大力發展風電、太陽能發電，構建以新能源為主體的新型電力系統，是實現“雙碳”目標的重要抓手，而推動能源綠色低碳發展，勢必會對能源系統運行的經濟性、可靠性帶來挑戰，而清潔化、經濟性、可靠性三者均是能源系統不可忽視的方面。

能源供應安全和降低社會用能成本的戰略要求，使得能源系統清潔化轉型任務愈加艱巨。能源安全是關系國家經濟社會發展的全局性、戰略性問題，保障能源供應安全更是能源安全戰略的重中之重，而隨著以新能源為主體的新型電力系統建設步伐的不斷推進，穩定可控的火電機組裝機占比和有效利用時間將不斷減少，大規模波動性、間歇性新能源發電的接入將使得電力供應安全面臨嚴峻挑戰。此外，國家層面提出繼續推動降低全社會用能成本，要求能源系統在清潔化轉型的同時必須更加注重降本增效，建設清潔低碳安全高效能源體系的任務愈加艱巨。

能源系統的清潔化和供能可靠性要求，使得社會綜合用能成本的降低面臨較大壓力。風電、太陽能發電與傳統煤電相比其發電成本仍然較高，且為了保障波動性、間歇性較強的風電、太陽能發電出力的順利并網，還需要配套建設大量的抽水蓄能、儲能電站等調峰資源以保障系統運行的安全性，較高的成本使得風電、太陽能發電仍不具備取代煤電的經濟性。同時，我國風、光等自然資源與負荷中心存在顯著的逆向分布特征，大量的新能源電力需要通過特高壓通道從西北地區輸送至中東部消納，大規模的輸電通道投資和固有的輸電損耗也進一步降低了風電、太陽能發電項目的經濟性。

能源系統的清潔化和用能成本約束，使得電力系統運行可靠性面臨諸多挑戰。風速、光照輻射存在固有的隨機性，導致風電、太陽能發電具有明顯的波動性和間歇性特征，大規模風電、太陽能發電機組的接入將使得電力系統的電壓穩定、功率平衡等面臨較大壓力。而我國現有電力系統靈活性調峰資源的缺失和柔性控制與協調調度能力的短板難以應對大規模波動性、間歇新新能源接入帶來的嚴峻挑戰。為保障系統運行的可靠性，必須投入大量資金用于系統靈活性資源的建設、改造，以及電網、調度基礎設施的升級。而投入的增加會帶來用能成本的變化，亟需從系統層面協調大規模新能源接入與用能成本、系統運行可靠性三者之間的問題。

綜合能源系統的顯著特征是“橫向多能互補，縱向源網荷儲協調”，能夠助力破解能源“不可能三角”問題。建設多能互補綜合能源系統，就是要打破多異質能源子系統之間及能源子系統內部各環節的壁壘障礙，整合石油、煤炭、天然氣和電力等多種能源資源，實現傳統化石能源與風、光等新能源協調規劃、優化運行、協同管理、交互響應和互補互濟，在滿足多元化用能需求的同時有效提升能源利用效率。一是通過電源、電網、需求側及儲能各環節的協調互動，平抑風電、太陽能發電出力的波動性和間歇性，提高系統運行可靠性；二是通過加強煤電、水電與風電、太陽能發電的互補出力，以較低的煤電、水電對沖風電、太陽能發電成本較高的難題，降低社會用能成本；三是通過多種能源的互補出力和源網荷儲的協調互動，提高系統運行可靠性和經濟性的同時支撐大規模新能源并網消納。