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“双碳”目标下“十四五”电力供需形势

北极星电力网新闻中心  来源:中国电力  作者:谭显东 刘俊 等  2021/5/17 12:11:56  我要投稿  

北极星火力发电网讯:引用本文:谭显东, 刘俊, 徐志成, 等. “双碳”目标下“十四五”电力供需形势[J]. 中国电力, 2021, 54(5): 1-6.

TAN Xiandong, LIU Jun, XU Zhicheng, et al. Power supply and demand balance during the 14th five-year plan period under the goal of carbon emission peak and carbon neutrality[J]. Electric Power, 2021, 54(5): 1-6.

(来源:微信公众号“中国电力”  ID:ELECTRIC-POWER  作者:谭显东 刘俊 徐志成 姚力 汲国强 单葆国 国网能源研究院有限公司)

1.

研究背景

2020年9月,中国在联合国大会上提出CO2排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和,随后在气候雄心峰会上进一步提出实现“双碳”目标的有关举措。“双碳”目标将推动经济社会发展全面绿色转型,加快能源电力绿色低碳发展,进一步提升各领域电气化水平,对中国“十四五”电力供需形势产生深刻影响。研究“双碳”目标下“十四五”电力供需形势,具有很强的理论价值和现实意义。

2.

论文所解决的问题及意义

本文研究“双碳”目标下“十四五”期间中国电力需求总量与结构、电力供应总量与结构的变化趋势,分省、分区域开展电力电量平衡测算,分析“十四五”电力供需形势呈现的主要特点以及面临的主要问题,提出保障电力供应的主要措施和政策建议,为相关部门编制规划提供参考。

3.

论文重点内容

3.1 研究方法与模型

(1)电力需求预测模型

综合考虑“十四五”期间中国宏观经济、重点行业、节能节电、电能替代等影响因素,采用部门分析法预测黑色金属、有色金属、建材、化工等重点行业以及三次产业和居民生活用电量增长趋势,进而预测全社会用电量增长趋势,采用最大负荷利用小时法等方法预测最大负荷。

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(2)电力系统生产模拟模型

基于混合整数规划的电力系统运行模拟模型,以运行期内总费用最小为原则,总费用包含运行期内燃料成本、启停成本、固定/变动运行成本、线损及排放成本。可模拟8760h的全时序系统各类机组的运行状态及新能源消纳情况,同时能给出电力平衡、电量平衡及调峰平衡情况。

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3.2 “十四五”电力供需的主要特点

(1)电力需求保持较快增长

预计“十四五”期间中国全社会用电量年均增长4.7%~5.6%,2025年中国全社会用电量达到9.4万亿~9.8万亿kW•h。预计“十四五”期间中国全社会最大负荷年均增长5.5%~6.5%,增速略高于同期全社会用电量增速,2025年中国全社会最大负荷达到15.4亿~16.0亿kW。

东部地区用电比重逐步下降,中部、东北地区用电比重较为稳定,西部地区用电比重不断上升。2020年,东部、中部、西部、东北地区用电量占比分别为47.2%、18.5%、28.7%、5.6%,2025年为45.1%、19.2%、30.2%、5.5%。

(2)用电负荷夏冬“双高峰”特征更加显著

近年来,中国夏季平均气温均高于常年水平,大范围、持续性极端高温拉动夏季最大负荷屡创新高。受电采暖政策推广、人民生活水平提升等因素影响,冬季采暖负荷呈现快速增长态势,对温度的敏感性不断增强,占冬季最大负荷的比重亦不断提高。

随着夏季最大负荷和冬季最大负荷的增长,大部分省级电网的年负荷曲线呈现夏冬“双高峰”形态。预计2025年,国家电网公司经营区冬季高峰负荷为夏季高峰负荷的94%左右。湖南、江西、吉林、黑龙江、甘肃、青海、新疆、西藏等省份的年最大负荷出现在冬季。

(3)负荷高峰时段新能源对电力平衡贡献有限

新增新能源可以贡献一部分电量,但在负荷高峰电力平衡的有效出力较低,增大电力平衡面临的风险。“十四五”期间新能源电量增量约占总电量增量的30%及以上。风电及太阳能发电参与负荷高峰电力平衡能力较低,全国预计不足10%,若不考虑配置一定比例的储能设施,单纯依靠风电及太阳能难以满足电力平衡。

(4)夏冬“双高峰”均面临电力保供压力

随着用电负荷夏冬“双高峰”特征更加显著,夏季、冬季“双高峰”均面临电力保供压力,部分地区冬季保供压力会更加凸显。由于电力需求保持恢复性增长,在充分考虑需求侧响应、已核准在建各类电源及跨省跨区输电工程按计划投运后,预计2021年夏季湖南、江西、安徽等省份存在电力缺口,2022年川渝地区冬季枯水期也存在电力缺口,需要提前做好预案。到“十四五”中后期(2023—2025年),电力供应紧张区域呈扩大趋势,华北、华东、华中地区电力缺口主要出现在夏季,但冬季电力缺口呈上升趋势。西南因冬季枯水期本地水电出力不足,其电力缺口将超过夏季电力缺口。西北电力缺口主要出现在冬季,比夏季高。

(5)水电占比较高地区冬季枯水期存在一定电量缺口

预计“十四五”期间,华中的湖南、江西及西南的四川、重庆等地区冬季枯水期存在一定电量缺口。

4.

政策建议

建议政府相关部门、能源电力企业形成合力,通过规划和政策解决“十四五”可能出现的电力供需紧张局面。

(1)加强电力源网荷储一体化规划。电力“十四五”规划要充分考虑“双碳”目标要求,统筹推进源网荷储协调发展,既要满足电力需求,又要满足电量需求,避免电力“十四五”规划成为“缺电”规划。

(2)加快完善需求响应政策和机制。将需求响应纳入电力规划,坚持需求响应优先、有序用电保底的原则;推广柔性负荷调控、源网荷储协调互动技术;建立需求响应在中长期市场、现货市场等电力市场的参与机制。

(3)根据需要布局适量气电与电化学储能电站。根据需要再增加一定规模的天然气发电装机,多渠道保障气源稳定供应;超前布局电化学储能电站,大力推进储能技术研发及储能成本降低。充分发挥气电、电化学储能电站建设周期短、见效快的特点,保障负荷中心地区电力供应。

(4)建立健全容量补偿与容量市场机制。对于存量机组,在现有电力市场中引入容量补偿机制,对煤电、气电等存量机组给予合理的经济补偿,保障存量机组合理收益;对于增量机组,探索通过招标制建设事前容量市场,引导发电投资积极性,确保“十四五”电力平衡。

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