该文档是发表于《中国电机工程学报》（Proceedings of the CSEE）的一篇学术论文，属于类型b：一份非单一原始研究报告的科学论文，具体为一份展望性/规划性研究，综合分析了当前电力系统现状、挑战并提出了未来的规划理念和技术方向。以下是根据其内容撰写的学术报告。

作者与机构： 本文作者为张徐东（国家电网有限公司）、李晖、郭国栋（通讯作者）、刘栋、王智冬（国网经济技术研究院有限公司）。论文于2026年1月23日在《中国电机工程学报》网络首发。

主题与概览： 本文题为《新型电力系统构建的接力与破局：“十五五”规划挑战、应对与新理念》，聚焦于我国在能源转型加速、“双高”（高比例新能源、高比例电力电子设备）特性凸显背景下，如何为“十五五”（第十五个五年规划）期间的电网发展进行前瞻性规划。论文首先总结了近年来电力系统的跨越式发展成就，然后深入剖析了新型电力系统构建面临的多重挑战，最后系统性地提出了面向“十五五”的规划新理念和重点技术攻关方向。

论文主要观点与论述：

观点一：当前电力系统在“新能源+直流”大开发模式下实现了跨越式发展，但电源定位、电网功能、负荷特性和储能发展均呈现深刻变化，为系统带来新的复杂性。

作者详细阐述了这一转型期的具体表现。在供给侧，新能源已成为装机第一大电源（2024年底占比42%），煤电定位正从主体电源向调节性、支撑性和应急保障电源转变。沙戈荒（沙漠、戈壁、荒漠）基地采用“新能源为主+火电/储能作稳定器”的模式，并以与主网“界面清晰”的独立控制区方式组网，旨在实现集中调度与解耦控制。在电网侧，特高压交直流工程使跨省跨区输电能力大幅提升（2024年底达3.5亿千瓦），各区域主网架持续完善。在需求侧，电力需求增长超预期，负荷尖峰化特征显著，空调负荷占比已超30%，电动汽车等新兴负荷增长迅速。在储能侧，新型储能（以电化学储能为主）呈现爆发式增长，类型向多元化发展，但对长时储能的需求日益迫切。这些变化共同构成了新型电力系统的基本特征和发展趋势。

观点二：新型电力系统发展面临电力平衡难度增大、系统调节裕度不足、稳定运行风险凸显三大核心挑战，这些挑战相互关联、彼此加剧。

作者分三个层面系统论证了这一观点。首先，电力平衡难度增大，体现在四个方面：1）新能源置信出力水平不足，其间歇性、波动性导致电力“又多又少”问题常态化；2）调节电量缺口影响凸显，传统基于关键时段电力平衡的分析范式已不足以反映实际供需形势，需建立同时考虑电力与电量的详细分析模式。文中以2030年某大电网夏季极端场景模拟为例，指出晚峰存在巨大电力与电量缺口，需配置巨量储能才能实现平衡；3）送受端光伏发电“同质化”，导致午间全网调峰资源紧缺、晚峰无光伏出力，加剧了平衡困难；4）极端天气影响更加显著，如“三华同热”推高全网负荷，而极热无风、寒潮覆冰等则导致新能源出力骤降，形成巨大供需“剪刀差”，对储能配置提出了跨日甚至跨周调节的更高要求。

其次，系统调节裕度不足，表现在：1）沙戈荒基地自身调节能力弱，其新能源快速爬坡、午间大发、晚峰无光等特性会占用甚至透支送受端电网的爬坡、调峰和顶峰能力；2）调峰受阻已取代断面受阻，成为新能源消纳的主要矛盾，这是全局性问题，网架补强无法解决，必须依靠灵活调节资源；3）新能源快速波动带来持续的高、低频运行风险。文中给出了2024年国网经营区新能源出力波动速度的箱线图数据，表明部分区域火电机组调节速度已无法跟上新能源波动，导致“电力软缺口”，最终以频率偏差形式体现。

最后，稳定运行风险凸显，风险来源多样化：1）新能源弱抗扰性风险：交流故障易导致新能源成群连片进入低电压穿越（LVRT, Low Voltage Ride Through）过程，产生大规模暂时性功率冲击，严重时可引|发频率失稳。文中以某区域电网仿真为例，展示了不同常规电源开机水平下系统频率跌落的差异。2）大直流和直流群故障风险：单一直流闭锁或同送同受直流群换相失败，会产生永久性或大额暂时性功率冲击，可能超出同步电网的承载能力，引发全局性频率问题。文中仿真案例表明，大直流小受端电网在直流闭锁后需依赖紧急控制措施才能避免频率崩溃。3）送受端电网电压稳定水平削弱：送端因新能源接入规模大、动态无功支撑弱，易在直流故障后出现暂态过电压；受端则因多直流馈入和分布式新能源替代常规机组，导致多馈入短路比（MISCR, Multi-Infeed Short Circuit Ratio）不足，电压稳定基础被削弱，存在电压崩溃风险。文中通过仿真曲线具体展示了这两种过电压和电压崩溃的现象。4）电力电子化引入新型功率冲击：如储能电站的自动发电控制（AGC, Automatic Generation Control）与一次调频（Primary Frequency Regulation）控制不协调，可能引发脉冲式功率振荡；同时，系统稳定对安控系统和电力电子设备控制可靠性的依赖度大增。

观点三：为应对上述挑战，需在“十五五”规划中贯彻源、网、荷、储、技术、市场、政策全要素协同的新理念，系统提升转型应对能力。

作者从六个维度阐述了这一新理念的具体内涵。1）优化电源功能定位和布局：明确新能源是新增电量主体、煤电是调节支撑兜底保障的定位；要求新能源场站配置构网型设备以增强支撑能力；按照“全网统筹、保量稳率”原则优化新能源布局；并针对极端天气超前研究保供能力。2）推动交直流电网协同发展：优化交流网架结构（如构建“立体环网”）；通过“分群分组”和分散落点降低直流间耦合；坚持“解耦和支撑”原则，使直流规模与交流电网强度相匹配；全国一盘棋统筹规划电力流，做好送受端特性匹配与远近协同。3）加强负荷特性研判与供需双侧协同：精细化预测电力需求，特别关注极端天气和新兴负荷的影响；深入挖掘需求响应潜力，将可控负荷、虚拟电厂等纳入系统调节“工具箱”。4）强化储能作用发挥：以保障电力供应为导向明确系统调节容量需求；发挥储能快速爬坡能力应对新能源骤升骤降；并推动储能（尤其是抽蓄调相改造和新型储能构网技术）提供稳定支撑。5）依托新技术破局发展挑战：提升电力电子设备对交流系统的适配性；根据电网强度适配直流技术路线（如弱电网选用柔性直流）；引入“不发/少发有功的稳定新要素”（如同步调相机）以释放新能源消纳空间；升级运行控制技术，防止调节问题演变为稳定问题。6）通过市场机制优化资源配置：依托中长期、容量及辅助服务市场高效配置保供、调节和稳定资源；通过价格信号激活存量资源和引导新型主体；以安全约束的机组组合确保满足系统稳定所需的最小开机；同时完善市场机制，防范价格大幅波动等风险，政府需在民生保障方面发挥兜底作用。

观点四：为支撑新规划理念的实施，需在电源技术、直流输电技术和供用电技术等重点方向开展攻关。

作者具体勾勒了技术发展路线。在电源技术方面，各类电源需根据新定位进行技术适应性调整：煤电朝深调峰、快调节、强支撑方向发展，并保证低负荷工况下的涉网性能不降低；水电通过增容改造、加装可逆式机组和跨流域调度提升调节能力；核电、气电、抽蓄等也需提升调峰、调压或调相能力。在直流输电技术方面，分析了不同技术路线的优缺点：常规电网换相换流器（LCC, Line Commutated Converter）直流成本低但依赖强交流电网；采用静止无功发生器（SVG, Static Var Generator）的直流（SLCC）、可控换相直流（CLCC, Controllable Line Commutated Converter）和基于集成门极换流晶闸管（IGCT, Integrated Gate Commutated Thyristor）的直流（HCC）等技术是对LCC的改进；电压源型换流器（VSC, Voltage Source Converter）柔性直流则不依赖电网换相，支撑能力强但成本较高。未来需因地制宜选择技术路线，并加强弱支撑环境下构网型柔直、±1100kV柔直等前沿技术研究。在供用电技术方面，重点研究空调、电动汽车、数据中心等柔性负荷的时空转移特性，通过调控温度、荷电量、算力分配等“状态变量”，实现电力供需的动态匹配，全面挖掘需求侧互动调节潜力。

论文的意义与价值：

本文是一份具有高度前瞻性、系统性和战略指导意义的规划研究。其价值主要体现在：第一，系统性诊断：全面、深刻地总结了新型电力系统在加速转型期呈现的新特征与面临的核心挑战，将电力平衡、调节能力与稳定风险三大问题有机联系起来，构建了清晰的问题认知框架。第二，理念创新：提出了超越传统“源网荷储”协同的“全要素协同”规划新理念，首次明确将技术、市场、政策提升到与物理要素同等重要的规划维度，为“十五五”及更长远的电网发展规划提供了顶层设计思路。第三，路径清晰：不仅指出了问题与方向，还给出了具体的技术攻关路线和市场机制设计原则，如对各类电源的改造方向、直流技术路线的选择逻辑、储能功能定位的拓展等，具有强烈的实践指导意义。第四，方法示范：文中多次运用生产模拟、电磁暂态仿真等工具对典型场景（如极端保供、故障冲击）进行分析，并展示了具体数据图表，体现了以量化分析支撑规划决策的研究方法。本文对于电力行业的科研人员、规划设计师、政策制定者以及相关企业理解新型电力系统发展脉络、把握未来技术重点、制定科学发展战略具有重要的参考价值。