中国可再生能源装机规模突破10亿千瓦，风电、光伏发电装机均突破3亿千瓦，海上风电装机跃居世界第一。2021年，我国可再生能源新增装机1.34亿千瓦，占全国新增发电装机的76.1%。其中，水电新增2349万千瓦、风电新增4757万千瓦、光伏发电新增5488万千瓦、生物质发电新增808万千瓦，分别占全国新增装机的13.3%、27%、31.1%和4.6%。截至2021年底，我国可再生能源发电装机达到10.63亿千瓦，占总发电装机容量的44.8%。其中，水电装机3.91亿千瓦（其中抽水蓄能0.36亿千瓦）、风电装机3.28亿千瓦、光伏发电装机3.06亿千瓦、生物质发电装机3798万千瓦，分别占全国总发电装机容量的16.5%、13.8%、12.9%和1.6%。
中国可再生能源发电量稳步增长，2021年，全国可再生能源发电量达2.48万亿千瓦时，占全社会用电量的29.8%。其中，水电13401亿千瓦时，同比下降1.1%；风电6526亿千瓦时，同比增长40.5%；光伏发电3259亿千瓦时，同比增长25.1%；生物质发电1637亿千瓦时，同比增长23.6%。水电、风电、光伏发电和生物质发电量分别占全社会用电量的16.1%、7.9%、3.9%和2%。
中国可再生能源持续保持高利用率水平。2021年，全国主要流域水能利用率约97.9%，较上年同期提高1.5个百分点，弃水电量约175亿千瓦时；全国风电平均利用率96.9%，较上年同期提高0.4个百分点；全国光伏发电平均利用率98%，较上年同期基本持平。
据IEA《可再生能源2021至2026 年的分析和预测》，执行摘要中指出：
各项政策不断完善，缔约方大会第二十六届会议（COP26）提出了气候目标，这将推动可再生电力增长创新高。在太阳能光伏推动下，可再生能源新增装机容量有望在 2021 年再创年度纪录。预计未来五年可再生能源装机容量将加速增长，到 2026 年将占全球新增电力装机容量的近 95%。中国和欧洲联盟将超过当前目标，为更雄心勃勃的增长趋势创造条件。中国承诺在 2060 年之前实现碳中和，并据此制定新的短期目标，如到 2030 年实现风电与太阳能光伏总装机容量达到 12 亿千瓦。我们 预测中国将提前四年实现这一目标，其背后推力包括诸多省份长期合同的制定，电网整合优化，以及陆上风电和太阳能光伏发电相比于燃煤发电具有成本竞争力。
价格虽然上涨，但太阳能光伏仍将刷新纪录，风电将比过去五年增长更快。尽管商品价格飙升导致太阳能光伏制造成本上升，但预计 2021 年其新增装机容量仍将增加 17%，从而创下近 1.6 亿千瓦的年度新纪录。仅太阳能光伏就占所有可再生电力新增装机容量的 60%。到 2026 年，陆上风电新增装机容量将比 2015-2020 年平均高出近 25%。预计到 2026 年，海上风电总装机容量将增加两倍以上。
可再生热能获得了一定政策推动力，但市场份额不会显著增加。自 2020 年初以来，可再生热能直接或间接得益于多项政策发展、主要是欧洲的政策发展的推出。根据现行政策，可再生热能消耗（不包括生物质的传统用途）预计将在 2021-2026年期间增长四分之一。预计其在全球热能消耗中的占比将从 2020年的 11%上升到 2026 年的 13%。化石燃料将继续满足全球不断增长的大部分热能需求，导致预测期内与热能相关的二氧化碳排放量增加 5%。 可再生热能缺乏政策和财政激励措施，阻碍了其更快增长。
商品和能源价格高企带来了重大不确定性 。商品、能源和运输价格不断上涨，增加了全球太阳能光伏组件、风力涡轮机和生物燃料的生产和运输成本。自 2020 年初以来，太阳能级多晶硅价格上涨 4 倍多，钢价上涨了 50%，铝价上涨了 80%，铜价上涨了 60%，运费上涨了 6 倍。与 2019年的商品价格相比，我们估计集中式太阳能光伏和陆上风电投资成本将增加 25%。受到大宗商品价格冲击，约 1亿千瓦的合同装机容量可能会被推迟。若2022 年之前大宗商品价格始终高企，太阳能三年削减成本和风电五年削减成本将不可能实现。由于成本增加，投资需增加 1000 亿美元以上才能达到相同的装机容量。这相当于将目前全球每年对可再生电力装机容量的投资增加约三分之一。 天然气和煤炭价格上扬推高了风电与太阳能光伏的竞争力。
可再生能源对难脱碳行业的渗透正在逐渐加强，前景一片光明。支持利用可再生能源和生物喷气燃料制氢的政策势头催生了大量项目。已规划项目若能实现，2021-2026年期间全球氢电解槽产能将推动额外部署 1800万千瓦的风电和太阳能光伏装机容量。生物喷气燃料技术蓄势待发，但需求刺激政策还未跟上脚步。到 2026 年全球生物喷气燃料需求将达到 20 亿至 60 亿升。生物燃料的成功主要取决于美国、欧洲以及中国（具有潜在性）的政策探讨。可持续原料供应在未来五年可能不会成为制约因素。提高废弃物中原料供应的多样性，对于实现中期快速增长仍至关重要。
可再生能源预测：预计到 2026 年全球可再生电力装机容量将增长 18 亿千瓦（60%） 以上，占全球新增电力装机容量总和的 95%。可再生电力总装机容量预计将达 48 亿千瓦，超过全球目前煤炭、天然气和核能发电的装机容量。 与 2015-2020 年相比，未来五年所有地区的可再生能源预计都会加速增长。中国目前仍以 43%的全球增量领先世界，其次是欧洲、美国和印度；仅这四个市场就占全球可再生能源新增装机容量的 80%。
生物燃料预测：2021-2026年，全球生物燃料需求将增长 410亿升，其中中国在这一增量中占 2%。2020 年，中国是全球第四大生物燃料消费国。中国《“十四五”规划纲要》（中国国务院，2021 年）中提出，要大力推进先进生物液体燃料、可持续航空燃料（SAF）等替代产品。中国乙醇混合比例到 2026 年仍保持在 2%左右。虽然混合要求没有变化，但随着汽油需求的增长，乙醇总需求量将增加 4 亿升。国内乙醇供应量只能满足这一需求的 85%，其余则需进口。中国2020 年恢复了乙醇进口，并抓住价格低点在 2021 年继续从美国进口燃料乙醇。这一进口量将继续保持在类似水平，直至 2026 年。
可再生热能：2020 年，中国占全球热能总需求的近 29%（56 艾焦耳），以及全球与热能相关的二氧化碳排放量的 37%。该行业占全国热能总消耗量的 70%。生物质的传统用途在过去十年间稳步减少，2020 年占建筑行业热能总消耗量的五分之一。2020 年，可再生能源的现代用途满足了中国不到7%的热能需求，其在建筑领域(占行业热能消耗的 18%)的渗透率高于工业领域（不到 3%）。 在建筑方面，《北方地区冬季清洁取暖规划（2017-2021 年）》旨在解决生活锅炉和热电联产主要因烧煤而引起的空气污染和二氧化碳排放问题，该文件是过去四年的主要政策驱动力。2021-2026 年，中国的热能消耗增量预计将占全球热能消耗增量的 30%（4.7 艾焦耳）；2021-2026 年，中国现代可再生热能消耗量预计将增长 36%（1.4 艾焦耳），其中近三分之二出现在建筑行业。在预测期内，可再生热能消耗增量还不到该国热能总消耗增量的三分之一。中国的可再生热能消耗增量占全球可再生热能消耗增量的四分之一。到2026年，可再生热源在中国供热中的占比预计将从2020年的6.9%增至 8.7%。
在清洁化、低碳化和智能化的能源革命背景下，高比例可再生能源成为电力系统未来发展的一个突出特征，也导致了电力系统结构形态的巨变。电力系统结构形态，是指电力系统的组成设备及其参与者的连接组织形式及交互作用方式。
电力系统结构包括电源、电网、负荷及二次系统。电网包括输电和配电部分；电源除了传统电源和可再生能源之外，电动汽车和储能也可视为一种灵活调节电源；负荷侧将具备主动响应能力和双向互动能力，从而使得用户参与系统运行成为可能；二次系统以通信信息技术为基础，实现调度、保护、控制、交易的综合优化运行。
电力系统结构形态的内涵及其要素一般而言，“结构”侧重于描述系统各部分的具体连接关系，而“形态”则侧重于系统特征抽象指标的表征，两者共同构成对系统的完整描述。电力系统结构形态，是指电力系统的组成设备及其参与者的连接组织形式及交互作用方式。电力系统结构形态的内涵与要素如图1所示，包括对电源、电网、负荷及二次系统的完整描述。
电网包括输电和配电部分，但随着分布式电源的接入比例提升，输配电网络的界限将越来越不清晰;电源除了传统电源和可再生能源之外，电动汽车和储能也可视为一种灵活调节电源纳入系统运行;负荷侧将涌现多种新设施，具备主动响应能力和双向互动能力，从而使得用户参与系统运行成为可能;二次系统以通信信息技术为基础，实现调度、保护、控制、交易的综合优化运行。当前电力形态的关键热点是“两个替代”，即能源生产的清洁替代和能源消费的电能替代，从而提升整个能源系统的电气化水平，降低对化石能源的依赖程度，提高可持续发展能力。
高比例可再生能源波动特征及其影响风电和光伏是当前技术最成熟的可再生能源发电技术。这两类电源都具有很强的波动性、随机性，往往被统称为波动电源(variable generation, VU)。有文献对世界各地的大规模风电出力和系统净负荷(负荷与风电出力之和)的波动性进行了多年统计分析，发现全球可按风电波动性低、中、高划分为三类地区，瑞典、西班牙和德国属于风电低波动地区，葡萄牙、爱尔兰、芬兰和丹麦属于风电中波动地区，北美的魁北克、邦纳维尔电力局、德州可靠性管委会辖区，中国的甘肃、吉林和辽宁，挪威，丹麦的海上风电属于风电高波动区。低波动区每小时风电爬坡功率不超过额定容量的10%，而高波动区每小时风电爬坡功率可达额定容量的30%。
在高比例可再生能源并网的未来电力系统，电源波动甚至超过了负荷波动而成为系统不确定性的主要来源。而如何应对这种电源和负荷的双不确定性，也成为系统规划和运行的核心问题。北美电力可靠性组织(North American Reliability Council, NERC)研究提出，为了消纳风电、光伏、海洋能和小水电，北美电力系统的传统规划和运行方法要进行巨大变革，具体包括以下几个方面：1)开发多种类型的波动电源，在广域空间尺度内平衡一次资源，并采用先进控制技术实现波动电源的功率爬坡和电压控制性能。2)适应高比例波动电源并网，电网输变电设施需要显著增加，保障源荷间功率交换和辅助服务。3)新增储能和可控负荷，如需求响应、电动汽车、大规模储能，有助于平衡波动电源的灵活调节需求。4)提升波动电源的出力测量和预测精度是保障整个系统运行和规划可靠性的关键。5)输配电网需要更加协调地综合规划。6)需要扩大供需平衡区域规模以获得更好的波动电源消纳能力。
输配电网的结构形态及演化模式输电网形态部分侧重研究其对高比例可再生能源集群送出的适应性，主要针对中国大型可再生能源基地的实际背景开展研究。而配电网形态特性则与可再生能源、互动负荷、储能等的技术特征和接入比例紧密藕合，可能呈现出完全不同的特性。考虑到可再生能源集中接入和分散接入并重，需要研究高比例可再生能源在输配电网的协同接入及优化配比。
基于大数据技术，建立源荷关联的广义负荷概念，从结构辨识、演变机理、响应特性和互动藕合四个方而研究其特性和藕合机理。结构辨识广泛收集不同类别的负荷数据，采用结构辨识与数据挖掘的方法，分析负荷特性、负荷与外界影响因素的关联关系、负荷时空响应特性、在不同市场规则下不同用户的响应特性等;演变机理则研究长期行业电量与经济关联联动特性，研究未来产业结构调整、供给侧改革、人口增长对各个行业的负荷需求和负荷特性的影响，并识别不同行业负荷之间的传递或者协同的内在关联关系;响应特性研究负荷、新能源发电在电力市场环境下多维变量(时间、空间、交易规则等)下的响应特性，构建不同类别负荷、可再生能源发电与电价波动、气象因素的动态关联解析模型。关联关系侧重研究短时用电需求、可再生能源发电、气象、电力市场等的关联特性研究，研究不同行业、区域内负荷对气象、电价、能源结构变化，以及电网结构调整(高比例/高渗透率可再生能源分布式电源)等外在因素的敏感性。
高比例可再生能源涉及可再生能源系统的渗透率这一概念，它指的是指某一可再生能源所产生的电力相对于总发电量或消耗电量的百分比。具有间歇性和波动性的可再生能源大规模接入系统将给电网电能质量、安全稳定等方面带来不利影响，如何应对高渗透率可再生能源发电带来的不稳定性将成为未来推动清洁发电的重要环节。此外，在搭建新能源系统时，寻求最优成本及满足电力需求波动等实际问题正逐步成为近年来的学术研究热点。
加州电力系统主要由加州输电系统运行商（CAISO）、西部电力协调委员会（WECC）和北美电力可靠性公司（NERC）三家机构管理。CAISO是加州电力市场的运营主体和加州电网的调度中心，同时还负责评估及审批加州电网的扩展计划，管理加州80%的电力。
2020年底，CAISO系统电源装机为8080万千瓦，其中气电装机3941万千瓦，约占电源总装机的49%，煤电/油电装机占0.6%，核电装机占3%；可再生能源装机3806万千瓦，占47%，储能容量49万千瓦。
可再生能源中，水电装机1404万千瓦，公共事业级太阳能发电装机1399万千瓦，均占电源总装机的17%。若再考虑接入配电网的太阳能，太阳能发电实际上已成为为加州第一大可再生能源，在全部电源中排第二位。风电装机598万千瓦，占电源总装机的7.4%，生物质、地热和废热装机404万千瓦，占电源总装机的5%。风光装机合计1997万千瓦，占电源总装机的25%。
电源装机容量充裕度：2020年底，CAISO系统传统电源装机5629万千瓦，约占电源总装机的70%。若以风光装机为基数进行比较，传统电源装机是风光装机的2.8倍，其中气电装机为2.0倍，水电装机为0.7倍，核电装机为0.12倍。
灵活性电源情况：2020年底，CAISO系统灵活性电源装机4477万千瓦，占传统电源装机的80%。灵活性电源装机为风光装机的2.3倍，意味着CAISO系统中每1万千瓦风光装机，相应配备有2.3万千瓦的灵活性电源作为配合。
电力供应充裕度：2020年CAISO最大负荷为4712万千瓦。若以最大负荷为基数进行比较，州内传统电源装机为最大负荷的1.2倍，进口电力峰值约1000万千瓦，约为最大负荷的0.21倍。传统电源加上进口电力的支撑比最大负荷高41%，是系统安全可靠运行的重要基础。
加州政策制定者设定可再生能源发展的中长期目标，实施可再生能源配额制（RPS），并出台配套机制协助电力公司完成目标。2002年州法案规定，到2017年公用事业公司（大型电力公司）提供的电力20%以上来自可再生能源；2006年州法案目标改为2010年占比20%；2011年目标改为到2030年占比33%；2018年规定到2026年可再生能源占比50%，2030年前提高到60%，到2045年底100%来自可再生能源和零碳能源。基于可再生能源配额制，加州建立了绿色证书市场，RPS与绿证市场相互配合、协调运行。
CAISO电网规划研究部门根据RPS目标，研究未来10年左右电力系统需接入的新能源规模和出力特性，预测出净负荷曲线（净负荷=负荷-风光发电出力）将变为“鸭子”曲线，进而确定所需的上行调节和下行调节备用。
资源充足性规划包括发电容量需求和灵活性容量需求规划。灵活性容量需求研究基于：历史运行数据，负荷服务商（LSE）提供合同承诺的新能源出力数据，加州能源委员会（CEC）提供每小时的负荷预测、新能源的预期出力和安装信息。CAISO据此预测：下一年每分钟净负荷曲线、每月三小时爬坡净负荷斜率、应急储备需求等，计算总灵活性容量需求及各负荷服务商（LSE）对该需求的相对贡献，并将灵活性容量需求分配给各地方监管机构（LRA）。
一是传统电源应保持足够的顶峰支撑能力。加州的传统电源和进口电力的发电能力是年度最大负荷的1.4倍，是系统安全可靠运行的重要基础。基于新能源反调峰特性特别是极端天气情况下置信容量低的特点，并考虑一定备用，建议传统电源发电能力应不小于最大负荷的120%。二是灵活性电源配置应与净负荷爬坡需求相适应。加州风电日出力波动性不强、占负荷的比例低，最大净负荷爬坡容量与太阳能出力峰值相当。我国不同地区净负荷特性不尽相同，需要根据对象本身的特点进行分析确定。应基于净负荷的最大爬坡容量需求及小时级别变化率，考虑一定的储备来配置灵活性电源，灵活性电源调节能力应至少不小于太阳能发电的有效容量。
加州激进的减碳政策和排斥核电、水电的政策使得传统电源多元化发展面临挑战，加大了电力短缺的隐忧。鉴于加州、德国转型的经验教训，建议我国在构建多元化电力供应体系，在提升新能源占比的同时，提高对传统电源多元化发展的重视，将各类型传统电源装机比例控制在均衡合理的范围，提升电力系统抗风险能力。
不同于加州RPS政策可再生能源消纳目标的长期指引性和约束力特征，我国目前实施的可再生能源电力消纳保障机制设定的是近期消纳目标，本质上是以消纳定发展的思路，随着新能源大规模发展，新能源并网和消纳矛盾将更加凸显，建议加强配套政策机制研究，完善配套政策机制。
电力系统资源充足性规划是一项具有战略意义的工作，是新型电力系统安全稳定可靠运行和高比例消纳新能源的重要保障。加州电力系统规划体系下各责任主体职责分工明晰，沟通协调高效有序，电力系统资源充足性项目的实施可确保系统有足够的能力可靠运行电网。目前我国电力系统规划在实践中存在约束性和指导作用偏弱，系统性有待加强，协调管理力量薄弱等问题。新型电力系统的规划转向以灵活性资源供需平衡为核心，现有规划机制难以适应电力系统转型发展的需要。建议大型电网企业借鉴国际经验，并结合我国的具体国情，加强中长期资源充足性规划研究，完善规划机制。
RHO-ED1是第一个配电价格管制阶段，监管周期为8年，该阶段DNOs自2015年4月1日至2023年3月31日的允许收入及基于业绩的价格，受到监管。
英国电力供应链包括发电、输电、配电、售电、计量五个环节。其中发电、售电、计量领域已实现完全竞争，输、配电网运营仍为垄断或区域垄断，并实行价格管制。
英国的电价处在什么水平?英国电力批发市场的电价处于较高水平。2017年第一季度，英国电力市场平均电价为每兆瓦时56欧元(约49英镑)，折合人民币为每千瓦时0.44元。然而这只是批发市场的电价，批发市场的参与者主要是发电供应商和售电商。
为进一步加强监管，英国天然气和电力市场办公室将实行了20年的RPI-X管制制度，修订为RIIO管制制度。RPI-X，即被规制企业的价格平均增长率不超过零售物价指数(RPI)减去企业生产率增长的百分比X，最初设定价格上限时，旨在通过X激励企业降低成本提高效率，但缺乏明确的机制激励企业削减成本。RIIO对RPI-X进行了优化和调整，引入了投资与运营成本激励机制、绩效指标激励机制、创新激励机制等。RIIO实行两年来，DNOs整体表现还算可以。
鼓励创新，节能减排。RIIO目的在于鼓励电网公司采用更具策略性与长期性的方式进行电力网络的投资，并使电网公司在政府降低碳排放政策下能发挥更重要的作用。除了激励机制，还有一些具体的Rll0创新支持计划，鼓励DNOs实现向低碳经济转型的目标。DNOs在2015-2017年共登记了260个小规模的研究发展项目，共获得2350万英镑的网络创新津贴( Network Innovation Allowance)。在大型创新项目方面，2015-2017年，4家公司的四个创新项目共获得2770万英镑的资金支持。如果这些项目能获得成功，这将带来大量的金融、运营、环境和安全上的保障。
未来电力系统将呈现”高比例可再生能源并网“的重要特性，这也给电力系统的规划和运行提出了严峻调整，高渗透率的量变将带来电力系统规划和运行方法的巨大变革。
“十三五”中国启动了国家重点研发计划“智能电网技术与装备”专项，围绕大规模可再生能源消纳、大电网柔性互联、多元用户互动用电、多能源互补的分布式供能与微网、智能电网基础支撑技术等5个技术方向部署了23个中带你研究任务。其中大规模可再生能源消纳方向的第一个项目就是“高比例可再生能源并网的电力系统规划与运行基础理论”，旨在监理能够指导中国未来高比例可再生能源电力系统规划和运行的基础理论和方法。该项目（2016YEB0900100)属于基础研究类，下设5个课题，揭示高比例可再生能源与电网交互影响的机理，提出可再生能源革命驱动下的电力系统演化机理和未来结构形态；从技术实施角度，建立电力行业实现高比例可再生能源发展的技术方法与实施步骤，为政府相关部门制定能源政策、发展战略和技术路线提供强有力的决策支持。
论文：高比例可再生能源电力系统的关键科学问题与理论研究框架[J]. 电力系统自动化, 2017, 09(v.41;No.607):8-17.
摘要:大力发展可再生能源是应对能源危机和环境问题的重要手段，高比例可再生能源并网将成为未来电力系统的基本特征。文中从高比例可再生能源接入带来的强不确定性和高度电力电子化带来的稳定机理变化两个方面，分析了高比例可再生能源电力系统面临的关键科学问题。在此基础上，从中国未来电力系统结构形态分析与电力预测、含高比例可再生能源的输电系统规划、含高渗透率可再生能源的配电系统规划、电力电子化电力系统稳定性分析、含高比例可再生能源交直流混联系统的优化运行等5个方面，提出了高比例可再生能源电力系统的研究框架，重点阐述了这5个方面的相互关系。最后，对未来高比例可再生能源电力系统的研究进行了总结和展望。基金项目:国家重点研发计划资助项目(2016YFB0900100)
总结关于高比例可再生能源电力系统蓝图的研究，在未来电网演化的驱动力和关键特征方面有了全新的观点。首先是未来电力系统演化的主要驱动由内部技术驱动主导变为外部压力推动为主。中国能源基本格局将从“以煤炭为主体、电力为中心、油气和新能源全面发展”，逐渐过渡到以非化石能源为主体。其次是风电、光伏等波动电源主导的未来电力系统的供需平衡，需要源网荷储各环节多向互动、额外的灵活资源支撑乃至多类型能源系统耦合等综合技术方案方可实现。在风电、光伏等波动电源主导的场景下，其自身平衡能力严重不足带来了巨大的储能需求，甚至无法在电力系统内部实现平衡而需要扩展到多能源系统的综合平衡。
高比例可再生能源接入后，电力系统将呈现以下几个方面的特征：１）电力电量平衡概率化。电力系统电力电量平衡以及容量充裕度的概念与方法将由目前确定性的思路向概率性的思路转化。２）电力系统运行方式多样化。而在高比例可再生能源电力系统中，由于在源端和荷端存在较大的不确定性，电力系统的“边界条件”将更加多样化，未来的电网结构形态需要具有更大的“可行域”以满足整个系统的安全性。３）电网潮流双向化。在配电网中，分布式可再生能源并网将成为未来重要发展趋势，当局部地区可再生能源的瞬时出力大于负荷时，配电网将会发生潮流反转，向主网倒送功率，可能产生严重的过电压问题；在输电网中，正常情况下联络线传输功率保持相对恒定，为了跨区消纳可再生能源，联络线潮流可能要“随风而动”，导致联络线功率波动或双向流动，形成跨区电网互济。４）电力系统稳定机理复杂化。高比例可再生能源大力发展，意味着系统中电力电子装备将不断增加，导致系统惯性降低，其稳定机理发生变化。５）电力系统灵活资源稀缺化。当可再生能源占比较高时，扣除可再生能源出力后的电力系统“净负荷”短时波动将非常明显，光伏比例大的电力系统可能出现“鸭型曲线”等，对于调频、负荷跟踪能力的需求大大增加。为了实现实时平衡，需要传统机组、储能、需求响应等多方面资源进行灵活的调节。传统机组需要实现从“主要能源供应者”向“灵活性资源提供者”的转变。６）电力系统源荷界限模糊化。未来可再生能源将逐步从集中式为主的发展方式转变为集中式、分布式并举，电动汽车、分布式储能、需求响应在需求侧不断普及。系统中传统的电能消耗者也可能成为电能的提 供 者，出现所谓产 销 者（ｐｒｏｓｕｍｅｒ），电力系统将变得更加扁平化，源—荷的界限也更加模糊。在未来电力系统运行和规划过程中需统筹考虑源—网—荷特性。
作者提出研究主线为，多时空强不确定性和电力系统电力电子化２条 主 线 贯 穿“源—输 电 网—配 电 网—负荷（发输配用）”４个环节始终；在此基础上，将这２条主线个环节划分为“电力系统结构形态与预测”“输电网规划”、“配电网规划”、“高度电力电子化电力系统稳定分析”、“交直流混联系统优化运行”这５个着眼点开展研究。
ＴＳＣ 表示最大供电能 力，ＤＥＳＳ表示分布式储能 系 统，ＥＶ 表示电动汽车，ＤＧ表示分布式发电，ＤＳＳＲ 表示配电网安全域，ＡＬ表示主动负荷。
该论文指出，需要建立一套高渗透率可再生能源接入下考虑柔性负荷的配电网规划理论，给出现有配电系统消纳可再生能源的比例以及提高比例的规划方法。
从电气学科之外借鉴新的数学方法，从电气学科本身研究新的分析理论，同时要注重新的技术渗透，最后需要设计符合高比例可再生能源并征的标准电力系统，对所提出的关键技术与方法进行测试。
摘要:在清洁化、低碳化和智能化的能源革命背景下，高比例可再生能源成为电力系统未来发展的一个突出特征，也导致了电力系统结构形态的巨变。文中对高比例可再生能源电力系统结构形态演化及电力预测方法进行了阐述。首先分析了电力系统结构形态的内涵及其要素，建立了其形态演化的驱动力综合模型，然后结合高比例可再生能源发展趋势，分析其对电力系统形态结构的影响，建立高比例可再生能源驱动的电力系统形态演化模型。围绕高比例可再生能源电力系统结构形态演化机理和复杂多重不确定性运行场景下的电力预测理论两个科学问题，分四个方面对其研究体系进行了详细阐述。
未来较长时期，中国能源基本格局将从“以煤炭为主体、电力为中心、油气和新能源全面发展”，逐渐过渡到以非化石能源为主体。其次是风电、光伏等波动电源主导的未来电力系统的供需平衡，需要源网荷储各环节多向互动、额外的灵活资源支撑乃至多类型能源系统耦合等综合技术方案方可实现。NREL对未来高比例可再生能源电力系统的基本运行特性进行了分析。
储能将在新能源容量渗透率为45%左右时介入系统，并在容量渗透率为65%左右时成为主导的灵活性资源。
2017-2019年，电力系统自动化期刊共组织了6期高比例可再生能源电力系统专辑，主要为国家重点研发计划资助项目(2016YFB0900100)，成体系的研究了高比例可再生能源电力系统相关研究。有关研究专辑详见附录。
2020年-2021年，在国家重点研发计划资助项目中，电力系统自动化期刊陆续发表了高比例可再生能源电力系统的季节性储能、黑启动、快速频率响应等研究。
2021年8月，科技部发布工业和信息化部产业发展促进中心关于国家重点研发计划“储能与智能电网技术”等重点专项2021年度项目申报。
摘要:随着可再生能源并网比例持续提高，储能技术的发展受到广泛的关注。季节性储能作为新兴的储能方式，可以实现长时间以及广域空间范围内的大规模能量转移，是消纳高比例可再生能源的重要技术。文中介绍了季节性储能技术的典型类型与发展现状，总结了各种季节性储能的技术性能与关键特征，从季节性储能的建模、灵活运行分析、储能容量需求分析与效益评估、季节性储能优化规划、长-短期储能的协同运行与合理配置等方面综述了电力系统的季节性储能研究现状，从长时间尺度、多能源形式与跨空间范围3个层面分析了面向高比例可再生能源的季节性储能研究的关键科学问题与挑战，展望了未来在季节性储能精细化建模、协调规划、运行控制、综合能源市场等方面需要解决的重点问题，以期为未来研究提供参考。
基金项目:国家重点研发计划资助项目(2016YFB0900100)；国家电网公司科技项目（9A-0-0-00）；中国博士后科学基金资助项目(2018M640127)。
摘要:高比例可再生能源电力系统具有较高的大停电风险，有必要提出公平、公正的黑启动服务定价方法来激励电厂提供优质黑启动服务。首先，基于部分新能源电厂已具备黑启动能力这一事实，探讨了将新能源电厂纳入统一的黑启动服务定价中的可行性；其次，综合考虑影响电源黑启动价值的各个因素，提出较为公平、完备的黑启动价值评估函数，进而得到了适用于各类黑启动电源的黑启动服务两部制定价方法；最后，通过对比不同电源的黑启动服务费，剖析了定价结果的实际涵义，并简要分析了该定价方法的激励作用。所提方法可使中国现行的黑启动服务定价方法变得更加精细、有据、全面。
摘要:随着非同步电源渗透率增加，电网的惯性逐步降低，扰动后电网的频率变化率变大，频率调控面临着巨大挑战。近年来，快速频率响应（FFR）的概念已被提出，并应用于一次调频之前，为一次调频响应争取时间，使低惯性系统在一次调频响应前不至于到达系统低频减载的频率阈值。文中从典型FFR资源、辅助服务产品设计、市场交易和应用实例等几方面总结了国外FFR市场开展现状。结合中国电网应对未来低惯性系统的调频需求，阐述了FFR技术的研究趋势，并为中国FFR市场建设提出了建议和展望。
基金项目:广东省重点领域研发计划资助项目(2019B111109001)；中国南方电网有限责任公司科技项目(ZDKJXM20180073)。
4、论文：高比例可再生能源电力系统关键技术及发展挑战摘要:高比例可再生能源并网将改变电力系统的形态，为电力系统稳定控制、调度运行和规划决策等领域带来重大变革。文中基于不同可再生能源渗透率水平下系统的发展特点，将未来电力系统迈向高比例可再生能源的过程分为三大阶段并总结了各个阶段的特征。结合这一领域的研究成果，全面解析了高比例可再生能源电力系统发展过程中将出现的挑战，分析了电力系统消纳高比例可再生能源的一系列技术解决方案，对各项技术的基本原理、经济成本与发展前景进行了分析和比较。研究表明，高比例可再生能源并网将面临一系列技术挑战，而每项关键技术仅能解决其中一部分问题。这些技术在未来高比例可再生能源电力系统中的应用不仅取决于其技术有效性，还取决于其经济性以及与其他技术的互补性。中国未来实现高比例可再生能源电力系统的形态与发展路径取决于各项关键技术的相对发展步伐及其耦合影响。
基金项目:国家重点研发计划资助项目(2016YFB0900100);国家自然科学基金资助项目(51925701)。
传统电源电网规划仅考虑“冬大、冬小、夏大、夏小”4 种代表性运行模式。有研究利用精细化运行模拟方法模拟生成青海省的运行数据，并利用大数据研究方法分析指出，可再生能源渗透率由 20% 提升至 40% 时，系统典型运行方式的数量将提高 4 倍。不同运行方式之间的切换频率达到每年 100 次。
1）高比例可再生能源并网是一项系统工程，各种挑战与解决方案并不是完全孤立或一一对应的。对同一类挑战有多种技术手段可以解决，一项技术或装备往往也能解决多方面问题。
2）解决高比例可再生能源并网的技术选择并不是唯一的，不同技术之间可能存在互补关系，也可能存在竞争关系。
3）对于某一项技术而言，其对高比例可再生能源并网的技术经济性往往体现在多个方面。
2）高比例可再生能源电力系统的稳定性机理。电力系统传统稳定性概念是面向同步发电机、基于工频相量模型构建的。但随着新能源和电力电子控制主导的动态特性日益凸显，亟须研究相关装置的动态行为特性，对比分析新能源渗透率升高后稳定性方面的变化，开展针对新型稳定问题的基础理论研究。主要包括：①分析新形态下电力系统稳定性机理，提出描述电力系统稳定性的新概念，建立新稳定性问题的分类标准，从而探索稳定性分析与控制的新框架；②探究电力系统稳定性在多时空维度下的演变规律，实现对稳定性的量化分析；③研究时变性、异构性、不确定性和复杂性等对电力系统稳定性的影响并提出应对策略。
3）考虑系统复杂稳定机理的电力系统规划与运行技术。随着可再生能源渗透率的提高和系统惯性的逐步降低，系统的运行方式（例如火电机组开停机状态和外来电量等）和规划策略（例如对同步调相机、光热和储能等的安排）将对整体稳定性产生直接影响。因此，在电力系统规划与运行中就有必要充分刻画系统故障或稳态时的稳定边界，形成安全稳定校核与规划及运行优化的一体化。
4）多时间尺度储能协同规划与运行优化技术。现有关于储能参与电网运行与规划的研究主要针对其小时级的削峰填谷为电网带来的效益。然而，储能设备的效益体现在秒级调频、小时级调峰和季节性能量平衡等多个方面，因此，需要研究储能设备在多时间尺度上的运行特征和技术经济性。在多时间尺度应用场景叠加的背景下，储能运行需要考虑长、短期时间尺度下储能出力的协同，其对传统电力系统设备的替代与互补关系也会更加复杂，需要进一步探究储能设备选型与规划的方法。
5）跨能源系统的可再生能源消纳。当前已有众多以综合能源系统为核心对象的研究，充分探究了在建模、运行和规划等方面的技术方法，但缺乏跨能源系统的综合效益研究。例如：综合能源系统能够多大程度上提升电网可再生能源的消纳能力；未来是否可以通过综合能源系统达成 100% 可再生能源；气网、热网和电网三者之间能够互相提供多少灵活性等。综合能源系统既要考虑稳态转化，也要考虑能源的暂态互补，整体上是一个十分复杂的优化建模与求解问题，需要一套电力系统与其他能源网络耦合互动建模的基础理论作为支撑。
2、国家能源局举行新闻发布会 发布2021年可再生能源并网运行情况等并答问
7、康重庆;姚良忠;;高比例可再生能源电力系统的关键科学问题与理论研究框架[J];电力系统自动化;2017年09期
9、电力系统自动化2017年第41卷第21期高比例可再生能源电力系统专辑（二）