相应 的税收优惠政策，如增值税即征即退 50%政策、企业所得税“三免三减半” 政策。在上述鼓励可再生项目开发建设的税收优惠政策下，项目建成运行 的前几年对当地的税收贡献几乎为零，严重影响了地方对此类项目运行保 障的积极性，转而选择优先保障火电电量以增加地方税收。 提升电力提升电力系统系统的的灵活性灵活性，为高比例，为高比例可

32、再生能源可再生能源接入解决之道接入解决之道 高比例可再生电源的并网，要求更高的电网系统灵活性高比例可再生电源的并网，要求更高的电网系统灵活性 可再生可再生能源能源的并网，要求电网系统更高的灵活性的并网，要求电网系统更高的灵活性。能源安全与转型，提出 了高比例可再生能源发电的清洁电力系统愿景。高比例可再生能源并网后， 可再生能源的波动性与不确定性，对电网系统的灵活性要求显著增加。 行业深度研究 - 8 - 加州独立系统运营商 California Independent System Operator（CAISO） 在 2013 年预测了 2012-2020 年春季某日的 24 小时净负荷。加州

33、居民与三 产用电占比高，春天天气凉爽不需要开空调，因此白天电力需求较低，正 常负荷在 20 吉瓦时，但到傍晚 6 点左右，电力需求急剧上升，形成电力负 荷高峰。 太阳能装机占比持续增加，调峰要求不断太阳能装机占比持续增加，调峰要求不断提高提高。加州地区春季阳光充足， 白天太阳能出力较高，太阳能装机规模的不断扩大对电力系统其他电源迅 速调峰的要求不断提高。2012-2016 年，随着可再生能源发电量的占比持 续增加，在下午 3 点到傍晚 6 点太阳能无法发电时，电力系统调峰需求由 2 吉瓦时增长至 12 吉瓦时，满足傍晚用电需求。2020 年下午 3 点到傍晚 6 点的净负荷爬坡幅度更是将达到

34、14 吉瓦时。这一由于太阳能发电规模增加 而变化的净负荷曲线被形象地称作“鸭子曲线鸭子曲线” 。 图表图表10：调峰要求与可再生能源发电占比呈正相关调峰要求与可再生能源发电占比呈正相关 *净负荷指电网中太阳能以外其他发电源 来源：California Independent System Operator，国金证券研究所 电网系统稳定性和充裕性，需平衡可再生能源出力波动电网系统稳定性和充裕性，需平衡可再生能源出力波动 实现高比例可再生，须保证电力系统供电充裕性与稳定性实现高比例可再生，须保证电力系统供电充裕性与稳定性在中国风光高集 中度开发、远距离输送的模式下，可再生能源的波动性和不确定性及弱

35、致 稳性和弱抗扰性对系统都存在更深层次的影响，对供电充裕性和运行稳定 性提出极大挑战。供电充裕性的实现，可通过调度三种可控电源。供电充供电充裕性的实现，可通过调度三种可控电源。供电充 裕性是指裕性是指是以静态电力负荷实时平衡为目标，通过负荷静态特性的预测、 电源和电网的合理规划布局，使在所有可能的运行方式下，系统都留有足系统都留有足 够的供调度用的备用电源。够的供调度用的备用电源。要实现供电充裕性，可调度一下三种电源实现。 一是启停具有在线快速响应特性的电源作为调频电源（分钟级） ；二是启停 具有快速响应特性的电源（如水电、燃气发电等）作为负荷跟踪电源（小 时级） ；三是启停具有慢速响应特性的

36、电源（如火电、核电等）作为基荷电 源（日级） 。 电力系统的运行稳定性是以负荷动态特性为基础，通过动态电力实时平衡电力系统的运行稳定性是以负荷动态特性为基础，通过动态电力实时平衡 完成完成。系统运行稳定性主要包括两方面：一是动态有功出力控制用于抑制 电力系统的相位和频率波动；二是动态无功出力控制用于抑制电力系统的 电压波动。由于风光渗透率较高时，除发电站本地电压水平受影响外，系 统频率稳定也会受到影响。可再生能源发电规模化利用后，抗干扰和可控 性不足将导致脱网事故。以酒泉风电基地为例，仅 2011 年酒泉风电基地发 生脱网事故 100 多次、累计脱网风电机组超过 4000 台。 综上所述，综上

37、所述，高比例可再生高比例可再生能源接入电力系统后，能源接入电力系统后，为保障电力系统的运行平为保障电力系统的运行平 稳，必须进行两方面的工作：一是增加系统中常规发电系统静态出力特性稳，必须进行两方面的工作：一是增加系统中常规发电系统静态出力特性 行业深度研究 - 9 - 的灵活性的灵活性，有足够的，有足够的常规电源跟随负荷变化常规电源跟随负荷变化；二是；二是平衡平衡可再生可再生能源的出力能源的出力 波动波动，改善改善其其对电网扰动的动态响应。对电网扰动的动态响应。 图表图表11：酒泉风电基地事故脱网曲线酒泉风电基地事故脱网曲线 来源：高比例新能源电力系统的发展机遇、挑战及对策（汪宁渤等，201

38、8） ，国金证券研究所 丹麦风电的逆势崛起，提供高比例可再生消纳经验丹麦风电的逆势崛起，提供高比例可再生消纳经验 丹麦成功实现高比例可再生，丹麦成功实现高比例可再生，2017 年风光发电占比超年风光发电占比超 50% 按照可再生能源发电占比，对电力系统影响分为四个阶段。按照可再生能源发电占比，对电力系统影响分为四个阶段。鸭子的胖瘦即 鸭子曲线的陡度随着可再生能源发电量的增加曲线而变化，也对电力系统 运营稳定性等产生影响。国际能源署 2017 的研究从系统特性、对发电机 组和电网的影响以及对系统灵活性的挑战等几个方面，将非水可再生能源 发电量划分为四个阶段： 阶段一阶段一指当可再生能源在电网系统

39、总发电量中占比低于 3% 时，基本对电 力系统无影响。阶段二阶段二指当占比低于 15% 时，可以通过风电及光伏发电出 力精准预测等运行优化手段化解其对电力系统安全性影响。阶段三阶段三指当占 比在 15%-25%时，电力系统电源端和负荷端呈现较大的不确定性，运行形 态更加复杂，无法通过运行调节实现稳定运行，需要配备更多的调峰调频 备用容量。阶段四阶段四指可再生能源占比在 25%-50%时，所有火电机组均不能 连续运行，都需要调峰促进可再生能源消纳，同时还要建设以特高压电网 为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网。 图表图表12：可再生能源并网规模对电力系统的影响程度可再生能源并网规模对电力系统的影响程度 阶段一阶段一 阶段二阶段二 阶段三阶段三 阶段四阶段四 特点特点 可再生能源发电量 占比小于 3% 可再生能源发电量 占比在 3%-15% 可再生能源发电量 占比在 15%-25% 可再生能源发电量占 比 25%-50% 系统特性系统特性 可再生能源电力容 量对系统完全无影 响 对系统运行产生明 显影响 在供需平衡上产生 较大波动性 要求稳定性，在特定 时段电量需求完全由 可再生能源满足