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我国东中部作为电力负荷中心的地位将长期保持不变。目前,东中部用电量基本保持在63%左右。综合考虑产业转移、节能减排、结构调整、人口聚集、电能替代等因素,东中部12省(市)用电量占国家电网公司经营区用电量的比重将有所下降,预计“十三五”期间,东中部12省(市)用电量占国家电网公司经营区比重将下降1~2个百分点,仍是我国主要的负荷中心。
电力预测要适度超前。为保证国民经济健康发展,电力发展应适度超前。以往对于电力需求预测往往趋于保守,例如2004年规划预测全国2010年、2015年和2020年全社会用电量将分别达到2.75、3.43和4.3万亿千瓦时,而实际全国2010年全社会用电量达到4.2万亿千瓦时,相当于用电量需求提前十年实现。目前我国全社会用电量增速低,要避免对电力需求预测过于悲观。
能源开发重心进一步西移北移
能源开发实施清洁替代是必然趋势。截至2015年11月底,我国发电总装机容量14.1亿千瓦,其中风电装机1.13亿千瓦,光伏装机3327万千瓦。
我国在《中美气候变化联合声明》中承诺2030年非化石能源占一次能源消费比重提高到20%。要达到这一目标,清洁能源的发展势不可挡。
目前,德国风电、太阳能发电装机占比达到42%,我国风电、太阳能装机占比为10%;美欧等主要发达国家煤电占比大多低于30%,但油气发电比重较高,我国煤电占装机的比重仍然很高,达到62.6%。
从我国资源禀赋和发展趋势看,风电、太阳能发电将成为清洁发展的主力,随着技术进步和开发成本的逐步降低,已具备加快发展的条件。2014年我国风电发电成本已降至0.37~0.45元/千瓦时,光伏发电成本降至0.68~0.8元/千瓦时,预计2020年左右竞争力将超过化石能源。
环境治理要求必须严控东中部常规煤电建设。东中部地区集中了全国75%的煤电,大气污染排放是全国平均水平的5倍以上,全国104个重酸雨城市全部在东中部。
目前,我国煤电发展面临失控的局面,全国核准在建煤电项目2.4亿千瓦,还有取得“路条”项目1.8亿千瓦,如果全部建设,2020年煤电装机将达到13亿千瓦。特别是东中部12省市核准煤电项目已达8000万千瓦,如果全部建设,能源结构调整和布局优化的目标将难以实现,环境问题将更加严重。
我国东中部地区的雾霾主要由排放引起,解决环境问题的根本措施是去煤化。按照《国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知》和环保部、发展改革委等6部委《关于印发<京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则>的通知》要求,京津冀、长三角等区域除热电联产外,禁止审批新建燃煤发电项目。远期来看,环境治理要求一大批煤电退出市场运行,留下部分大容量煤电电源作为调峰调频电源支撑电网。替之以本地气电、核电和外来电,解决负荷中心用电需要。
能源开发重心进一步西移北移。我国西南地区水电资源丰富,开发利用程度不高,加快四川、西藏水电开发,能够显著改善东中部地区环境质量,还将有力促进藏区经济发展、民族团结和社会稳定。我国陆上风能资源集中分布在华北、东北、西北地区,太阳能资源集中分布在西藏、西北、内蒙古地区。未来我国能源开发重心将进一步西移北移。
一方面大力加快清洁能源开发利用,建设大型光伏、风电基地,实现清洁能源的大规模送出;另一方面,依托西部、北部地区煤炭资源,建设大型煤电基地实现煤炭就地转化,并可与风电、光伏等清洁能源打捆外送,满足东中部用电需要。
按照以上发展思路,规划2020年全国电源装机总量20.7亿千瓦,相比2014年新增7亿千瓦,年均增加1.2亿千瓦。其中,煤电装机11.2亿千瓦,风电2.4亿千瓦(“三北”1.8亿千瓦,东中部6300万千瓦),太阳能1.5亿千瓦(西部8000万千瓦,东中部分布式光伏7000万千瓦),水电3.47亿千瓦。清洁能源装机占比由2014年的31.6%提高到2020年的39.3%,煤电装机占比由2014年的62.6%下降为2020年的54.3%。
电网格局科学发展的思考
我国能源资源禀赋特征决定了未来西电东送、北电南送的格局不会改变,规模还将进一步扩大。预计到2020年,东中部12省(市)受入电力流规模达到3.1亿千瓦,是目前1.1亿千瓦的3倍。为满足新能源的消纳和电力跨区大规模优化配置的需要,亟需科学规划电网布局,加强跨区跨省互联电网建设,提升电网的资源优化能力和安全承载能力,确保能源安全可靠供应。
解决清洁能源规模开发和消纳难题,关键是扩大同步电网规模。我国风电、光伏资源集中的西部北部地区,受本地负荷水平低、系统规模小、跨区输电通道不足等因素制约,难以实现新能源发电的就地消纳,导致大量弃水、弃风、弃光。2014年,西南地区弃水近300亿千瓦时,“三北”地区弃风100亿千瓦时,西北地区弃光近25亿千瓦时。实践证明,我国目前基于行政管理区划和电力就地平衡逐步形成的,华北-华中、华东、东北、西北、南方、西藏6个交流同步电网的格局,已经不能适应清洁能源发展的需要。
由于新能源出力随机性、间歇性的固有特性,大规模新能源的开发外送消纳,对电网的汇集传输能力、调峰调频能力和转移支援能力都提出了更高要求,电网发展思路和发展格局都必须随之加以调整。总体来看,就是要围绕清洁能源开发布局,扩大同步电网规模,在现有同步电网格局基础上,通过将不同资源类型的送端电网(如西北、川渝藏)进行互联实现资源互补外送,将主要受端地区电网进行互联形成系统容量更大的坚强受端,最终形成送、受端结构清晰,交流和直流协调发展的格局。通过优化同步电网格局,一方面能够实现清洁能源跨区域跨流域多能互补,改善风电、太阳能出力随机性和间歇性,降低系统调峰需求,提高外送通道利用率,另一方面,也能有效提高受端电网系统规模,加强系统调峰能力和频率特性,从而提升接纳大规模清洁能源馈入的能力。
根据规划研究,通过构建西部、东部两个同步电网,到2020年,新能源跨区输送规模将可超过1.5亿千瓦,从而实现更大范围水火互济、风光互补、大规模输送和优化配置,弃风、弃光可以控制在5%的合理范围内,将从根本上解决西部地区清洁能源大规模开发和消纳难题,保障清洁能源高效利用。
同步电网规模逐步扩大、数量逐步减少,是世界主要国家电网发展的必然趋势。从国外电网发展历程看,各国电网发展基本都遵循了同步电网不断联网融合这一规律。纵观北美、欧洲、俄罗斯、巴西、印度等世界主要国家/地区电网发展历程,电网结构与其能源资源分布、电力平衡方式、政治体制等息息相关,但无一例外都选择了大电网互联发展的道路。随着输电电压等级不断提升、电力技术的不断发展和突破,各国电网由孤立网到跨区互联、由初期弱联系到不断加强,同步电网的规模和覆盖范围都不断扩大。
较为典型的例子是北美电网和欧洲大陆电网。20世纪初,北美各地根据负荷和电源条件形成了众多孤立交流电网,到20世纪60年代,通过跨州跨国互联形成8个区域同步互联电网。目前,美国本土48个州和加拿大南部6个省所有的电网都联网运行,形成了北美东部、西部、魁北克和德州4大同步电网。未来美国还将进一步将德州电网纳入西部同步电网,同步电网数量进一步减少。欧洲大陆同步电网的发展更加具有代表性。为了获取联网效益,加强电力互济,消纳清洁能源,欧洲大陆在各国国内电网的基础上,在20世纪60年代,形成西欧联合电网、西葡联合电网、中欧联合电网、东欧电网、南斯拉夫电网共6个同步电网,到90年代末,同步电网互联规模进一步扩大,目前已形成覆盖24个国家的统一欧洲大陆同步电网。
(世界主要同步电网规模)
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