全球能源电力清洁转型 经验与启示 二〇二五年十月 全球能源互联网发展合作组织 德国能源署 ——中国、德国实践 序言 当前，全球能源电力行业正处于加速转型的关键阶段，转型的复杂 性和不确定性日益凸显，亟需加强国际合作与互学互鉴，共同推动能源 绿色可持续发展。作为全球能源转型的先行者和推动者，中国和德国在 能源电力清洁转型进程中均展现出独特的优势和领先性，为其他国家提 供了多样化借鉴意义。 1.5 个百分点，达到 15%。 能源转型面临多重挑战。当前新能源进入倍增式发展新阶段，能源供应安全、产业链协同、 公正转型等挑战日益凸显。一是电力安全保供新挑战。新能源出力的随机性、波动性、不确定性 强，“大装机、小电量”特点突出，抵御故障能力降低，伴随新能源规模迅速扩张，尤其是在极 端天气条件下，电力供应保障难度不断增加。二是新能源产业“脱钩断链”风险增加。新能源 行业对矿产资源的需求量是传统能源的数倍，到 用。德国目前超过一半的电力需求由可再生能 源满足，电力市场设计在其中发挥了核心支撑功能。通过活跃的日前和日内市场交易，市场机制 实现了发电侧与用电侧资源的动态高效匹配，提升了系统运行的灵活性与稳定性。 2．推动欧盟电力市场一体化。德国积极推动欧盟范围内电力市场的一体化进程，充分发挥 跨国市场协同优化作用，促进可再生能源在更大区域范围内的配置与消纳，有效缓解了局部价格 波动，增强了欧盟整体能源供应的安全性与抗风险能力。

开放科学（资源服务）标识码（OSID）： 摘 要： 智算中心对电源要求极高，而传统电源系统存在能效低、维护复杂、占用空间大 等问题。新型一体化电源系统作为一种集成了多种电力设备于一体的电源解 决方案，凭借其在系统集成性、稳定性和安全性方面的优势，能够满足智算中心 中的电源需求。探讨了新型一体化电源系统在智算中心的应用前景，通过理论 与案例分析研究，评估其在提高能源利用效率、简化运维流程、优化空间布局等 方面的优势。 因此，智算中心的高功耗、高散热要求以及云计 算业务的不间断性和协同性等，对供电系统配置提出 了更高的要求。 2 新型一体化电源系统架构与设计 在建设万卡智算中心时，需要考虑电源系统在集 成性、稳定性、可靠保护机制以及对智算中心整体安 全策略方面的影响。新型一体化电源系统具有集成 度高和智能化的特点，不仅提升了系统的性能和可靠 性，还缩短了工程交付周期，实现快速部署的目标。 此外，该系统也应用绿色能源技术，有助于实现低碳 质量、选 择性保护校验）和部件级（母排温度、蓄电池状态）等 多个维度分析设备的运行情况，帮助用户运维检修， 保障设备健康运行。 3.4 短路稳定性验证和上下级选择性保护 在智算中心供电安全及可靠性方面，新型一体化 电源系统重视短路稳定性安全验证分析和上下级选 择性保护 ［5］。中国联通自主研发的一体化电源设备在 出厂前均使用 ETAP 仿真计算软件进行短路计算，并 完成了上下游断路器的继电保护配合，使得设备无论

点配置储能延缓电网升级投资也是电网侧储能需求的另一驱动。综合以上场景，EESA预计2025年源 网侧储能新增装机量约为132.3GWh，同比增长34%。此外，未来新能源全面入市的背景下，其项目 收益不确定性增加，新能源装机可能不达预期，导致储能市场需求下跌，因此保守情况下预计2025源 网侧储能新增装机106.4GWh，同比增长8%。另外，2025年作为“十四五”规划的收官之年，风光大基 地建设有 2025年中国源网侧储能新增装机预测（GWh） 数据来源：EESA数据库 用户侧储能是指用户关口表后（如家庭、工厂、商场等）安装的储能系统，通过储存低谷时段的 电能并在高峰时段释放，帮助用户优化用电成本、保障供电稳定性。其核心功能包括峰谷电价套利、 降低基本电费、参与需求响应等，主要分为工商业储能和户用（家庭）储能两种类型。而中国因居民 2.3用户侧储能 2023年工商业储能发展最热地区为浙江省，广东和江苏省紧随其后。但江苏省却在2024年一骑 换 效率，减少故障损失率，并使系统性能显著提高。 趋势三，构网型储能的渗透率有望大幅提升。随着新能源发电占比持续增长，电力系统对稳定性 存在着更高要求，构网型储能在应对新能源高渗透率带来的电力系统稳定性挑战方面具有显著优势， 能够为电网提供关键的惯性和稳定性支持，因此未来其市场需求将愈加旺盛。然而，构网型储能技术 具有较高成本及技术壁垒：首先，构网型核心挑战在于储能变流器（PCS）的性能，需要构建起支撑

为代表的数字化智能化技术成为能源体系运转的核心引擎。例 如，人工智能技术用于能源预测、能耗优化、智能电网管理或 储能系统管理，以其快速响应、精准预测、情景优化的能力， 显著降低运营成本，并增强系统安全性和稳定性，助力打破能 源清洁、经济、安全的“不可能三角”。据全球移动通信系统 协会（GSMA）估算，到2050年，仅通过构建智慧化能源体 系就可减少全球23%的碳排放——这一数字甚至比当前全球汽 车碳排放的90%还要高1。 核心要素——源、网、荷、储、碳、数的全新电力系统。这个 系统将利用数字化技术的力量，协调和整合电力生产、输送、 使用和储存的各个环节。通过增强源网荷储之间的动态互动和 实现多种能源形式的互补，新型电力系统将确保电力供应的稳 定性、推动能源消费的绿色转型，并提升能源利用的经济性。 在这一过程中，数字化技术发挥着至关重要的作用，它是构建 一个全面互联互通、智能化的未来电力世界的基础。通过高效 的管理与挖掘，碳流、数据流将与能量流高度耦合，共同驱动 正当其时——数智技术赋能新型电力系统 2.1.2 需求与挑战 面向未来的新型电力系统，传统的运维管理方式已无法满足大规模清洁能源发电设施的需求。频发的极端天气、储能设施的安 全风险，以及多能互补的复杂性，都对电力系统的稳定性和高效性带来更大的挑战。唯有借智能化与数字化技术，才能全面提 升新型电力系统的安全性与运行效率，应对这些多维度的复杂问题。 图 7：碳市场交易均价持续走高 来源：复旦碳价指数，德勤研究 35

为代表的数字化智能化技术成为能源体系运转的核心引擎。例 如，人工智能技术用于能源预测、能耗优化、智能电网管理或 储能系统管理，以其快速响应、精准预测、情景优化的能力， 显著降低运营成本，并增强系统安全性和稳定性，助力打破能 源清洁、经济、安全的“不可能三角”。据全球移动通信系统 协会（GSMA）估算，到2050年，仅通过构建智慧化能源体 系就可减少全球23%的碳排放——这一数字甚至比当前全球汽 车碳排放的90%还要高1。 核心要素——源、网、荷、储、碳、数的全新电力系统。这个 系统将利用数字化技术的力量，协调和整合电力生产、输送、 使用和储存的各个环节。通过增强源网荷储之间的动态互动和 实现多种能源形式的互补，新型电力系统将确保电力供应的稳 定性、推动能源消费的绿色转型，并提升能源利用的经济性。 在这一过程中，数字化技术发挥着至关重要的作用，它是构建 一个全面互联互通、智能化的未来电力世界的基础。通过高效 的管理与挖掘，碳流、数据流将与能量流高度耦合，共同驱动 正当其时——数智技术赋能新型电力系统 2.1.2 需求与挑战 面向未来的新型电力系统，传统的运维管理方式已无法满足大规模清洁能源发电设施的需求。频发的极端天气、储能设施的安 全风险，以及多能互补的复杂性，都对电力系统的稳定性和高效性带来更大的挑战。唯有借智能化与数字化技术，才能全面提 升新型电力系统的安全性与运行效率，应对这些多维度的复杂问题。 图 7：碳市场交易均价持续走高 来源：复旦碳价指数，德勤研究 35

......................................................................... 13 图表 16： 高温超导磁体增强等离子体稳定性并推动托卡马克小型化 ....................................................................... 13 图表 17： 聚变实验堆中主体结构价值量占比约 ............................ 41 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 5 工业 图表 82： 高温超导磁体增强等离子体稳定性并推动托卡马克小型化 ....................................................................... 42 图表 83： DeepMind 高温超导磁体能够增强等离子体稳定性，并推动托卡马克小型化。目前主流的托卡马克装 置采用的是低温超导磁体（临界温度<25K），其稳定运行最高磁场强度在 15T 左右，而高 温超导磁体（临界温度≥25K）能够提供更高的磁场强度，其稳定运行最高磁场强度可达到 45T。在托卡马克中，边缘安全因子 qψ=BΦa/BθR，表示磁力线绕等离子体小环一圈，其对 应需要绕大环的圈数，用于衡量等离子体平衡的稳定性。由于 qψ与环向磁场强度

万千瓦以上 [9]。 2.2.3 电力电量平衡分析 在全球变暖背景下，极端天气事件呈现“多发、频发、强发、并发”的态势，对风光 新能源发电的出力稳定性及可预测性带来严峻挑战，同时极端天气也会增加用电负荷（特 别是温控负荷）的波动性和不确定性，源荷之间的匹配更加困难。省内抽水蓄能调峰资源 匮乏，电源侧、网侧调峰资源潜力有限，辅助服务市场机制尚未完善，省内风光新能源的 全额消纳愈加困难。未 等时段新能源消纳尤其困难，填谷需求预计将大于削峰需求。 2.3 面临的挑战与机遇 2.3.1 挑战 （1）资源潜力挖掘与聚合难度大。由于需求侧有着大量分散、规模小、个性化的资源， 存在个体障碍、时段局限、功率变化等不确定性因素，精准调控难度远高于供电侧。需求 侧资源利用的支撑体系如运行控制、优化调度和协同规划等技术水平有待提升。 （2）需求侧资源开发利用的政策不完善。近年来国家出台了一系列政策推动需求侧 管理的 可能直接或间接影响自身正常生产或商业利润。现有政策存在两大缺陷：一是奖补力度有 限，难以补偿用户参与系统调节的损失，且无法覆盖常态化参与需求响应所需的设备改造 投入；二是政策预期存在不确定性，激励资金来源缺乏长期稳定性，使得用户难以获得稳 定收益。 2.3.2 机遇 （1）新型电力系统建设持续推进。随着江苏新型电力系统建设的深入推进，以风光 为代表的可再生能源将逐渐成为电力电量的供应主体，其随机性和波动性将给江苏电网的

嗨公众号粉体网 三中国粉体网相体大欧摄研究 》 硫化物全固态电池的优势在于，一是离子电导率最高， 是材料比较软，固固结合的时候等静压可以使其 较好地结合。但是硫化物电解质也存在很多问题，空 气稳定性、化学稳定性都相对较差，还有很多问题需 要解决。 Ccnpowdef.com.cr 公众号粉体网 E中国粉体网扫体大致据研究 》 全球固态电池产业主要分布在中国本、韩国、欧 州美国等国家和地区。从全球固态电池产业布局来 F中国粉体网海甜林大球核精究 》 上海屹锂新能源科技有限公司三硫化物 屹锂科技是由上海交大科技成果转化的企业成立于 2021年。屹锂科技选取全新的硫化物作为电解质，通 过负极金属锂的改性工程，，提高负极稳定性及其与电 解质亲和性，，并通过界面工程，提高了电解质与正负 极的兼容性，解决了传统锂电池的安全问题。目前 屹锂科技已电请80余项发明专利和4项国际PCT专利 公众号一粉网 三中国粉体网十投体大胶摄研究 025年 实现量产。2020年丰田对全球首款硫化物全固态电池 汽车进行路试，但不大顺利，受技术难题和疫情影 响，在东京奥运会上放弃展示搭载全固态电池的概念 车。2021年也因固态电池性能和稳定性较差未能按 公众粉粥 中国粉体网丨粉体大数据研究 》 丰田计划在2027-2028年实现硫化物全固态电池技术 的商业化，向市场投放配备该技术的纯电动汽车。届 时，能量密度预计可达900Wh/L，较当前提升2倍以上，

现场仪表设备和控制电缆都发生了改变。现场 总线控制系统给用户带来本质的优势是使控 制系统数字化，控制系统数字化是电厂智能化 建设的重要基础。现场总线所双向传递的信号 均为数字信号，其数据分辨率、测量精度和稳 定性都优于模拟量仪表和混合式仪表，受到干 扰而产生的精度损失小。 现场总线网络的每一段都可以带数个到 数十个智能仪表设备，将点对点的多电缆连接 方式转变为双绞线/光纤的总线连接方式，必 然会带来电缆数量、敷设工作量和接线调试工 信息、线性度实时计算并监控，运行和检修人 员通过数据分析，快速排除故障，使仪表与控 制设备状况始终处于维护人员的远程监控之 中。线性度的监测及实时校正，可进一步提升 自动控制回路的控制效果，提升机组稳定性或 运行效率，阀门内漏监测可及时避免泄漏状态 下工质对隔离元件的长时间高速吹扫造成的 损坏，降低设备检修成本。 2.6 机组自启停控制系统（APS） 机组自启停控制系统（APS），控制器单独 通过对电厂智能化技术研究分析，将先进、 成熟可靠、科学合理技术应用到未来电厂建设 中，不仅提高了电厂的智能化水平和安全系数， 而且节约了施工和调试成本，节省了后期运行 维护人员投入，提升了机组稳定性及运行效率， 降低了设备运行损耗，达到了节能减排的效果。 电厂智能化技术更大程度的提高了社会效益与 经济效益。 4 结束语 为了加快信息技术和能源产业融合发展， 推动能源产业智能化升级，加强新一代信息技

市对电力系统的运行与可再生能源自身的发展都带 来了挑战与机遇。在2029年全面建成全国统一电力 市场愿景下 1，规范统一的市场规则将因势利导各省 级电力市场制定实施细则，并为多区域、多层次参与 市场的经营主体提供确定性。如何设计市场机制与 规则，充分发挥市场的灵活性和自调节能力，促进可 再生能源更好地消纳，保障可再生能源合理收益，成 为可再生能源高质量发展的现实关切。 鉴于此，绿 色 和平与清华四川能 源 的压力，激励了可再 生能源发电提升其预测准确程度，并推动了加州储能和需求响应等灵活性资 源的发展。 问题三： 参与市场的多重 营收风险 长期稳定性收益 不足，影响可再生 能源盈利 差价合约机制 以政府为保障方，为可再生能源项目提供价格确定性以促进长期投资，并通过 引入拍卖竞争机制，推动可再生能源项目提升发电效率降低成本。 长期购电协议 以电力用户为保障方，买卖双方以更灵活的方式商议市场化交易的风险分配 参与现货市场获益。 12 第二章 | 全球经验与中国启示：适应高比例可再生能源的机制设计 需要指出的是，仅通过电力现货市场解决系统 平衡问题，存在一定局限性。电力系统中存在许多不 确定性因素（如机组跳机、电网故障等），可能导致 电力供需关系的突然变化，难以通过现货价格引导 资源配置来解决。在现货交易以外，全球主要电力市 场尝试通过建立平衡市场/机制，以缓解大规模可再 生能源