以风电、光伏发电为代表的新能源具有间歇性、随机性、波动性，以电动汽车为代表的充放电具有随机性，“源荷” 双侧随机性给新型电力系统建设与运营带来了前所未有的难度，需要通过源网荷储协同以维持实时动态功率平衡。各类电源需要进行 “多时段互补”，实现发电时间组合的低碳绿色，如夏季丰水期水电与冬季多风期风电的季节互补，白天光伏与夜间风电的昼夜互补等。西南与华中地区多水，西部与西北地区多煤，西北与东北地区多风；中东部地区负荷密度高，电力需求大，但环境承载力受限，不适合开发煤电；需要南电北供、西电南送，各类电源进行 “多区互补”，实现发电空间组合的低碳绿色。在沙戈荒发展集中式新能源，在城市园区发展分散式风电、屋顶光伏、建筑光伏；陆上风电与海上风电并行开发，借助海上风电进行海水淡化与风电制氢；即集中式新能源和分布式新能源进行互补。集中式风电光伏与火电水电打捆跨省跨区外送，园区开发新能源，就地消纳，即 “电从远方来” 与 “电从身边来进行” 互补。针对园区、机场、 火车站、校园、楼宇群等，开发分布式光伏、 天然气三联供、空气源热泵、地源热泵等，光伏发电通过冷空调或者驱动地源制冷储冷，夜间风电直接对空气源制热储热、驱动地源制热储热、电解水制氢再制气等，实现新能源的电制热、电制气、电制氢等即多能转换；通过用冷、用热、用电、用气、用氢来实现多荷互代；供需不平衡时采取 “储冷、 储热、储电、储气、储氢”调节即多储互济。基于碳市场、绿电市场、电力市场政策，促进 “多源多荷多储” 在多区域、多时段间互补消纳新能源的优化运行。

     摘要：新型能源体系下各类型角色的主体即源网荷储的数量会大量增加，主体之间需要协同运行来实现电量平衡、电力平衡。电量平衡是一段时间内的总发电量等于总用电量与损失电量之和，与负荷随时间的变化无关；电力平衡是发电出力等于用电负荷与线损负荷之和，与负荷随时间的变化紧密相关，即当负荷发生变化时，发电出力可以及时地实现新的平衡状态。新能源发电可控性低，几乎不可能及时跟上负荷变化，大规模高比例新能源渗透后，导致电力平衡与电量平衡难以实现，需要通过 “源网荷储互补” 进行解决。“源网荷储互补” 需要打破源、网、荷、储各自的体制，不论供给侧的光伏发电、小风电、燃气冷热电三联供机组、电采暖、电制气、生物质制热锅炉、电源热泵、空气源热泵、余热余压回收等，还是消费侧的用电、用气、蓄冷蓄热储电储气、用冷热（供暖、蒸汽、热水等）、电动汽车充电等，需要突破能源各自的原有体制壁垒，打破原有的各自独立的规划运营方式与调度方式，统筹规划统一运行；促进横向多源互补、纵向 “源网荷储” 协调，形成集中供能和分布供能相融合的多能互补系统。针对城市、城镇、工业园区、机场、火车站、商业综合体等，通过政策、体制、机制、技术的多重驱动，催生电力产业新业态、消费新模式，释放新动能，提升新质生产力。
     关键词：电力新质生产力；新型能源体系；运营机制；源网荷储协同；多能互补；电量平衡

     1）新型能源体系自上而下分级互补规划运行机理

     新型能源体系可以“自上而下”分为区域级、园区级和用户级进行互补规划运行。① 区域级新型能源体系源互补运行，以低碳能源供需平衡为导向，通过特高压等跨省跨区互联工程将大型能源基地电能输送至城市电网，实现 “风光水火蓄” 打捆互补外送。② 园区级新型能源体系互补运行。园区拥有新能源发电、储能和冷热电三联供、工厂余热余压尾气废水等，通过多源互补、热电气多网互通、源网荷储协调来实现园区各类能源的综合高效利用。③ 用户级新型能源体系互补运行。引导节能、低碳的能源消费行为导向，实现 “煤电油气氢” 多荷互代，如以电代煤、 以电代油、 以电代气、 以氢代油。

     2）新能源发电与可调节资源互补规划运行机理
     电力系统灵活性调节资源由抽水蓄能、新型储能、火电、水电、需求响应等组成。我国 “十四五” 期间为增容控量阶段，“十五五”期间为控容减量阶段，“十六五” 期间为降碳减碳阶段。“煤电＋CCS” “风光发电＋调节资源（火电调峰调频、储能、弹性电网、需求响应）”为低碳发电的2种基本模式。2030 年碳达峰前，以“煤电＋CCS” 为主体能源以 “风光发电＋调节资源” 为辅助能源；2030—2050 年间，能源供给会逐渐过渡到 “风光发电＋调节资源” 与 “煤电＋CCS” 共存协同；2050 年后，“风光发电＋调节资源” 将成为主体能源供给模式，煤电从基荷电源转型为调节性电源，并提供 “电、热、冷、汽、水、压缩空气” 等综合性能源， 如 “煤电＋抽汽储能”“煤电＋储热” “煤电＋压缩空气储能” “煤电＋电化学储能” “煤电＋富氧燃烧” “煤电＋生物质发电（利用农林废弃物、城乡有机废弃物，处置市政污泥、垃圾及工业固废物）”，实现用煤减量化与资源循环利用化。

     3）电力产业链 “源网荷储” 互补规划运行机理
     “源源互补” 指通过可调发电资源与光伏风电之间的协调互补，平衡新能源发电出力的随机性／波动性，新能源获得绿电交易收益，该收益需要与可调发电共享。“源储互补” 指通过储能对新能源发电进行调控减少弃风弃光， 新能源获得绿电交易收益，该收益需要与储能共享。“源荷互补” 指通过价格需求响应引导 “荷” 调整用电时间，调峰顶峰使电力供需平衡，用户可中断负荷等同于增加一个虚拟容量，为新能源发电消纳提供响应资源，新能源获得绿电交易收益，该收益需要与需求响应用户共享。“源荷储互补” 指通过用户需求响应、储能与发电侧出力互补，用电高峰时储能发电及客户让电，用电低谷时储能充电及客户多用电，既为间歇性、随机性的风电光伏创造消纳空间， 又可以平缓负荷曲线，减少火电顶峰与低谷起停，减少了煤电碳排放， 加了新能源消纳，获得了减碳收益与绿电收益。

     4）“储冷储热储电储气储氢” 互补规划运行机理
     抽水蓄能容量效益强、安全性高、寿命长，连续充放电时间长，适宜大规模、系统级应用；电化学储能响应速度快、建设周期短、 选址灵活，适用于分散式、小规模场景。火电机组调峰能力受限，供暖季存在 “以热定电”，但风电大发时通常在夜间，因此储能需要配置更大的容量进行调峰或者需要其他储能即储热储冷储氢。新城镇、产业园区、商务区、大型公用设施（机场、车站、医院、学校）等，用户具有电、热、冷、气、氢等多种用能需求，同时又可以发展风能、太阳能、 地热能、生物质能、污水源热泵、工厂余热余压尾气等，又接收大电网供电以保证安全。风电光伏出现剩余时，将新能源发电转换成蓄冷储热储电储气储氢，各类储能互补继而实现连续供应用户的用冷、用热、用电、用气、用氢等，既获得调峰市场收益，又降低能源成本， 还可以减少可再生能源弃风弃光风险。在抽水蓄能、新型储能兴起之前，电力系统灵活性资源更多需依靠火电提供。电力用户聚合在一起参与需求响应，用电高峰时部分用户弃电、让电（相当于发电减少出力），同样可以减少发电与电网备用投资。

     5）“用煤用电用油用气用氢” 互补转换规划运行机理
     利用分布式光伏、天然气三联供、空气源热泵、地源热泵、储能、 布式发电等源侧互补特性；利用电动汽车充放电、煤改电、煤改气、气改电、用户需求响应等荷侧互补特性、置换特性、转换特性；挖掘工业窑炉、锅炉、电动汽车、港口岸电、公路电气化、铁路电气化的用电潜力，推进能源梯级利用、循环利用和能源资源综合利用，实现以电代煤、以电代油、以电代气、以氢代油、以氢代气。通过新能源发电交易市场交易机制（现货、中长期、期货、差价合约等）以实现发电置换；通过用电、用气、用热、用冷等市场价格机制引导 “冷热电气氢” 的转换利用及“蓄冷蓄热储电储气储氢”等；通过调峰电价机制实现调峰电源与新能源发电之间的利益均衡；通过用户群依尖峰、峰、平、谷段对分类能价（冷、热、电、气、氢）变动而波动的规律，引导用户对能时段的价格响应继而实现削峰填谷。

     1）电力产业链 “源网荷储” 各环节垄断体制的突破
     随着大规模新能源发电及电动车充电的接网，源荷双侧不确定性叠加增强， 其加大了负荷峰谷差，需要挖掘电力灵活性可调资源，电力供需平衡由 “源随荷动” 的单向调控方式向 “源随荷动，荷随源动，储随源动，储随荷动” 的 “源网荷储联动”的多向调控方式转变。通过能源上下游，即“源网荷储” 融合，打破能源体制壁垒，实现多源互补、多网互通、多荷互代、多储互济，促进新能源消纳以及能源生产与消费的全过程减碳。

     2）供能领域 “煤电油气” 各自垄断体制的突破
     燃气公司、热力公司与电力公司隶属于不同的管理体制， 燃气经营与热力经营目前属于垄断，电网输配电经营属于管制，电网新增配电经营属于竞争。故 “热电气氢” 网互通需要在混合管理体制中进行。电网、燃气、热力公司等按照股份制方式组建综合能源服务公司、售能公司，从事市场化供热、供冷、供气、供电、供氢等，构建合同能源管理、综合能源服务委托、能源聚合商、虚拟电厂等多合作机制。燃气价格与热力价格属于管制，新能源发电价格属于半管制，火电价格属于市场化。抽蓄实行两部制电价，容量电价属于政府管制， 电量电价属于市场化。

     3）用能领域 “冷热电气氢” 各自垄断体制的突破

提升电力新质生产力的运营机制设计

     1）“用电用氢” 替代 “用煤用油用气” 的转换市场机制     

     2）抽水蓄能与各类新型储能的互补运营机制

     3）保障 “源网荷储” 协调运行的市场运营机制

     4）电力市场、 绿电市场与碳市场的耦合运营机制

     5）促进新能源消纳的可调节资源激励机制       

     从电能由生产到终极消费这一过程看，电能作为商品要经发电、传输、配送、存储和使用几个不同环节，相对应的价格则有上网电价、输配电电价、储能充放电价和终端销售电价，即源网荷储价格链。源网荷储各环节电价构成一个前后互联的电价链，价格链的各个环节之间相互关联，相互影响，各环节形成互联机制。因此，在合理制定各个环节的电价时需要以统筹的方法进行协调，从而获得电力产业价格链上发电企业、电网企业和电力用户的总体经济效益。