主要观点总结
本文介绍了电力系统对新能源消纳能力的重要性，并分析了欧美和中国在新能源消纳方面的现状、趋势及挑战。文章还提到了各地区面临的挑战及应对策略，包括灵活性不足、电网稳定性问题以及政策风险等。
关键观点总结
关键观点1: 电力系统消纳能力的重要性及对新能源的影响
电力系统的消纳能力是决定新能源接纳程度的关键因素，影响新能源的发展速度和规模。
关键观点2: 欧洲新能源消纳现状及趋势
欧洲新能源渗透率高，电力系统灵活性好，但面临电力供应过剩和负电价问题。欧洲计划提升新能源在能源结构中的比重，并推动煤电等传统能源的退出。
关键观点3: 美国新能源消纳现状及挑战
美国新能源整体渗透率较低，主要瓶颈是跨区输电能力不足和电网结构分散。并网流程复杂且周期长，但得益于政府补贴，新能源经济性强，项目储备和装机容量有提升趋势。
关键观点4: 中国新能源消纳现状及策略
中国新能源发展迅速，但通过煤电灵活性改造、增加储能等方式，电力系统灵活性不断提高。预计允许一定弃电量的情况下，新能源消纳装机量将有所提升。但结构性矛盾可能加重，需关注送端地区新能源装机规划与跨区输电线路的匹配问题。
正文
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近年来，欧美新能源并网排队和负电价现象频发，国内部分地区分布式光伏承载能力不足。这些现象的背后，都与电力系统的“消纳能力”紧密相关。那么，消纳能力究竟是什么？我们的电力系统是否已经做好了准备，迎接新能源革命的浪潮？
分享人 | 王琳（中金公司研究部全球研究分析师）
01 消纳能力是什么？
电力系统需要消纳新能源， 它的容纳力受到电力供需关系、系统灵活性和运行稳定性的影响。
供需关系是决定消纳能力的底线。用电量增长推动对新能源发电的需求，因此用电需求增量一定程度上决定了电力系统新增新能源供给的体量。灵活性不足可能导致系统消纳新能源容量的能力更低。电力系统需要源、网、荷、储各侧灵活性来应对发电出力和用电需求的波动，比如在需求高的时候增加供电，需求低的时候降低、储存电力，或通过电网将电力输送至有需求的地方 。但这种灵活性能力是存在边界的，这决定了一定电网范围内新能源消纳存在限制。
消纳空间还受到电网运行稳定性要求限制。电力系统在接纳大量新能源时，可能会遇到稳定性问题，比如电压和频率的波动，或者设备过载。若电网结构和设备基础较弱，稳定性问题可能成为消纳的主要瓶颈。那么，我们的电力系统准备好迎接新能源的挑战了吗？各地区的情况如何呢？欧洲在新能源领域起步较早，2022年底风电和光伏的平均电量渗透率已超过20%，远超其他地区，且欧洲光伏多以分布式为主。
欧洲电力系统具有较好的灵活性，气电、水电等灵活性电源比例高，新能源波动时可以辅助上下调节；跨国电网连接紧密，区域间电力互济频繁；同时欧洲电力交易机制也相对成熟，能够实现更高效的电力配置。比如德国与邻国间通过交流、直流输电线路密集连接，互联容量占其本国装机容量的13%，2023年夏季高峰期进口电力占其用电负荷的近20%。然而，目前欧洲部分新能源发展较快的地区面临电力供应相对过剩的问题，这导致了负电价现象的频发。为了解决这个问题，欧洲正在推动煤电等传统能源逐步退出，并进一步加强区域互联。这将为新能源市场提供新的发展空间，欧洲计划在2030年将新能源在能源结构中的比重从当前的22%提升至42.5%~45%。截至2022年底，美国的新能源整体渗透率约为14%，其消纳面临的主要瓶颈是跨区输电能力不足，导致电网堵塞和新能源弃电问题严重。
美国的电网结构相对分散，互联互济水平较低。在12个区域电网中，仅有6个是区域输电组织，有权做大范围输电网规划，而其他电网则由垂直一体化的公用事业公司主导，缺乏与周边地区的协同。这种分散的电网结构使得新能源并网消纳的基础较弱，并网时涉及电网升级改造也更难推进。此外，美国的并网流程复杂且周期长。根据劳伦斯伯克利实验室，截至2022年底，新能源发电并网排队容量高达1350GW。并网周期也从2015年的约3年增至5年左右。为了加快新能源的并网和广域消纳，美国正在推进新能源及输电线路审批的简化政策，但部分政策仍在提案阶段，优化进展有待进一步观察。尽管长期消纳问题可能是持续瓶颈，但短期得益于《通胀削减法案》等大规模政府补贴，美国新能源经济性强，项目储备开发和装机容量均有提升趋势，地域上向消纳空间更大、用电增长更快的东南部、东北部等地区发展。
中国的新能源发展迅速，2022年新能源渗透率14%，2023年达到16%以上 。通过煤电灵活性改造、增加储能等努力，电力系统灵活性不断提高，我们预计，若允许5%弃电量，2024至2025年新能源的年均可消纳装机量在240GW左右，若允许更多经济弃电，可消纳装机量将进一步提升，总量上仍可维持较高装机水平。然而，结构性消纳矛盾可能会加重，特别是在西北部送端地区，送端地区新能源装机规划与跨区输电线路、配套电源出现时序错配概率较大，弃电水平或阶段性提升。此外，中东部分布式光伏高渗透地区面临配网稳定运行限制、增速可能会放缓，未来有望向低渗透、消纳空间充裕的地区扩散发展。新能源浪潮汹涌而至，如何让每一度清洁电力物尽其用？这既是一场对智慧的考验，也是一次对机遇的把握 。电力系统灵活性建设不及预期。若煤电灵活性改造、电网建设、储能装机、需求侧响应资源等增速慢于预期，电力系统消纳空间受限，或将导致新能源新增开发需求及存量项目收益受到负面影响，新能源开发运营商盈利能力存在受损风险。欧美并网审批流程精简等政策推进不及预期。欧美并网审批流程精简政策部分仍在提案阶段，若推进落实不及预期，将影响新能源长期并网消纳前景。美国降息不及预期。美国提前降息的基本逻辑是通胀持续显著放缓，若后续能源等核心商品价格波动，可能导致通胀水平反复，影响美联储降息节奏，而降息不及预期将影响资本密集型的新能源发电项目开发需求。
证券研究报告：《海外电力新能源观察 1——如何理解电力系统对新能源的消纳能力？》
对外发布时间：2024-01-11
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