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聚焦 | 我国电力系统转型不能忽视供应安全问题

北极星电力网新闻中心  来源:中国电力企业管理  作者:郭水文  2021/10/27 10:02:37  我要投稿  
所属频道:  关键词: 能源转型 电力供应 电力需求

北极星火力发电网讯:今年以来,全国多个省份用电负荷屡创历史新高。尤其是入夏之后,全国至少有11个省级电网负荷创历史新高。面对用电负荷的快速增长,不少省份先后出台有序用电、错峰用电、季节性尖峰电价等政策,部分地区还针对高耗能企业进行限电停产。据统计,今年5月份以来,全国已有15个地区先后发布错峰有序用电通知,2004年一度大范围出现的“拉闸限电”现象再次显现。然而,过去17年来我国发电装机容量从2004年末的4亿千瓦增长到2020年末的22亿千瓦,翻了五倍多。虽然我国电源建设实现了跨越式增长,但是仍然面临电力供应安全问题。当前,我国正在加快构建以新能源为主体的新型电力系统,但在构建新型电力系统的过程中必须高度重视供应安全问题。

(来源:微信公众号“中国电力企业管理”ID:zgdlqygl 作者:郭水文)

当前我国电力供应面临的现实挑战

全国发电装机容量快速增长,但是有效容量不足。改革开放以来,我国在电源投资建设方面始终保持着增长态势,尤其是2004年至2020年间,我国发电装机容量保持了每年10.75%的平均增速,高于同期我国平均经济增速。曾经一度因发电能力不足造成全国范围的长时间缺电现象已经成为历史。然而,必须看到的是,我国电力系统向上调节有效容量不足,从而导致时常出现短时缺电现象,近些年来尤为频繁。

电力需求增速放缓,但是需求不稳定性在增强。随着我国经济结构性改革、新旧动能转换的不断推进,电力需求增速逐渐放缓。统计数据显示,“十三五”时期全社会用电量年均增速为5.7%,较“十二五”全社会用电量年均增速回落0.6个百分点。电力需求增速的放缓使得电力供给出现相对过剩,然而,近些年来我国用电需求结构中第三产业和居民电力消费比重持续提高。统计数据显示,2021年1~7月份第三产业用电量和城乡居民生活用电量占全社会用电量的比重分别达到了17.3%和14.3%,比2016年同期分别提高了3.9个百分点和0.8个百分点;全国日峰谷差比接近30%,部分大城市已经达到40%。电力需求结构的特征变化使得电力系统对气温变化日益敏感,一旦出现极端天气则导致尖峰负荷屡创新高,从而呈现“双峰”特征。

局部地区电力供给过剩,但是高峰时期电力调度比较困难。长期以来,我国电力资源与负荷中心分布不平衡,跨区调配需求比较大。在通常情况下,我国电力负荷中心主要分布在华东、华中及南方地区,而电力富余地区集中在东北和西北区域。由于我国目前尚未建立统一的电力能源市场,省际联网线路相对较少,跨区电力输送与消纳发展滞后,能源丰富地区“窝电”问题严重,负荷中心地区缺电时有发生。不容忽视的是,最近两年由于疫情不确定性、风电或水电少发、火电严重受限等因素影响,原本供求平衡的省份如广西以及电力富余省份如内蒙古也出现供应紧张情况。

电力生产清洁低碳化进一步提升,但是电力平衡的挑战性不断加大。我国电力生产继续向绿色低碳发展,非化石能源发电装机和发电量均保持较快增长。2020年,全国新增并网风电、太阳能发电装机容量分别为7167万千瓦和4820万千瓦,新增并网风电装机规模创历史新高。截至2020年底,全国全口径发电装机容量22.0亿千瓦,全口径煤电装机容量10.8亿千瓦,占总装机容量的比重为49.1%,首次降至50%以下。“十三五”期间,全国非化石能源发电量年均增长10.6%,占总发电量比重从2015年的27.2%上升至2020年的33.9%,提升6.7个百分点。然而,由于风电和光伏发电具有较强的波动性和不可预见性,同时火电的灵活性改造进度较慢,导致在现有电网技术条件下电力平衡的难度不断加大。

电力系统转型必须把供应安全置于首位

电力供应安全是电力系统转型的前提。电力系统是由发、输、变、配、用等环节组成的电能生产、传输、分配和消费的系统,是金融、通信、交通、供水和供气等其他基础设施安全可靠运行的基础,是国家经济安全的重要保障。碳达峰、碳中和目标的提出,对我国电力系统转型提出了更高的要求。然而,电力系统转型必须将供应安全作为前提条件,在确保安全可靠的基础上权衡清洁环保和经济适用。因此,有必要充分考虑当前我国经济增长的阶段性特征,做好长期规划,为加快构建以新能源为主体的新型电力系统留足空间;同时,也应该结合现阶段产业特征和市场需求,做好需求管理,确保电力供应安全可靠。

煤电依然是支撑电力系统基础用电负荷的主力。2020年,我国煤电装机容量占比历史性低于50%,预计今后还会继续下降。但是,这并不意味着,煤电将会消失。虽然,新型电力系统以新能源为主体,但是这并不意味着某一种能源品种对另一种能源品种的完全替代。在现有技术条件下,与水电、光伏、风电等非化石能源及新能源相比,煤电的出力比较稳定,因而在保证电力系统安全性、维护电网运行稳定性方面,具有不可替代的能力和优势。2020年美国加州停电事件就暴露出,在现有电力技术条件下新能源在电力系统中占比过高所带来的风险。尤其是在不考虑本地资源禀赋和产业结构调整状况,以煤电占比作为目标来盲目地“去煤电”,往往给经济发展和国计民生造成巨大损失。

资源配置效率是影响电力供应安全的重要因素。随着大量的分布式能源接入电力系统以及供热和交通电气化的发展,电力需求终端日趋分散,用电负荷的增长模式由整体基数式增长向峰值拉伸式转变。由于尖峰负荷持续时间短而数值高,在这种“软缺电”的情况下单纯依靠增加电源投资来满足100%负荷往往需要付出较大的经济成本,因此只有优化电力供应结构提高资源配置效率来满足尖峰负荷需求。2020年,我国不少地方为提振经济和促进就业,上马了一批煤电项目;然而,近些年来煤电机组利用小时数持续下降,全国火电的平均利用小时数已从2013年5000多小时下降至2020年的4216小时。因此,解决目前的电力缺口问题只有依靠提高电力系统的资源配置效率才符合经济性原理。

当前优化我国电力供应的对策建议

必须加强不同电源之间的协同发展。从电力供应安全的角度,尽快研究煤电的定位问题,推动煤电由主体电源向基础性和调节性电源转变。统筹电力供应安全与绿色低碳发展,以保障可再生能源消纳为导向,尽快研究抽水蓄能、气电、储能等灵活性电源的发展和定位,使得可再生能源的发展和电力系统的消纳能力相适应。

进一步加大对电力系统的灵活性改造。完善电价机制、辅助服务机制,用价格机制加快推动存量煤电灵活性改造,发展天然气发电、抽水蓄能等灵活性资源,利用需求侧资源、智能电网调度等手段提高电力系统的灵活调节能力,增加可再生能源的消纳。在当前情况下,对煤电机组进行合理改造,在满足碳减排的前提下,将煤电装机相对过剩省份的部分机组转为备用,在新能源占比较高的地区优化煤电装机布局,为电力系统稳定提供更好的备用保障。

进一步提高跨区域输电通道利用效率。进一步完善电力市场建设,实现电力资源跨区域大范围优化配置。目前,各省电力市场建设目标不一致、市场规则和交易品种不统一,省间市场协调难度较大。未来,要逐步完善中长期与短期相结合的完整市场体系建设,根据市场发展需要逐步开设辅助服务市场、容量市场、输电权交易、金融衍生品交易等,优化跨区域电力资源调配。(本文系中国社会科学院国有经济研究智库课题“国有企业在构建新发展格局中的作用研究”成果)

本文刊载于《中国电力企业管理》2021年09期,作者单位:中共国家能源集团党校

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