实验室团队：提出中国新型电力系统“从过渡到重构”的演进路径

近日，怀柔国家实验室科研团队在电气工程领域高水平期刊《CSEE Journal of Power and Energy Systems》（CSEE JPES）创刊10周年特刊上发表了题为《Pathway for New-type Power System in China》（中国新型电力系统发展路径研究）的论文。文章针对电力系统“保供”与“降碳”双重压力，分析了新型电力系统在“碳达峰”与“碳中和”不同阶段核心矛盾，将新型电力系统形态发展分为过渡态和重构态，并给出了相应阶段的系统形态演进路径。该论文是团队阶段性学术成果，体现了团队在新型电力系统构建及关键技术方面的最新探索。

一、导语

构建新型电力系统是实现“双碳”目标的关键。怀柔国家实验室科研团队将新型电力系统构建的基本问题，即“2个科学问题+1个经济问题”进行解构，按照碳达峰阶段和碳中和阶段的特点，将新型电力系统形态发展分为过渡态和重构态。对过渡态，给出碳达峰阶段电力系统源网荷储发展路径；对重构态，给出碳中和阶段电力系统可能的技术路径及综合优化原则，提供顶层设计参考。

二、主要观点

（一）碳达峰阶段电力系统如何发展？

与主要发达经济体不同，中国的电力需求在达峰阶段仍将保持刚性快速增长，面临保供和转型的双重压力，团队指出，此阶段的核心矛盾是“增量替代”与“存量优化”的协同问题，这决定了系统形态是向新型电力系统演进的“过渡态”。团队研究认为，在电源侧，新能源发展需遵循“量-率-价一体化”的原则，在装机容量（量）、消纳水平（率）和构建成本（价）之间寻求动态平衡；常规电源特别是煤电，要遵循“增容减碳”的原则，“增容”即适量新增装机以保持基本的系统可调控装机水平；“减碳”即通过发展CCUS、煤电掺烧生物质和绿氨等技术控制煤电的碳排放，若减碳技术可以广泛应用则能够充分发挥煤电保供作用，若减碳技术还不能广泛应用则需要严控发电量以避免碳排放冲高峰。在电网侧，为支撑西北“沙戈荒”大基地、西南水风光发展带和东南沿海风电群的开发，我国将形成三个送端输电系统共同支撑一个受端负荷中心的“三送一受”大电网格局。在储能侧，需要构建总量充裕、结构合理、成本最优的储能体系，重点实施系统调峰需求迫切、促进风光规模化开发的抽水蓄能项目，建设周期短、无地域限制的电化学储能并在新能源场站、电网关键节点和用户侧广泛应用，扩大重力和压缩空气等物理储能的商业化试验示范，加快探索氢储能、热储能等长周期（周、月、季）储能技术。

（二）碳中和阶段，未来电力系统有哪些可能形态？

碳中和阶段，电力系统发展受CCUS、长时储能、新型电力系统安全稳定控制等技术成熟度以及零碳目标约束下的成本变化趋势等多种因素影响，呈现出高度不确定性，团队认为，此阶段是新型电力系统形态发展的“重构态”。团队研判了当前技术发展趋势，提出了三种可能的演进路径，并指出其核心挑战：

路径一：新能源+长时储能，其挑战在于长时储能技术自身的成熟度和经济性。路径二：煤电+CCUS，其挑战在于全链条CCUS技术大规模经济高效应用。路径三：新能源+广域配置，其挑战在于规避大电网安全风险和应对大范围长周期“无风无光”风险的能力。

因此，单一技术路径均存在局限性，团队指出，未来新型电力系统的构建不应是“非此即彼”的选择题，而应遵循“增量零碳替代”、“存量低碳改造”和“系统时空优化”三大原则进行综合路径优化：

增量零碳替代就是发展新能源，通过长时储能对冲“长周期无风无光”的风险；存量低碳改造就是对煤电进行掺烧及灵活性改造，依托CCUS对冲高碳排放；系统时空优化依托大电网广域配置能力，对冲资源和需求分布的错位。

碳中和阶段发展路径对比路径

三、结语

新型电力系统的建设是实现我国“双碳”目标的关键，亟需做好顶层设计，合理谋划发展路径。怀柔实验室科研团队在解构新型电力系统基本问题的基础上，将演进路径划分为碳达峰、2035NDC目标与碳中和三个阶段，提出碳达峰阶段为我国新型电力系统的过渡态，通过国内外达峰情况对比、电源发展和电网发展三个角度给出碳达峰阶段电力系统发展路径；随后提出碳中和阶段为我国新型电力系统的过渡态，并以可能的技术发展为前提，提出碳中和阶段三种可能的发展路径并进行分析，给出“存量低碳改造”、“增量零碳替代”和“系统时空优化”的综合优化原则。希望该成果能为我国新型电力系统的深入研究与实践提供参考与借鉴。

四、论文信息

中文题目：中国新型电力系统发展路径研究

英文题目：Pathway for New-type Power System in China

发表期刊：CSEE Journal of Power and Energy Systems (Vol. 11, No. 6, November 2025)

作者： 舒印彪，汤涌，张正陵，张风营, 仲悟之，施浩波, 杨霖，孔明，顾卓远，于运东

引文信息： Y. Shu et al., "Pathway for New-type Power System in China," in CSEE Journal of Power and Energy Systems, vol. 11, no. 6, pp. 2684-2695, November 2025, doi: 10.17775/CSEEJPES.2025.05700.