中國儲能網(wǎng)訊：支撐高比例新能源并網(wǎng)、提高大電網(wǎng)運(yùn)行安全性和可靠性，電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力至關(guān)重要，直接關(guān)系著電力系統(tǒng)平衡安全全局、決定新能源消納利用水平。
靈活性資源廣泛存在于電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷各個環(huán)節(jié)，目前以電源側(cè)供應(yīng)為主體，需求側(cè)和電網(wǎng)側(cè)潛力尚未真正有效發(fā)揮。本文在分析當(dāng)前靈活性資源面臨問題與挑戰(zhàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)電力規(guī)劃初步研究，對“十四五”期間電力系統(tǒng)靈活性資源供需情況開展分析，并提出了系統(tǒng)靈活性提升措施建議。
電力系統(tǒng)靈活性資源面臨問題與挑戰(zhàn)
一是電源側(cè)靈活資源潛力挖掘不足，常規(guī)火電改造推進(jìn)滯后，抽蓄等靈活調(diào)節(jié)電源建設(shè)緩慢，清潔能源可提供靈活性資源不確定性強(qiáng)，導(dǎo)致靈活性資源供應(yīng)結(jié)構(gòu)問題突出。
火電靈活性改造進(jìn)度遲緩，嚴(yán)重滯后規(guī)劃規(guī)模。截至2019年底“三北”地區(qū)火電靈活性改造規(guī)模5775萬千瓦，僅完成電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃目標(biāo)28%左右。受近兩年來新能源棄能限電情況好轉(zhuǎn)影響，火電靈活性改造后參與輔助服務(wù)市場邊際收益不斷下降，影響火電企業(yè)改造積極性；另一方面隨著國家連續(xù)兩年下調(diào)電價水平，降價壓力進(jìn)一步傳導(dǎo)到發(fā)電側(cè)上網(wǎng)環(huán)節(jié)，同時受電煤價格波動影響，煤電企業(yè)生存壓力加劇，推動靈活性改造動力不足。
燃?xì)獍l(fā)電以熱電聯(lián)產(chǎn)為主，調(diào)節(jié)能力有限。截至2019年底，我國氣電規(guī)模9022萬千瓦，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組占比70%以上，調(diào)節(jié)能力僅為額定容量10%-15%。我國70%氣電布局在“三華”地區(qū)，其中華北地區(qū)以熱電聯(lián)產(chǎn)為主，實(shí)行“以熱定電”運(yùn)行方式，華中、華東地區(qū)氣電發(fā)展早期以調(diào)峰為主，后期為滿足工業(yè)熱負(fù)荷需求，熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)?？焖偬嵘?，同時夏季工況還存在明顯出力受阻問題。
可調(diào)節(jié)水電比重低，調(diào)節(jié)能力受豐枯期影響大，流域梯級水電開發(fā)建設(shè)不協(xié)同。我國具有調(diào)節(jié)能力水電裝機(jī)規(guī)模小、比重低，水電調(diào)節(jié)能力受來水情況制約，存在明顯豐枯季差異，且梯級水電開發(fā)中龍頭水電站建設(shè)緩慢，流域綜合調(diào)節(jié)性能差。以四川為例，具有季、年調(diào)節(jié)能力水庫電站裝機(jī)僅占水電總裝機(jī)的36%，枯期調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，但豐期基本滿發(fā)，調(diào)節(jié)空間很小。同時水電站需考慮防洪、灌溉和航運(yùn)需求，“以水定電”導(dǎo)致實(shí)際可發(fā)揮調(diào)節(jié)能力不如預(yù)期。
抽水蓄能電站存在成本疏導(dǎo)和生態(tài)環(huán)境風(fēng)險。新修訂《輸配電定價成本監(jiān)審辦法》明確提出抽水蓄能電站等不得計(jì)入輸配電定價成本，依托現(xiàn)有兩部制電價，可能面臨電費(fèi)結(jié)算風(fēng)險。此外，目前我國部分抽水蓄能規(guī)劃站點(diǎn)落在有關(guān)省份劃定生態(tài)紅線區(qū)內(nèi)，存在重大環(huán)境敏感制約因素，直接影響項(xiàng)目可行性和核準(zhǔn)工作進(jìn)展。
核電尚不具備日跟蹤調(diào)節(jié)能力。我國核電機(jī)組承擔(dān)基荷，正常情況下一般保持額定功率運(yùn)行，在節(jié)假日、惡劣天氣等特殊時段，調(diào)控機(jī)構(gòu)依據(jù)并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議安排核電機(jī)組停機(jī)或降功率運(yùn)行配合電網(wǎng)調(diào)峰，但從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)范、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等方面，國內(nèi)核電還無法廣泛頻繁參與系統(tǒng)調(diào)峰，參與調(diào)峰頻次及深度仍不能完全滿足電網(wǎng)需要。
二是需求側(cè)靈活性資源潛在類型多，但受價格、激勵機(jī)制、基礎(chǔ)設(shè)施約束，實(shí)施規(guī)模偏小，實(shí)現(xiàn)方式相對單一。
目前以有序用電實(shí)現(xiàn)“削峰”為主要應(yīng)用方式，集中在迎峰度夏、迎峰度冬等特定時段，轉(zhuǎn)移負(fù)荷“填谷”能力不足。實(shí)時電價機(jī)制尚未建立，現(xiàn)行峰谷電價存在價差和峰谷時段劃分調(diào)整不及時等問題，難以充分引導(dǎo)用電行為。同時，智能傳感器等需求側(cè)響應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施仍未全面普及，“虛擬電廠”等新型用能和調(diào)節(jié)方式尚處于試點(diǎn)示范階段。
三是電網(wǎng)側(cè)靈活性資源種類少、技術(shù)要求高，主要集中在跨區(qū)直流通道運(yùn)行曲線靈活性方面。
特高壓直流通道運(yùn)行曲線多采用分高峰—低谷的二段式，一定程度上參與受端區(qū)域調(diào)峰，但調(diào)節(jié)頻次和幅度基本固定，且基本不考慮送端調(diào)峰需求。隨著特高壓直流通道輸送風(fēng)光等新能源電量訴求上升，傳統(tǒng)兩段式運(yùn)行曲線不能夠有效實(shí)現(xiàn)跟隨送端配套新能源特性。
“十四五”電力系統(tǒng)靈活性資源供需特點(diǎn)
面向“十四五”，新能源規(guī)?？焖僭鲩L和負(fù)荷峰谷差持續(xù)拉大成為趨勢，將進(jìn)一步提高系統(tǒng)靈活性資源需求。本文結(jié)合電力發(fā)展規(guī)劃初步研究成果，對國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)“十四五”靈活性資源供需特點(diǎn)進(jìn)行整體性分析，認(rèn)為主要有以下四方面特點(diǎn):
特點(diǎn)1：“十四五”末國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)靈活性資源需求仍以負(fù)荷峰谷差調(diào)峰需求為主，約占三分之二，同時新能源調(diào)峰需要快速增長。隨著新能源規(guī)?？焖僭鲩L和用電結(jié)構(gòu)深刻調(diào)整，“十四五”期間國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)靈活性資源需求仍將持續(xù)增長，5%新能源棄電率控制目標(biāo)下，2025年比2020年增長40%以上。同時，河北南網(wǎng)、山東等地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)因午間光伏大發(fā)，導(dǎo)致晚高峰時段平衡壓力加劇，新能源帶來的調(diào)節(jié)需求在負(fù)荷午夜低谷時段與光伏出力快速下降的午后時段并存。
特點(diǎn)2：分地區(qū)來看，新能源調(diào)峰需求占系統(tǒng)總調(diào)峰需求比重跟區(qū)域新能源裝機(jī)規(guī)模和出力特性緊密關(guān)聯(lián)，西北區(qū)域最大，達(dá)到28%，西南地區(qū)最小，占比為2%，其他區(qū)域大體相當(dāng)，在14%~18%之間；負(fù)荷峰谷差調(diào)峰需求占系統(tǒng)調(diào)峰需求比重跟區(qū)域負(fù)荷特性和體量緊密關(guān)聯(lián)，華東區(qū)域最大，達(dá)到32%，華中、華北受端為18%左右，西南地區(qū)在10%。
特點(diǎn)3：“十四五”末國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)靈活性資源供應(yīng)與需求基本保持平衡，煤電仍是最重要的靈活性資源供應(yīng)主體?？紤]火電靈活性改造目標(biāo)完成，2025年煤電提供的靈活性資源規(guī)模占比超過50%，抽水蓄能和儲能快速發(fā)展，提供靈活性資源占比接近四分之一。分地區(qū)來看，煤電靈活性資源占地區(qū)靈活性資源總供應(yīng)量比重方面，西北、華北送端地區(qū)最高，均達(dá)到70%以上，西南以水電為主電源結(jié)構(gòu)下比重最低，僅為21%；抽水蓄能和儲能等靈活性資源占地區(qū)靈活性資源總供應(yīng)量比重方面，與抽水蓄能建設(shè)布局匹配，華中、東北地區(qū)均超過30%，西南最低，僅為7%。
特點(diǎn)4：從“十四五”靈活性資源供應(yīng)能力增量看，抽水蓄能和儲能占比最高，達(dá)到49%。國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)“十四五”期間靈活性資源供應(yīng)能力增加2.1億千瓦，以抽水蓄能和儲能等類型靈活性資源供應(yīng)能力增加占比最高。分地區(qū)來看，“三華”地區(qū)和西北地區(qū)是靈活性資源增量集中區(qū)域，其中華東地區(qū)靈活性資源供應(yīng)能力增加最多，占29.4%。
提高“十四五”電力系統(tǒng)靈活性關(guān)鍵舉措
面向“十四五”，為實(shí)現(xiàn)靈活性資源與新能源和傳統(tǒng)電源的協(xié)調(diào)發(fā)展，應(yīng)“注重電源側(cè)挖潛，推動需求側(cè)破局，擴(kuò)展電網(wǎng)側(cè)形式，同時結(jié)合電力市場建設(shè)進(jìn)程，構(gòu)建完善的市場交易和激勵機(jī)制”，具體來看，可采取以下措施：
優(yōu)先挖掘存量靈活性資源潛力，加快推動火電靈活性改造、需求側(cè)響應(yīng)、新能源合理?xiàng)夒?、通道靈活運(yùn)行等見效快、成本低、影響范圍廣的措施。
一是提高火電靈活性改造盈利穩(wěn)定性預(yù)期，因地制宜加快改造工作進(jìn)展。針對目前火電企業(yè)缺乏改造積極性現(xiàn)狀，應(yīng)增強(qiáng)政策公平性和長遠(yuǎn)預(yù)期，按照“誰調(diào)峰、誰受益，誰改造、誰獲利”的原則，充分考慮不同區(qū)域、不同類別機(jī)組，以及改造投入、運(yùn)營成本等綜合因素，建立健全調(diào)峰輔助服務(wù)市場和激勵機(jī)制，探索通過財(cái)政補(bǔ)助、稅收優(yōu)惠等政策措施疏導(dǎo)改造成本、對靈活性改造機(jī)組給予額外發(fā)電小時數(shù)補(bǔ)償?shù)?，提高盈利穩(wěn)定性預(yù)期。
二是構(gòu)建精細(xì)化、市場化、專業(yè)化和智能化需求側(cè)資源利用體系。目前需求側(cè)資源調(diào)用方式以有序用電為主，多采用電話通知等傳統(tǒng)方式，“十四五”期間應(yīng)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)，加快用戶側(cè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)信息交互設(shè)備部署，有序開展用戶側(cè)資源的挖掘、開發(fā)、聚合、交易等業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)需求側(cè)資源自動化和智能化調(diào)用。根據(jù)需求側(cè)資源特性，有針對性地進(jìn)行需求側(cè)資源分類改造，豐富完善適應(yīng)用戶意愿的、精準(zhǔn)的激勵機(jī)制，實(shí)現(xiàn)雙向柔性友好互動，注重創(chuàng)新商業(yè)模式。
三是探索新能源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式，樹立新能源合理利用率理念。新能源尖峰電量出現(xiàn)概率低、持續(xù)時間短，全額消納需付出額外成本，降低系統(tǒng)整體經(jīng)濟(jì)性。應(yīng)綜合考慮不同系統(tǒng)特點(diǎn)及新能源消納的邊際成本和效益，以全社會電力供應(yīng)總成本最低為目標(biāo)構(gòu)建新能源合理利用率管控體系。
四是提高跨區(qū)輸電通道運(yùn)行方式靈活性，打破省間交易壁壘，通過市場化手段實(shí)現(xiàn)省間和區(qū)域間調(diào)峰能力互濟(jì)。可進(jìn)一步探索直流輸電通道多階梯運(yùn)行、隨新能源波動等靈活運(yùn)行方式，并同步建立跨省跨區(qū)調(diào)峰輔助服務(wù)交易機(jī)制，提高靈活性資源優(yōu)化配置能力。
對增量靈活調(diào)節(jié)電源，應(yīng)注重全局統(tǒng)籌規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)規(guī)模、結(jié)構(gòu)和布局的綜合優(yōu)化，探索建立靈活性資源容量市場機(jī)制。
一是煤電方面，明確煤電在電力系統(tǒng)靈活性資源中的“壓艙石”定位，通過市場機(jī)制解決利用小時數(shù)逐步下降帶來的財(cái)務(wù)生存問題?！笆奈濉逼陂g，煤電承擔(dān)調(diào)峰作用仍不可或缺，不宜輕言退出，為保障“十四五”電力平衡和調(diào)峰平衡，應(yīng)積極探索建立容量市場等機(jī)制，有效助推煤電由電量主體向容量主體過渡。
二是水電方面，發(fā)揮龍頭水電作用、優(yōu)化流域梯級水電聯(lián)合調(diào)度。龍頭水電調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，但開發(fā)難度大，投資回報(bào)低，開發(fā)滯后，導(dǎo)致前期開發(fā)的下游水電站調(diào)節(jié)性能發(fā)揮不足，汛枯期發(fā)電量相差巨大。我國水庫大壩數(shù)量居世界第一，但水庫庫容僅為美國的三分之二，“十四五”應(yīng)優(yōu)先建設(shè)龍頭水庫電站，加快白鶴灘、雙江口、兩河口等重大水電項(xiàng)目建設(shè)，探索流域上下游梯級電站優(yōu)化聯(lián)合調(diào)度模式和對龍頭水庫效益補(bǔ)償機(jī)制。
三是氣電方面，重視調(diào)峰氣電建設(shè)，減少新增熱電機(jī)組比例，完善調(diào)峰氣電價格激勵機(jī)制?？紤]我國氣源緊張和高對外依存度特點(diǎn)，“十四五”氣電發(fā)展應(yīng)定位為調(diào)峰電源，重點(diǎn)布局在氣價承受能力較高的東中部地區(qū)和在新能源快速發(fā)展的西北地區(qū)。針對調(diào)峰氣電低利用小時數(shù)特點(diǎn)，通過容量市場和輔助服務(wù)市場保證氣電調(diào)峰的合理收益水平。
四是合理定位抽水蓄能和電化學(xué)儲能發(fā)展方向，將儲能納入電力與電網(wǎng)發(fā)展統(tǒng)籌規(guī)劃，推動協(xié)調(diào)發(fā)展。預(yù)計(jì)“十四五”期間，抽水蓄能造價、壽命和安全性等指標(biāo)仍優(yōu)于電化學(xué)儲能，大容量系統(tǒng)級儲能應(yīng)優(yōu)先發(fā)展抽水蓄能，電化學(xué)儲能更適合分散式、小規(guī)模應(yīng)用，在城市負(fù)荷中心、微網(wǎng)等場景有應(yīng)用優(yōu)勢。應(yīng)統(tǒng)籌電網(wǎng)、抽水蓄能和電化學(xué)儲能發(fā)展，合理確定發(fā)展規(guī)模、設(shè)施布局、接入范圍和建設(shè)時序，納入電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃并滾動調(diào)整，引導(dǎo)抽水蓄能和電化學(xué)儲能合理布局、有序發(fā)展。
中長期系統(tǒng)靈活性發(fā)展建議
近中期來看，通過持續(xù)推動火電靈活性改造、推廣實(shí)施需求側(cè)響應(yīng)、不斷呼吁新能源合理?xiàng)壞堋⒎e極構(gòu)建容量市場、調(diào)整跨區(qū)通道運(yùn)行方式等措施來激發(fā)存量電力系統(tǒng)資源發(fā)揮靈活調(diào)節(jié)能力。
中遠(yuǎn)期來看，通過提高并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)推動新能源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)、加速龍頭水電站建設(shè)實(shí)現(xiàn)流域綜合優(yōu)化調(diào)度、優(yōu)化氣電發(fā)展結(jié)構(gòu)促進(jìn)調(diào)峰氣電布局建設(shè)、合理定位抽水蓄能和電化學(xué)儲能納入電力統(tǒng)一規(guī)劃，以此保障增量電力系統(tǒng)資源具備深度調(diào)節(jié)能力。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2020年7期，作者供職于國網(wǎng)能源研究院有限公司
