2025年湖南省电力系统支撑能力建设与低碳转型协同发展路径研究报告-北大能研院

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2025年10月 湖南省能源碳中和发展研究中心，北京大学能源研究院气候变化与能源转型项目 湖南省电力系统支撑能力 建设与低碳转型协同发展 路径研究 湖南省能源碳中和发展研究中心 湖南省能源碳中和发展研究中心由省发改委批准，依托湖南 院专业技术力量牵头组建，提供从双碳方案顶层设计到典型 项目实施的一揽子服务，致力于打造国内领先的“双碳”智 库和系统解决方案提供商。 北京大学能源研究院是北京大学下属独立科研实体机构。研 究院以国家能源发展战略需求为导向，立足能源领域全局及 国际前沿，利用北京大学学科门类齐全的优势，聚焦制约我 国能源行业发展的重大战略和科技问题，按照“需求导向、 学科引领、软硬结合、交叉创新、突出重点、形成特色”的 宗旨，推动能源科技进展，促进能源清洁转型，开展专业及 公众教育，致力于打造国际水平的能源智库和能源科技研发 推广平台。 气候变化与能源转型项目 北京大学能源研究院于 2021 年 3 月启动了气候变化与能源 转型项目，旨在助力中国应对气候变化和推动能源转型，实 现 2030 年前碳达峰和 2060 年前碳中和的目标。该项目通 过科学研究，设立有雄心的目标，制定清晰的路线图和有效 的行动计划，为政府决策提供建议和支持。 该项目积极推动能源安全、高效、绿色和低碳发展，加速化 石能源消费的减量化直至退出。该项目具体的研究领域涵盖 宏观的能源与环境、经济和社会的协调综合发展；化石能源 消费总量控制；能源开发利用技术创新；电力部门向可再生 能源为主体的系统转型；推动电气化；高耗能部门的低碳绿 色发展；可持续交通模式；区域、省、市碳中和模式的示范 推广；散煤和塑料污染治理；碳中和与碳汇；碳市场；社会 公正转型等。 气候变化与能源转型项目系列报告 非洲转型矿产资源开发利用与国际合作战略研究（2025） 中国散煤综合治理研究报告2025（2025） 非洲撒哈拉沙漠以南可再生电力可及性发展（2025） 山东省分布式光伏高质量发展的开发模式和市场机制研究 （2025） 碳中和下重塑“西电东送”陕西、甘肃发展定位研究（2025） 青岛微电网典型案例研究：基于东软载波胶州工业园区智能微 电网项目的深度剖析（2025） 湖南省电力系统支撑能力建设与低碳转型协同发展路径研究 （2025） 山东省供热行业低碳高质量发展路径研究（2025） 碳-电-证市场协同发展政策路径分析（2025） 面向碳达峰碳中和的新能源发展调节支撑研究（2025） 面向双碳目标与电力保供的煤电定位调整、布局优化与转型路 径研究（2025） 双碳目标下中国钢铁行业电气化发展研究报告（2025） 福建省双碳目标下的电力行业低碳转型和深度脱碳路径优化研 究（2025） 福建省清洁能源高质量发展战略研究（2025） “双碳”目标下煤炭基地省份重大生产力布局调整——以山西 为例（2024） 鄂尔多斯低碳转型及案例研究（2024） 推动燃气发电发展 支持碳中和目标实现（2024） 走向公正转型的未来：绿色转型对中国不同区域的影响 （2024） 湖南省风光储蓄融合发展的策略方案（2024） 江苏省电力灵活性调节资源发展优先级级路径分析（2024） 华东四省一市电力清洁转型与安全保供路径与方案研究 （2024） 促进西北地区产业转型升级和新能源就地消纳协同发展 （2024） 碳达峰碳中和下西北“西电东送”重塑研究（2024） 青岛市微电网发展研究-基于典型示范项目的调查（2024） 陕西省微电网发展研究-基于典型示范项目的调查（2024） 中国散煤综合治理研究报告2024（2024） 绿证绿电市场与可再生能源电力消纳的协同研究（2024） 基于灵活调峰和稳定供热前提下的山东省30万千瓦级煤电机 组优化思路（2024） 非道路移动机械领域的绿色低碳发展路径研究（2024） 双碳背景下湖南省电力系统灵活能力优化分析研究（2023） 福建省双碳目标与行动路线图研究报告（简版）（2023） 中国散煤综合治理研究报告2023（2023） 山东省中小燃煤电厂低碳高质量发展路径分析（2023） 走向公正转型的未来：中国绿色转型对就业的影响（2023） “十四五”推动能源转型实现碳排放达峰（2022） 中国散煤综合治理研究报告2022（2022） 中国散煤综合治理研究报告2021（2021） 湖南省电力系统支撑能力建设与 低碳转型协同发展路径研究 湖南省能源碳中和发展研究中心 张斯路、张毅、程远林、余虎 北京大学能源研究院 吴迪、汪若宇、王可珂、俞露稼、康俊杰 2025 年 10 月 目录 ◎ 前言 ......................................................................................... i ◎ 第一章 湖南省电力系统支撑能力基础分析 ............................... 1 1.1 煤电支撑能力现状 .........................................................1 1.2 气电支撑能力现状 ........................................................1 1.3 水电支撑能力现状 ....................................................... 2 1.4 新能源支撑能力现状 .................................................... 2 1.5 核电支撑能力现状 ....................................................... 2 1.6 区外来电支撑能力现状 ................................................ 3 1.7 需求侧响应发展情况分析 ............................................. 3 1.8 湖南省电力市场支撑灵活性电源发展情况..................... 3 ◎ 第二章 湖南省电力系统低碳转型路径分析 ...............................5 2.1 大规模发展可再生能源 ................................................ 5 2.2 强化系统调节能力与储能建设 ..................................... 6 2.3 推动煤电机组升级改造及低碳化改造 ........................... 9 ◎ 第三章 电力系统支撑能力建设与低碳转型协同模型研究 ..........11 3.1 总体研究思路 ............................................................. 11 3.2 模型搭建 ....................................................................12 3.3 情景设定 ....................................................................16 3.4 情景分析 ....................................................................19 ◎ 第四章 政策建议 ...................................................................22 4.1 电力系统支撑能力建设与低碳转型协同发展推荐路径 . 22 4.2 强化电网智能化与灵活性建设 ................................... 22 4.3 继续加强煤电清洁化改造和低碳化改造 ...................... 23 4.4 建立市场化容量补偿与成本分摊机制 ......................... 23 4.5 创新储能盈利模式，扩大收益渠道 .............................. 23 4.6 深化跨省区电力交易与送受电协调机制 ...................... 24 i 前言 “十四五”以来，随着经济持续向好发展，湖南省全社会用 电量持续高速增长，随着大数据、AI 等行业发展，未来对电力 的需求将继续增长，湖南省中长期电力仍存在较大刚性增长需 求。同时，推动电力系统支撑能力与低碳转型协同发展是保障 电力供应能力与完成“双碳”目标及国家自主贡献（NDC）目 标的必然要求。因此，如何研究湖南省电力系统支撑能力建设 与低碳转型协同发展路径具有重要实践意义。 1 第一章 湖南省电力系统支撑能 力基础分析 2024 年湖南省全社会用电量达 2374 亿千瓦时，最大负荷为 4611 万千瓦，接近全 省供电能力。湖南省各类支撑性电源和支撑能力手段是保障电力供应能力的重要基础。 1.1 煤电支撑能力现状 截 至 2024 年 底， 全 省 煤 电 装 机 2807 万 千 瓦， 占 全 省 电 源 总 装 机 的 比 重 为 36.3%。煤电发电量 901 亿千瓦时，占全省总发电量的比重为 48.1%。煤电在湖南省电 力系统中发挥主力保障作用，是电力供应的“压舱石”。2024 年迎峰度夏期间，最大负 荷日火电出力 2373 万千瓦，占比 51.46%。2024 年迎峰度冬期间，最大负荷日火电出 力 2057 万千瓦，占比 58.19%。煤电在灵活调节方面的作用也不容小觑，2024 年上半 年湖南煤电机组平均调峰深度达额定容量的 30%，部分时段负荷率低至 40% 以下。 1.2 气电支撑能力现状 湖南省暂无在运的气电机组，全省规划和在建气电项目主要有三个，规划总装机近 300 万千瓦。 2 1.3 水电支撑能力现状 截至 2024 年底，湖南水电装机 1789 万千瓦（含抽蓄 120 万千瓦），同比增加 1.3%，水电发电量为 547 亿千瓦时，占全省总发电量的比重为 29.2%。全年水电利用小 时数为 3055 小时，同比增加 832 小时。2024 年，从迎峰度夏最大负荷日电源出力情 况来看，水电因为在丰水期，最大负荷出力可达 19%，可扮演一定的支撑作用。从迎峰 度冬最大负荷日电源出力情况来看，水电出力仅 15%。 1.4 新能源支撑能力现状 截至 2024 年底，湖南省风电已开发约 1121 万千瓦，太阳能发电装机规模达 1873 万千瓦。2024 年风电、光伏等新能源发电量分别为 210 亿千瓦时、144 亿千瓦时，共 计占比 19% 左右，与全国平均水平基本一致。电力支撑能力方面，2024 年，从迎峰度 夏最大负荷日电源出力情况来看，风电和光伏发电出力仅为 3% 左右。从迎峰度冬最大 负荷日电源出力情况来看，风电和光伏发电出力为 6% 左右。 1.5 核电支撑能力现状 湖南省已探明铀矿储量 2.6 万吨，位居全国第三，是国内重要的核燃料基地。湖南 省水系发达，地质结构稳定，核电厂址资源丰富，其中桃花江厂址和小墨山厂址被列入 《核电中长期发展规划（2011-2020 年调整）》厂址保护目录，龙门核电厂址和常宁核 电厂址被列入重点论证厂址目录。但由于政策限制，暂未启动建设。 3 1.6 区外来电支撑能力现状 湖南省目前主要共有 4 条外电通道，分别为鄂湘联络线、祁韶直流、宁湘直流、雅 江 - 江西直流分电湖南，目前夏季和冬季输电能力分别为 1326 和 1241 万千瓦，未来随 着宁湘直流的全部投产和雅江 - 江西直流分电比例的增加，全省夏季和冬季的输电能力 将有一定的提升，将分别超过 1600 万千瓦和 1400 万千瓦。 1.7 需求侧响应发展情况分析 现阶段湖南省电力需求响应为削峰填谷需求响应，如在全省电力供需出现可预见性 的供应缺口时，电力用户按照市场化原则，在缺口时段主动削减、中断用电负荷，并获 得相应资金补偿，2024 年全省电力需求侧响应能力占年最大负荷比重为 5%。 1.8 湖南省电力市场支撑灵活性电 源发展情况 截止到 2024 年底，累计注册市场主体 37379 家（不含非直购发电企业和外省推动 售电公司），其中直购发电企业 369 家、批发交易用户 0 家、零售用户 36770 家、售 电公司 209 家、独立储能企业 30 家、虚拟电厂 1 家。 4 0 346 31517 192 27 369 36770 209 30 1 6.6% 16.7% 8.9% 11.1% 0% 4% 8% 12% 16% 20% 1 10 100 1000 10000 100000 发电企业 电力用户 售电公司 独立储能企业 虚拟电厂 同比增速 数量（个） 2023 2024 同比增速 合同电量 市场化交易电量 主体 煤电 新能源 外购电进入 市场电量 售电公司 电网代理购 电 电量 （亿千瓦时） 682.9 245.6 218.6 854.0 351.7 交易平均价 （元/兆瓦时） 475.3 448.3 465.2 466.2 469.0 2024 年湖南省电力市场交易情况 图 1-1： 2024 年湖南省电力市场注册主体情况 2024 年，湖南煤电交易合同电量 682.9 亿千瓦时，新能源交易合同电量 245.6 亿 千瓦时，外购电中进入市场电量 218.6 亿千瓦时。湖南省电力市场化交易电量 1205.6 亿千瓦时，其中售电公司成交合同电量 854.0 亿千瓦时，电网代理购电交易合同电量 351.6 亿千瓦时。 表 1-1：2024 年湖南省电力市场交易情况 项目 合同电量 市场化交易电量 主体 煤电 新能源 外购电进入市场 电量 售电公司 电网代理 购电 电量（亿千瓦时） 682.9 245.6 218.6 854.0 351.6 交易平均价格（元 � 兆 瓦时） 475.3 448.3 465.2 466.2 469.0 5 第二章 湖南省电力系统低碳转 型路径分析 湖南省电力低碳转型以构建安全可靠、清洁高效的新型电力系统为核心目标，聚焦 能源结构优化、系统调节能力提升和煤电清洁化改造，主要方向可归纳为以下几个方面。 2.1 大规模发展可再生能源 2.1.1 可再生能源发电项目建设总体情况 截至 2024 年底，湖南省风电已开发约 1121 万千瓦，同比增长 15.3%，风力发电量 约 210 亿千瓦时，同比增长 0.5%，全年风电利用小时数为 2059 小时，同比减少 212 小时，全年风电利用率 97.2%，较上年下降 2.44 个百分点。 截至 2024 年底，湖南省太阳能发电装机规模达 1873 万千瓦，同比增长 49.6%， 光伏发电量为 144 亿千瓦时，同比增长 64.9%，光伏发电利用小时数为 922 小时，同比 减少 73 小时，全年发电利用率 99.4%，较上年下降 0.59 个百分点。整体而言，湖南省 光伏发电呈现高速增长态势。 截至 2024 年底，湖南电网生物质发电装机 143 万千瓦，同比增长 14.9%，全年 生物质发电量 73 亿千瓦时，同比增长 13.1%，生物质利用小时数 5379 小时，同比增加 177 小时。 2.1.2 可再生能源资源摸底调查情况 湖南省剩余光伏可开发潜力较大，全省光伏技术可开发量（考虑限制性因素）约 9600 万千瓦，其中地面集中式光伏交流侧技术可开发规模约 6000 万千瓦，包括农光 互补 3000 万千瓦，林光互补 1900 万千瓦，渔光互补 1100 万千瓦。分布式光伏剩余 可开发潜力 3600 万千瓦，其中大型工业园区预计可开发总量约 700 万千瓦，剩余户用 （含小型工商业）预计可开发总量约 2900 万千瓦（交流侧）。 6 核减可再生能源限制开发区域后，经统计，全省风电技术剩余可开发量约 7400 万千瓦。 根据农业、林业生物质资源量估算成果，全省农林生物质理论资源总量为 7735 万 吨 / 年，可发电利用资源量为 2030 万吨 / 年，经估算，2030 年全省生活垃圾清运量 将达到 5.54 万吨 / 日，具备推进垃圾发电的资源量基础。 综上，通过科学统筹与网架强化以提升新能源消纳水平，并借助多能互补增强其顶 峰与电量支撑能力，是湖南省实现高比例新能源接入的基石。这构成了本省电力系统低 碳转型的一条根本性路径。 2.2 强化系统调节能力与储能 建设 2.2.1 主要调节能力发展现状 截至 2024 年底，湖南省仅黑麋峰抽水蓄能电站在运，容量为 120 万千瓦。安化、 攸县广寒坪、江华湾水源、平江、炎陵罗萍江、汨罗玉池、桃源木旺溪、辰溪 8 座抽水 蓄能电站正在加速建设中，在建规模达 1320 万千瓦。 截至 2024 年底，新型储能装机规模 288 万千瓦，同比增长 8.3%，排名华中第 1 位。储能深度调峰电量 6.3 亿千瓦时，占比 8.5%，最大负荷日电化学储能供电量为 173 万千瓦，占电化学储能总装机规模 60%。 截至 2024 年底，湖南省煤电机组平均最大调峰深度达到额定容量的 30%，即最大 调节能力达到 2181 万千瓦。调峰辅助服务市场合计提供调峰电量 74.5 亿千瓦时，同比 增长 101.4%。火电、新型储能、可调节用户等调峰服务提供方合计获得收益 10.9 亿元。 2.2.2 抽水蓄能发展规划 湖南省抽水蓄能资源丰富，项目储备超过 3600 万千瓦，根据规划，预计平江 2025 年投运 1 台机组（35 万千瓦），“十五五”期间平江其余 3 台机组（3×45 万千 瓦）和安化 1 台机组（30 万千瓦）也将投产。其余在建抽水蓄能项目投产时间见表 2-1。 7 表 2-1：湖南在建大型抽水蓄能投产情况情况 序号 项目 拟装机容量（万千瓦） 项目地点 预计投产时间 1 平江 35 岳阳市平江县 2025 年 2 平江 105 岳阳市平江县 “十五五” 3 安化 30 益阳市安化县 “十五五” 4 安化 210 益阳市安化县 “十六五” 5 汨罗玉池 120 岳阳市汨罗市 “十六五” 6 炎陵罗萍江 120 株洲市炎陵县 “十六五” 7 攸县广寒坪 180 株洲市攸县 “十六五” 8 桃源木旺溪 120 常德市桃源县 “十六五” 9 江华湾水源 140 永州市江华县 “十六五” 10 辰溪孝坪 120 怀化市辰溪县 “十六五” 11 双牌天子山 140 永州市双牌县 “十六五” 图 2-1：湖南省中长期抽水蓄能项目规划图 8 2.2.3 压缩空气储能发展规划 湖南省压缩空气储能站址较丰富，建设条件较好，适宜大规模开发。经全面摸排， 湖南省盐穴类站址有限，但适宜建设 30 万千瓦级压缩空气储能的人工硐室站址较丰富， 根