现代化能源电力体系以“清洁低碳、安全高效”为特征，将呈现功能目标多样化、市场参与主体多样化、高比例可再生能源接入等转变。上海供电安全性和效率较高、消纳大量外来清洁电力、电力系统灵活性提升技术发展具有相对优势、信息化技术应用初见成效，但本地可大规模开发的可再生能源禀赋不足，用电负荷峰谷差异大、需求侧波动性高亟须通过技术与体制机制创新驱动现代化能源电力体系发展。一方面，需要立足本地市场需求，通过发展储能、分布式电源、需求侧响应等技术提升能源电力系统的灵活性，以应对现代化能源电力体系下的供给与需求双重波动性提升；另一方面，需要通过电力市场机制、财政金融支持机制创新，保障电力系统适应高比例可再生能源接入和多市场主体参与。
一、现代化能源电力体系的内涵与特征
2022年3月国家发改委、能源局发布《“十四五”现代能源体系规划》，指出现代能源体系的核心内涵是“清洁低碳，安全高效”，其中大力发展非化石能源、构建与之相适应的新型电力系统是能源绿色低碳转型的重要内容。《新型电力系统发展蓝皮书》则指出安全高效、清洁低碳、柔性灵活、智慧融合是新型电力系统的基本特征，其中安全高效要求电源、电网、市场机制适应高比例可再生能源的电力系统；清洁低碳则强调形成以非化石能源为主的多种清洁能源协同互补、低碳零碳负碳技术支持的电力系统；柔性灵活则突出形成源网荷储灵活互动、需求侧响应能力提升的电力系统；智慧融合则强调“云大物移智链边”的数字信息技术的应用。上海能源“十四五”规划中则指出“以科技创新和体制改革为双动力，加快打造与超大城市相适应的安全、清洁、高效、可持续的现代能源体系”。由此可见，构建与高比例可再生能源相适应的新型电力系统是上海发展现代化能源体系的重要内容，上海现代化能源电力体系的核心内涵也在于安全、清洁低碳、高效、可持续，科技创新、体制创新是上海现代化能源电力体系建设的推动力量。
二、上海能源电力体系的发展与创新现状
目前，上海电力供给可靠性高、线损率低，能源供给和消费结构持续优化、能源强度和碳排放强度持续下降、碳排放总量趋于达峰，通过需求侧管理、储能技术等的推广应用电力系统灵活性实现提升，探索数字信息技术与能源电力体系的结合初显成效。在技术创新方面，近年来上海形成燃料电池、可再生能源发电技术的创新高地，电力领域专利申请强度高于全国平均水平；在制度创新方面，上海探索电力现货市场试点工作、通过金融创新支持分布式可再生能源发展、推进省间清洁电力交易机制建设。
（一）上海能源电力体系的发展现状
在安全高效方面，上海电力供给可靠性显著领先于全国平均水平、供电线损率低于全国平均水平在清洁低碳方面，上海在供给侧推进能源结构优化，在需求侧推进能源终端消费电气化，促进能源强度和碳排放强度下降，助力现代化能源电力体系低碳转型。在柔性灵活方面，上海大力发展储能、需求侧响应技术研发和应用，开展电力现货市场、辅助服务市场建设，以支撑能源电力体系由传统刚性、消费型系统向柔性、生产和消费兼具型系统的转变。在智慧融合方面，上海能源电力领域相关企业积极推广数字信息技术在电网运营、虚拟电厂等方面的应用，以进一步挖掘数据在提升能源电力系统效率中的价值。
（二）上海能源电力体系的技术与制度创新现状
1. 上海能源电力体系的技术创新
上海能源绿色技术创新的发展历史与相关能源政策的演进历史高度重合，总体呈现早期侧重于节能技术研发、中期侧重于新能源与可再生能源技术研发、近期替代能源与节能技术研发并重的特点。而在替代能源研发方面，则呈现出早期以生物质能、垃圾再生能源利用为主，中期形成燃料电池技术研发高地，近期侧重于太阳能技术研发的特点（如图1所示）。
图1 上海能源绿色专利类型阶段性分布
数据来源：根据国家专利局专利申请数据统计
2. “十三五”期间上海能源电力体系的制度创新
“十三五”以来，上海在能源电力体制创新方面取得显著进展，积极推进电力体制改革、可再生能源金融支持政策创新、清洁电力交易机制创新等。在电力体制改革方面，上海积极促进电力市场化交易机制形成。上海是电力现货市场第二批6个试点省市之一，是全国首个直辖市电力现货市场试点，2017年市政府发布《上海市电力体制改革工作方案》以来，上海市积极开展电力体制改革方案课题研究，近年来制定电力现货和中长期交易方案、发布电力现货市场实施细则、推进上海电力交易中心的股份制改革、建设增量配网试点、促进燃煤、燃气电力定价机制创新、推进分电压等级的输配电价核定。在可再生能源金融支持政策创新方面，上海积极开展“阳光贷”金融创新，支持分布式光伏发电。在清洁电力交易机制方面，上海率先创新推出省间清洁购电交易机制，实现发电、控煤结合的市场化机制。
三、国外现代化能源电力体系建设面临的问题与经验对策
近年来，地缘政治危机引发能源危机、能源低碳转型与可再生能源比例大幅提升、多重目标下的能源政策冲突等问题对世界各国现代化能源体系建设形成了新的挑战。欧美等国通过支持电力系统灵活性提升技术发展、加强远距离输电网络等能源基础设施建设、推动电力市场设计机制创新等措施，从物理和制度两方面提升电力系统灵活性、保障能源供给的安全性、可支付性、可持续性，为上海现代化能源电力体系建设提供参考。
（一）支持关键能源技术发展和应用，提升电力系统灵活性
高比例可再生能源接入提升电力系统供给波动性，与之相对应，电力需求侧管理、储能等技术则能够提升电力需求灵活性。欧美国家越来越重视电力需求侧管理、储能等技术在现代化能源电力体系中的应用，相关设备和技术的创新和应用能够降低终端能源需求、支持分布式可再生资源整合、管理供需平衡，从而从整体上提升电力系统的灵活性。
（二）加强能源基础设施建设，综合考虑安全、经济、低碳多重目标
为了满足现代化能源电力体系的深度脱碳目标，欧美等国家致力于加强国内、国际输电网络建设，以解决光伏、风力等可再生资源存在的空间分布不均衡问题。对于欧美等国的深度市场化的电力市场，扩大输电网络以创造更大范围的一体化电力批发市场，能够在更大范围内系统高效地调度光伏、风力等可再生能源发电，降低弃风弃光率、降低对备用火电机组和储能设备的需求，从而降低电力系统成本。
（三）推进电力市场设计调整，适应低碳能源体系特征
此外，欧美等国还将电力市场的重新设计和调整作为适应现代化电力能源体系高比例可再生能源特征的重要工作内容，一是通过电力市场的期权、期货合约等金融衍生工具对冲可再生能源接入引起的价格波动风险；二是调整电力市场的运营机制，以适应同时包含储能、分布式电源、负荷聚合商等多主体参与的电力市场；三是调整电力市场定价机制，通过设置批发市场价格上限、价格下限等方式，避免可再生能源接入后出现的极高、极低电价对投资者收益和消费者福利产生的潜在负面影响。
四、上海现代化能源电力体系建设的对策建议
上海现代化能源电力体系以安全、清洁、高效、可持续为目标，与欧美等国家同样面临着高比例可再生能源接入引起的电力供给平衡和价格波动问题，以及多元化政策目标引起的政策效应冲突问题。此外，作为中国东南沿海地区用电负荷中心之一，上海还面临着本地可再生能源资源禀赋约束、高比例外来可再生能源电力引起的技术和电力市场机制设计等问题。
（一）立足本地市场需求，推进电力系统灵活性支持技术创新
首先，针对本地可再生能源资源禀赋不足的问题，上海需要加强推进分布式风光可再生能源技术创新和应用，发挥已有的在光伏、风力发电领域技术创新优势。其次，在高比例可再生能源的现代化电力系统中，储能对于缓解可再生能源间歇性问题具有重要作用，也是电力需求侧管理的重要组成部分之一，上海需要进一步发挥在储能技术研发方面的经验、为储能设备的推广应用做铺垫。最后，在电力需求侧管理方面，上海需要推进智慧型电表、建筑能源管理系统、能源数字技术等方面的创新和应用，促进能源电力系统与数字信息技术的高度融合，不仅能够节约能源需求总量、提升能源使用效率，还能够提升电力终端需求的灵活性，以应对可再生能源供给的不确定性。
（二）适应能源系统变革，推进电力系统稳定性保障制度创新
储能、需求侧管理等技术能够提升电力系统的物理灵活性，电力市场设计、财政金融支持等措施则从制度角度保障电力系统的稳定性。为了适应现代化能源电力系统的变革，上海可以借鉴国际经验，拟从以下几个角度推进制度创新。一是推进电力市场机制设计的阶段性发展，以适应能源电力体系不同阶段的发展需求。二是完善财政金融支持机制，保障现代化能源电力体系基础设施建设、技术研发和产业化应用的资金需求。
（孙可哿，上海社会科学院生态与可持续发展研究所助理研究员）
摘编自：周冯琦、程进、胡静主编：《上海资源环境发展报告（2024）：建设人与自然和谐共生的美丽上海》，社会科学文献出版社2024年2月出版。