中國儲能網(wǎng)訊：日前，湖南省發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于啟動2020年全省迎峰度冬有序用電的緊急通知》，要求自2020年12月8日起，全省啟動分時段限電措施。不僅是湖南，浙江、內(nèi)蒙古、江西等多地也相繼發(fā)布通知，對于近期電力部門的壓力和電力緊缺等問題采取相關(guān)措施。突如其來的限電引發(fā)了全國范圍的關(guān)注——18年來，全國發(fā)電裝機容量增長6倍有余且仍在保持快速增長，“拉閘限電”的歷史為何又重新上演？
其實，湖南的能源供應(yīng)問題由來已久。最近一次用電緊張發(fā)生在2018年，曾出現(xiàn)200萬千瓦電力缺口，拉閘限電19天，隨后通過“再造一個湖南電網(wǎng)”基本解決了2008年冰災引起的電網(wǎng)建設(shè)滯后遺留問題。而2020年，電力供應(yīng)問題又擺在了湖南面前。
數(shù)百萬千瓦級的電力缺口從何而來
湖南省發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于啟動2020年全省迎峰度冬有序用電的緊急通知》顯示，湖南全省最大負荷已達3093萬千瓦，超過冬季歷史紀錄，日最大用電量6.06億千瓦時，同比增長14.1%，電力供應(yīng)存在較大缺口，為保障全省電網(wǎng)平穩(wěn)運行和電力可靠供應(yīng)，湖南啟動有序用電。
在2020年12月2日舉行的“2020年湖南電力迎峰度冬動員暨防凍融冰視頻會”上，國網(wǎng)湖南省電力有限公司電力調(diào)控中心副主任陳浩表示，2020～2021年迎峰度冬期間，湖南電網(wǎng)最高用電負荷將突破電力供應(yīng)極限，存在300～400萬千瓦缺口。
數(shù)百萬千瓦級的電力缺口從何而來？華北電力大學經(jīng)濟管理學院教授袁家海認為，用電量和用電負荷的持續(xù)快速增長是湖南省電力供應(yīng)緊張的直接原因。“十三五”期間湖南用電需求增長強勁，用電量增速高于全國平均水平，2018年和2019年分別高出1.9和2.3個百分點；第三產(chǎn)業(yè)及城鄉(xiāng)居民生活用電量比重較高，2019年占全社會用電量比重分別達到19%、27%，最大負荷快速攀升。
記者在采訪中了解到，隨著抗擊疫情形勢好轉(zhuǎn)，湖南省復工復產(chǎn)成效明顯，用電量快速穩(wěn)定增長。根據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2020年1～2月，受新冠肺炎疫情影響，湖南省用電量增速同比下滑6.7%，到了2020年4月，隨著我國疫情防控取得階段性勝利，湖南省用電量增速由負轉(zhuǎn)正至6.6%，2020年11月增速進一步攀升至9%。
其次，湖南地處華中腹地，煤炭成本較高，煤電發(fā)展緩慢；水電裝機達到開發(fā)上限，新能源規(guī)模較?。煌鈦黼姴蛔?，電力供應(yīng)能力建設(shè)落后于需求增長。湖南全省電源裝機自2016年以來沒有大幅度增長，尤其是火電機組和水電機組，增長的主要是風電和光伏，且規(guī)模不大，發(fā)電相對沒有那么穩(wěn)定。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，湖南“十三五”期間規(guī)劃并核準了660萬千瓦火電裝機容量，但卻無一投產(chǎn)，火電投資建設(shè)進展緩慢。而水電裝機從2015年底的1716萬千瓦增長到2019年底的1744萬千瓦，四年間只增長了28萬千瓦。截至2019年底，湖南省內(nèi)清潔能源裝機規(guī)模為2594萬千瓦，占全省總發(fā)電裝機容量的54.8%。
同時，袁家海指出，計劃體制下的調(diào)度模式已無法滿足新能源和負荷尖峰化的需求，導致各市場主體間利益矛盾加劇，難以調(diào)動各類電力資源參與尖峰電力供應(yīng)的積極性。
“拉閘限電”不可能成為應(yīng)對電力供需矛盾的“底牌”
事實上，多地同時出現(xiàn)拉閘限電在我國曾有先例。早在2002年，全國范圍內(nèi)先后就有12個省區(qū)執(zhí)行“拉閘限電”，彼時全國發(fā)電裝機不足3.6億千瓦；此后十余年間，我國電力裝機容量迅速增長。隨著城市電網(wǎng)網(wǎng)架優(yōu)化和科技進步，以及新能源的并網(wǎng)和“西電東送”等重大工程的啟動，多數(shù)缺電地區(qū)紛紛表示已告別“拉閘限電”。其中，不乏像四川省這樣從“嚴重缺電”到“外送第一”的逆襲者。中電聯(lián)數(shù)據(jù)顯示，截至2020年10月底，全國發(fā)電裝機容量達21億千瓦，已告別本世紀初工廠“開三停四”、用電高峰期“商場停電梯，路燈開一半”的電荒局面。
袁家海認為，“拉閘限電”在多地重現(xiàn)，揭示出我國能源電力清潔轉(zhuǎn)型必須解決的矛盾——如何用經(jīng)濟性可承受的方式保障電網(wǎng)安全、滿足社會用電需求。
客觀來看，在風電、光伏發(fā)電、水電、外來電均無法提供有效出力的當下，煤電成為保障湖南電力需求的唯一手段；且隨著未來可再生能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中的占比進一步提升，一旦極端天氣等偶發(fā)因素急速推高需求，這一矛盾會更加突出。
國網(wǎng)湖南省電力有限公司表示，未來五年，湖南用電負荷仍將保持較快增長，全社會用電量將達到2600億千瓦時、最大用電負荷達到5400萬千瓦，現(xiàn)有供電能力已無法滿足需求。
相比之下，“拉閘限電”固然是應(yīng)對異常情況的有效舉措，甚至不需要電力系統(tǒng)付出額外的努力和改變，但長遠來看，指令性的“拉閘限電”不可能成為電力系統(tǒng)未來應(yīng)對供需矛盾的“底牌”。同時，作為電力強國，“拉閘限電”也無法回應(yīng)人民對于先進高效電力系統(tǒng)的期望。
電力供應(yīng)適度偏緊將倒逼電力改革進程
湖南省近年來推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，加快第三產(chǎn)業(yè)、高技術(shù)及裝備制造業(yè)等高附加值行業(yè)發(fā)展，再電氣化比例位居全國前列。2019年，湖南居民用電量在全社會用電量中的占比接近30%，在國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)內(nèi)排名第一，其三產(chǎn)和居民生活用電量合計占比高達46.1%，遠高于全國30.6%的平均水平。
去重工業(yè)化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式使得湖南用電結(jié)構(gòu)中第二產(chǎn)業(yè)僅占到53%，低于全國平均水平16個百分點，其中2019年四大高載能行業(yè)用電量為375.3億千瓦時，同比增長2.6%，增速較去年回落0.4個百分點，高技術(shù)及裝備制造業(yè)用電量為128.4億千瓦時，同比增長6.7%。
袁家海認為，湖南“少煤、無油、缺氣、水強、風光弱”，一次能源稟賦不強，在經(jīng)歷去產(chǎn)能后，煤炭嚴重依賴外省供應(yīng)；電源結(jié)構(gòu)“水火并重、風光較少”，水電開發(fā)已近上限；浩吉鐵路對湖南煤電支援有限；風電和光伏發(fā)展緩慢，為滿足快速增長的用電需求，湖南省對外來電的依賴將加重。
湖南是水電大省，對火電供應(yīng)彈性要求較高。通常一年中前三季度湖南省水電來水情況較好，對火電造成明顯擠壓，火電企業(yè)面臨較大壓力；四季度，湖南開啟迎峰度冬，各大流域逐漸進入枯水期，火電設(shè)備利用率才會達到較高水平?！半m然火電全年平均利用小時數(shù)可達到4000小時左右，但前三季度低負荷率運行時煤耗水平較高、發(fā)電效率較低，而風電和光伏受資源條件和消納能力的限制，發(fā)電利用小時數(shù)并不高。”袁家海表示。
其實，解決尖峰負荷缺口的關(guān)鍵已不在于繼續(xù)擴大煤電裝機規(guī)模，而要從電力系統(tǒng)的整體角度出發(fā)，優(yōu)化電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)，在根源上解決電力缺口問題?！半娒翰蛔?、煤價高漲、發(fā)電企業(yè)虧損、外來電減少和強降溫等都對此次限電起到了作用，所以解決方案也應(yīng)該是全方位的?！痹液７治?，“例如浩吉鐵路加大電煤調(diào)運力度、酒湖直流優(yōu)化運行提高區(qū)外來電調(diào)送力度、加強基于經(jīng)濟激勵的需求側(cè)響應(yīng)、加快市場化進程等。”
此外，袁家海還認為，從一定意義上看，電力供應(yīng)不可能一直是“十二五”和“十三五”前期非常寬松的狀態(tài)，適度偏緊有利于暴露當前電力供應(yīng)的深層次結(jié)構(gòu)性矛盾，可以加速、倒逼電力改革和轉(zhuǎn)型進程。
應(yīng)對尖峰負荷清潔能源難堪重任
根據(jù)國網(wǎng)湖南省電力有限公司統(tǒng)計，截至2019年底，湖南省內(nèi)清潔能源裝機規(guī)模為2594萬千瓦，占全省總發(fā)電裝機容量的54.8%，其中水電裝機1744萬千瓦，新能源規(guī)模達850萬千瓦；湖南每10千瓦時電中有5.1千瓦時來自清潔能源，清潔能源電量占比排名全國第四。
與煤電相比，水電、風電和光伏等可再生能源極易受天氣影響，在電力可靠性方面較弱。寒潮導致湖南氣溫突降，裝機占比較高的水電和風電等清潔電源受天氣影響無法有效發(fā)電，嚴重拉低了湖南省內(nèi)電力供應(yīng)能力?！扒鍧嵞茉聪M占比的不斷提高在給湖南帶來綠色電力的同時，也增加了電網(wǎng)應(yīng)對冬季用電高峰的壓力?！痹液１硎荆芭c夏季汛期不同，湖南水電難以在冬季枯水期提高出力水平，而水電裝機占到湖南全省電力總裝機三成以上；風電、光伏發(fā)電出力不穩(wěn)定，應(yīng)對尖峰負荷，風光是指望不上的?！?
而作為保供電主力，湖南省統(tǒng)調(diào)煤電機組現(xiàn)已全額并網(wǎng)。有關(guān)統(tǒng)計顯示，“十三五”期間，長株潭地區(qū)用電負荷年均增速達10%以上，但電源裝機容量幾乎未變；2016～2019年，由于淘汰落后小機組等原因，湖南省內(nèi)火電裝機容量不升反降，從2322萬千瓦降至2300萬千瓦以下。
記者了解到，在國家能源局每年發(fā)布的《煤電規(guī)劃建設(shè)風險預警》中，湖南省經(jīng)濟性指標、充裕度指標、資源約束指標均為“綠色預警”級別，但受湖南動力煤價格偏高、煤電利用小時數(shù)較低等因素影響，當?shù)孛弘娡顿Y意愿低下，導致近年來幾乎沒有新建大型煤電機組?！昂厦磕晷枰獜耐馐≌{(diào)入6000～7000萬噸煤炭，原先湖南本地還有2000萬噸左右的產(chǎn)量，近年來湖南本地煤礦全部關(guān)停。近兩年湖南省每年只有50萬噸進口煤指標，且只減不增。這些因素都使得湖南電煤供應(yīng)、價格形勢愈發(fā)緊張，煤電投資效益難以保障?！痹液Ｕf。
雪上加霜的是，落地湖南的我國第一條大規(guī)模輸送新能源電力的特高壓直流輸電通道——祁韶特高壓±800千伏直流線路也力不從心。記者在采訪中獲悉，祁韶特高壓的實際送電能力一直不及預期，從近兩年的運行結(jié)果看，目前這條線路的輸電能力最多為500萬千瓦左右，僅為設(shè)計能力800萬千瓦的一半多一點。
袁家海告訴記者，祁韶特高壓直流線路是湖南省外來電的主要輸電線路。受甘肅供應(yīng)能力和湖南全社會用電量需求及湖南電網(wǎng)配套影響，祁韶直流投運以來一直未滿負荷運行。在2020年8月迎峰度夏高峰期間，祁韶直流最高送電功率首次增大至500萬千瓦。而冬季光伏出力偏低，也影響了該線路的運行效率。
如何破解保障供電和節(jié)能減排之間的矛盾
袁家海告訴記者，2020年入冬以后，采取有序用電措施的三個主要省份是浙江、湖南和江西。其中浙江電力供需基本平衡，為完成“十三五”能源“雙控”和煤炭消費總量控制目標任務(wù)，鼓勵企業(yè)有序用電；湖南和江西則是受需求端社會生產(chǎn)和民生取暖用電增長與供給端可靠電力供應(yīng)不足的雙側(cè)影響，出現(xiàn)尖峰電力缺口。“雖然實施有序用電的原因不盡相同，但都反映出當前我國電源側(cè)清潔發(fā)展與需求側(cè)用電增長之間的不匹配。”
從電源側(cè)來看，我國清潔電源比重逐年提高，煤電發(fā)電煤耗降低、污染治理水平提升，節(jié)能減排效果顯著，但電源供應(yīng)結(jié)構(gòu)并未作出適應(yīng)性的調(diào)整，各類電源尤其是作為主力電源的煤電在功能定位上與可再生能源轉(zhuǎn)型缺乏配合，難以提升電力系統(tǒng)供電可靠性。從需求側(cè)來看，我國持續(xù)推進產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，擴大電能替代規(guī)模，三產(chǎn)和居民用電量比重提升，使得用電負荷特性趨向尖峰化，加大了電力系統(tǒng)可靠供應(yīng)的難度。
供需雙側(cè)的變化在符合節(jié)能減排要求的同時，也激化了我國電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性矛盾，即電力供需畸變特性加強與電力系統(tǒng)靈活響應(yīng)能力不足之間的矛盾。袁家海指出，需要從電力系統(tǒng)整體角度出發(fā)，明確各類電力資源的功能定位和經(jīng)濟組合，優(yōu)化電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)，提升電力系統(tǒng)靈活響應(yīng)能力，消納新能源，保障尖峰電力需求。
具體來講，要采用源網(wǎng)荷儲綜合資源規(guī)劃理念，利用需求響應(yīng)等手段削減最大負荷，減少不必要的電源建設(shè)、降低供電成本；高效大容量煤電機組作為基荷電源；亞臨界煤電機組要加快深調(diào)和熱電解耦改造，滿足電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)需求；部分老舊小機組戰(zhàn)略備用，應(yīng)對短時用電需求畸高、可再生能源出力不足等情況；適當補充天然氣尖峰機組和儲能設(shè)施；建立更加完善的電網(wǎng)互濟機制等。
展望“十四五”，湖南省電力部門表示將從電源、電網(wǎng)、儲能建設(shè)和轉(zhuǎn)移負荷等多方面綜合施策，以確保全省經(jīng)濟社會發(fā)展得到堅實的能源支持。其中包括加快推進特高壓建設(shè)，全力促成寧夏清潔電能入湘，使湖南整體外受電能力提升1000萬千瓦以上；同時提升省內(nèi)大型電源支撐能力，推動湘東、湘南負荷中心煤電布局，加快已核準火電項目建設(shè)，新規(guī)劃布局大型電站，力爭新增發(fā)電裝機容量600萬千瓦以上。
深入挖掘我國各類電力資源是解困關(guān)鍵
袁家海指出，我國電力市場仍有很多待完善的地方，直接影響各方利益訴求的電價機制尚不能理順電力服務(wù)的價值關(guān)系。2021年1月6日，國務(wù)院辦公廳發(fā)布通知，要求完善電價機制，對輸配電價、上網(wǎng)電價、需求側(cè)電價和政策性交叉補貼等提出了改革意見。這將極大地推動我國電力市場化改革進程。
為解決未來的限電問題，我國要實現(xiàn)現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場和容量市場機制協(xié)作運行，共同為電力供需平衡提供健全的價格信號?，F(xiàn)貨市場的實時電價要合理地反映電能時間和空間價值，用電緊張時的高電價引導需求側(cè)減少用電、電源側(cè)提高機組出力、外來電輸入負荷中心，實現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)峰功能；輔助服務(wù)市場與現(xiàn)貨市場實現(xiàn)聯(lián)動耦合，發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)靈活輔助服務(wù)的真實價值，并逐步納入到輸配電價體系中，由發(fā)電側(cè)過渡到用戶側(cè)主體共同承擔；我國現(xiàn)貨市場實時電價的最高限價水平較低，無法激勵充足的發(fā)電投資來確保資源充裕性，需要引入容量市場，以確保發(fā)電商能夠收回固定成本，確保尖峰電力資源的經(jīng)濟性。
其實，湖南缺電是電力系統(tǒng)有效容量不足的集中體現(xiàn)，這個問題會隨著新能源大比例并網(wǎng)而愈發(fā)突出?？稍偕茉窗l(fā)電在系統(tǒng)出力的穿透率上升，將對系統(tǒng)的靈活性，特別是對快速爬坡能力和容量備用提出前所未有的高要求。然而，現(xiàn)行電源側(cè)電價機制執(zhí)行的是單一制電能量價格，隨著利用小時數(shù)的下降，電源項目的投資回收逐漸遇到障礙，已有不少煤電企業(yè)陸續(xù)破產(chǎn)。
解決問題并不意味著要“大快干上”再上一批煤電。在我國能源轉(zhuǎn)型的過程中，傳統(tǒng)能源與可再生能源的角色和責任將發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化，應(yīng)同步規(guī)劃研究“十四五”可再生能源發(fā)展的發(fā)電容量成本回收機制設(shè)計。當可再生能源發(fā)電占比提高到一定程度，可再生能源帶來的出力、價格的波動，只能通過電力市場有效反映。否則，行業(yè)持續(xù)發(fā)展與系統(tǒng)負荷水平和特性變化之間會“冷不丁”地爆發(fā)一些沖突。當前電力市場的建設(shè)必須高度重視如何融合可再生能源發(fā)電。這既是個挑戰(zhàn)，也是電力市場建設(shè)的突破口。
當前電力供應(yīng)究竟面臨哪些深層次矛盾？袁家海表示，中國電力供應(yīng)的結(jié)構(gòu)性矛盾主要體現(xiàn)在電力供應(yīng)總體過剩與尖峰電力短缺、高比例可再生能源與系統(tǒng)靈活性不足、電力投資增加與企業(yè)效益下滑三個方面。“挖掘我國各類電力資源，尤其是煤電的電力價值潛力是從根本上解決電力結(jié)構(gòu)性矛盾的關(guān)鍵?！痹液Ｕf。
首先，圍繞煤電功能定位調(diào)整為核心的源網(wǎng)荷儲協(xié)同發(fā)展是提升電力價值的可行方案。煤電作為我國的主力電源，在電力供應(yīng)與需求均發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化的情況下，要承擔起“基荷機組保電量、腰荷機組保消納、峰荷機組保缺口”的多重任務(wù)，加快機組功能的差異化定位，而不是繼續(xù)將規(guī)模擴張作為發(fā)展重點。
其次，煤電的優(yōu)勢體現(xiàn)在電量供應(yīng)與電力調(diào)節(jié)空間，電力系統(tǒng)快速響應(yīng)能力的提升還需要依靠調(diào)峰氣電、抽蓄、電化學儲能等靈活資源，滿足大規(guī)模新能源并網(wǎng)消納和用電負荷尖峰化的需求。
第三，需求響應(yīng)對電力系統(tǒng)的友好性在國內(nèi)外的實踐經(jīng)驗已得到充分證明，適度發(fā)展可有效緩解尖峰負荷、平抑負荷波動、降低電力成本、提高供電可靠性、促進可再生能源消納、推進用電服務(wù)個性化等。
第四，我國電力資源與負荷中心的逆向分布特征強調(diào)跨區(qū)輸電的重要性，區(qū)域電網(wǎng)可以實現(xiàn)不同資源條件和負荷特性的地域間跨時區(qū)凈負荷時序互補，通過擴大聯(lián)網(wǎng)范圍有效平抑波動，達成等效調(diào)峰效果。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2021年01期，作者系本刊記者
