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三種缺電伴生：缺可用容量、缺環(huán)保指標(biāo)、缺煤
自2020年底湖南、江西有序用電以來，2021年各地有序用電的情況時(shí)有報(bào)道。其中，9月底東北的拉閘限電因?yàn)橹苯佑绊懨裆秒姡鹆舜罅筷P(guān)注。缺電作為一種結(jié)果，除了經(jīng)濟(jì)強(qiáng)勁復(fù)蘇、氣溫高導(dǎo)致用電需求大漲外，供給側(cè)的原因并不相同，本輪缺電原因主要有三類：缺可用容量、缺環(huán)保指標(biāo)、缺煤。
缺可用容量：可用容量是能夠在各種工況下（尤其是峰值負(fù)荷時(shí)）穩(wěn)定出力的電源裝機(jī)容量；各種電源裝機(jī)的累計(jì)可用容量，無法覆蓋用電負(fù)荷，發(fā)生缺電。
缺環(huán)保指標(biāo)：部分區(qū)域?yàn)榱诉_(dá)到能源消費(fèi)強(qiáng)度和總量雙控的約束性指標(biāo)，主動(dòng)限制電力消費(fèi)。
缺煤，煤電機(jī)組出力受阻：缺煤，部分煤電廠買不到煤，無法發(fā)電；煤價(jià)上漲，而煤電上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)原地踏步，面粉貴過面包，部分煤電廠因多年虧損、資金鏈斷裂，無錢買煤。
分析各省區(qū)不同時(shí)期情況，以上三種缺電均存在：2020年底，湖南、江西缺可用容量有序用電，浙江缺環(huán)保指標(biāo)主動(dòng)限電。2021年5-6月，廣東、云南缺可用容量。2021年9月，廣東、山東、安徽、東北等多地因缺煤有序用電，陜西、寧夏、云南等地為達(dá)到能耗雙控目標(biāo)主動(dòng)限電，浙江因能耗雙控、缺煤、外送電下降等因素有序用電。其中遼寧、黑龍江為避免電網(wǎng)發(fā)生大規(guī)模解列，緊急拉閘限電，影響了民生，引起廣泛關(guān)注。
以上三種缺電中，缺煤短期內(nèi)有多種措施可解決，缺環(huán)保指標(biāo)有避免“運(yùn)動(dòng)式”減碳的政策方向，而缺可用容量的問題較為嚴(yán)峻復(fù)雜，也是本文主要探討的問題。
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東北拉閘限電溯源
（1）迎峰度夏期間，東北缺煤，電力供應(yīng)緊張
冰凍三尺，非一日之寒。
2021年7月以來，受副熱帶高壓位置偏北影響，東北地區(qū)連續(xù)多日高溫，用電負(fù)荷屢創(chuàng)夏季新高。因?yàn)槿泵汉桶樯拿簝r(jià)高漲，東北地區(qū)電煤庫存持續(xù)下降，個(gè)別電廠電煤庫存低于警戒煤位，甚至存在缺煤停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。
7月19日，遼寧省出臺《關(guān)于調(diào)整遼寧省內(nèi)電熔鎂企業(yè)用電峰谷分時(shí)時(shí)段的通知》（遼發(fā)改價(jià)格﹝2021﹞255號），調(diào)整峰谷分時(shí)電價(jià)時(shí)段，引導(dǎo)電熔鎂企業(yè)錯(cuò)開晚高峰用電，削減電網(wǎng)高峰負(fù)荷。
7月28日，東北電網(wǎng)（黑龍江、吉林、遼寧、蒙東）用電負(fù)荷最高達(dá)到7058萬千瓦，同比增長8.2%；極熱無風(fēng)，風(fēng)力發(fā)電僅3.4萬千瓦，創(chuàng)歷史新低，不足風(fēng)電裝機(jī)（2020年底東北電網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)4026萬千瓦）的0.1%；東北電網(wǎng)在最大870萬千瓦的跨區(qū)電力支援下，成功化解了有序用電和拉閘限電的風(fēng)險(xiǎn)。
大唐吉林發(fā)電公司向國家能源局東北能監(jiān)局匯報(bào)，反映了煤電企業(yè)面臨的困境。東北能監(jiān)局調(diào)研后，形成《關(guān)于東北區(qū)域迎峰度夏期間電煤供應(yīng)短缺情況的報(bào)告》報(bào)送國家能源局，并印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)迎峰度夏期間電煤供應(yīng)情況和電力供需形勢預(yù)測工作的通知》。8月6日，國家能源局向東北三省一區(qū)重點(diǎn)地方供煤省區(qū)能源局和重點(diǎn)煤礦所屬集團(tuán)下發(fā)了《關(guān)于協(xié)調(diào)解決東北三省電煤煤源的緊急通知》。
（2）9月，遼寧、黑龍江事故拉閘影響民生
受缺煤和煤價(jià)高、供暖期前設(shè)備檢修的影響，大量煤電機(jī)組出力受阻，以遼寧為例，煤電出力僅為裝機(jī)容量的一半左右；疊加新能源發(fā)電減少，東北地區(qū)電力供應(yīng)持續(xù)緊張。根據(jù)《有序用電管理辦法》，2021年9月9日起，吉林實(shí)施有序用電，9月10日起，遼寧、黑龍江實(shí)施有序用電，東北地區(qū)實(shí)施多輪III級（負(fù)荷缺口5%-10%）和IV級（負(fù)荷缺口5%及以下）有序用電，其中遼寧最大錯(cuò)避峰243.67萬千瓦，用電影響范圍限制在部分工業(yè)企業(yè)。
9月23日，東北地區(qū)電力供應(yīng)缺口進(jìn)一步擴(kuò)大，遼寧和黑龍江啟動(dòng)II級（負(fù)荷缺口10-20%）有序用電，其中，遼寧最大錯(cuò)避峰416.92萬千瓦。由于風(fēng)電驟減、出力不足裝機(jī)容量的10%，電網(wǎng)仍然有較大缺口，電網(wǎng)頻率低于49.8赫茲，且頻率調(diào)整手段已經(jīng)用盡，魯固直流送山東、高嶺直流送華北線路不具備調(diào)減空間。為防止電網(wǎng)瓦解和大面積停電，依據(jù)《電網(wǎng)調(diào)度管理?xiàng)l例》及相關(guān)預(yù)案，東北電網(wǎng)調(diào)度部門實(shí)施“電網(wǎng)事故拉閘限電”。拉閘限電不同于有序用電，是保電網(wǎng)安全的最終手段，用電影響范圍擴(kuò)大到居民和非實(shí)施有序用電措施企業(yè)。
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東北拉閘限電對能源供應(yīng)問題的影響
東北地區(qū)拉閘限電對經(jīng)濟(jì)民生造成了不利影響：引發(fā)電梯停運(yùn)、停水、斷網(wǎng)、交通擁堵等一系列次生事件；其中，遼寧澎輝鑄業(yè)有限公司因突然拉閘，高爐煤氣泄漏，23人送醫(yī)救治。
不幸中的萬幸，拉閘限電發(fā)生在供暖季前，而不是嚴(yán)寒時(shí)期，為解決問題提供了緩沖時(shí)間。
（1）促進(jìn)解決缺煤
8月6日，國家能源局已下發(fā)《關(guān)于協(xié)調(diào)解決東北三省電煤煤源的緊急通知》，但是，政策發(fā)力需要時(shí)間，煤炭產(chǎn)能釋放需要安監(jiān)、環(huán)保、國土等多部委協(xié)調(diào)解決。
東北地區(qū)充分暴露了缺煤問題，相信后續(xù)各部委會通力協(xié)作，盡快解決缺煤問題。不過，隨著北方供暖季來臨，保障煤炭供應(yīng)支撐發(fā)電供熱的壓力仍然不小。
（2）促進(jìn)解決電煤價(jià)格頂牛
“市場煤、計(jì)劃電”帶來的電、煤價(jià)格頂牛，是多年痼疾。2021年9月底，東北的標(biāo)煤單價(jià)最高達(dá)2000元/噸，按供電煤耗300gce/kWh估算，燃料成本為0.6元/千瓦時(shí)，而東北地區(qū)的燃煤標(biāo)桿電價(jià)為0.37+元/kWh，再考慮稅費(fèi)、財(cái)務(wù)成本、運(yùn)營成本、員工工資等，每發(fā)一度電約虧損0.3元。
根據(jù)2021年10月8日的國務(wù)院常務(wù)會議，市場交易電價(jià)上下浮動(dòng)范圍由分別不超過10%、15%，調(diào)整為原則上均不超過20%，我國燃煤標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)0.26-0.45元/kWh，電價(jià)上浮20%約0.052-0.09元/kWh，可向下游疏導(dǎo)170-300元/tce的燃煤成本，對解決面粉貴過面包有一定幫助。
避免煤電價(jià)格上漲，有利于經(jīng)濟(jì)民生。但燃煤成本貴過電價(jià)，煤電廠能撐多久？已有部分煤電廠資金鏈斷裂，煤機(jī)停機(jī)，如果更多的煤電廠破產(chǎn)停機(jī)，缺電擴(kuò)大化，將不利于經(jīng)濟(jì)民生。
（3）促進(jìn)重視風(fēng)光波動(dòng)對電網(wǎng)安全的影響
近期風(fēng)電、光伏的度電成本下降到接近甚至低于傳統(tǒng)的煤電，有觀點(diǎn)認(rèn)為，這是電力行業(yè)巨大變革的臨界點(diǎn)。但該觀點(diǎn)忽略了電力是即發(fā)即用、實(shí)時(shí)平衡的系統(tǒng)，而風(fēng)光是優(yōu)先發(fā)電的、出力不穩(wěn)定的波動(dòng)性電源，當(dāng)風(fēng)光出力下降時(shí)，需要有其他電源頂上，考慮到我國的電源結(jié)構(gòu)，煤電是主力替補(bǔ)隊(duì)員。
2021年7月28日，東北電網(wǎng)用電負(fù)荷最高達(dá)到7058萬千瓦，極熱無風(fēng)，風(fēng)力發(fā)電僅3.4萬千瓦，不足風(fēng)電裝機(jī)的0.1%，此時(shí)電煤頂牛的矛盾初起，煤電廠出力受阻較少，加上跨區(qū)電力支援，化解了有序用電和拉閘限電的風(fēng)險(xiǎn)。
9月下旬，缺煤和電煤頂牛的矛盾持續(xù)時(shí)間較長，更多的煤電機(jī)組出力受阻——替補(bǔ)隊(duì)員長期食不果腹、下場了。首發(fā)隊(duì)員風(fēng)電出力突降、不足裝機(jī)容量的10%，替補(bǔ)頂不上，導(dǎo)致用電負(fù)荷缺口擴(kuò)大、電網(wǎng)頻率下降，最終發(fā)生事故拉閘，以至于影響了民生用電。
東北拉閘限電，將促使各地重視風(fēng)電、光伏的波動(dòng)屬性，統(tǒng)籌安排替補(bǔ)的頂峰電源。
（4）促進(jìn)為煤電設(shè)置兩部制電價(jià)
近年來，隨著用電側(cè)負(fù)荷尖峰化、發(fā)電側(cè)風(fēng)電光伏等波動(dòng)性電源占比提高，煤電作為主力替補(bǔ)隊(duì)員，頻繁上場、下場，出場時(shí)間（利用小時(shí)）自然下降。未來，隨著風(fēng)光裝機(jī)占比的繼續(xù)提高，煤電利用小時(shí)將繼續(xù)下降。
近年大部分地區(qū)煤電電價(jià)下調(diào)，利用小時(shí)下降，夾擊下大量煤電企業(yè)長期虧損。東北大量煤電企業(yè)在虧損中煎熬多年，2021年又受到高煤價(jià)的沖擊，部分煤電機(jī)組資金鏈斷裂、停機(jī)，缺電時(shí)無法上場替補(bǔ)。
替補(bǔ)隊(duì)員即便上場時(shí)間少，也該發(fā)工資保證其基本生存，以便于隨時(shí)上場替補(bǔ)。建議參考?xì)怆?、抽蓄的兩部制電價(jià)，也為煤電設(shè)置兩部制電價(jià)，保證煤電在利用小時(shí)不斷降低的情況下，能保本微利，避免煤電因連續(xù)虧損而破產(chǎn)、停機(jī)，從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)的可用容量不足。
建議各地測算、對比一下，煤電機(jī)組保本微利所需費(fèi)用，和頻繁有序用電乃至于拉閘限電導(dǎo)致的工業(yè)限產(chǎn)、民生用電不足帶來的損失。
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東北拉閘限電的隱藏問題：可用容量缺口
我國提出力爭2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和的目標(biāo)后。有觀點(diǎn)認(rèn)為“十四五”不應(yīng)新建煤機(jī)，以避免高額資產(chǎn)擱淺風(fēng)險(xiǎn)，甚至應(yīng)關(guān)停存量煤機(jī)。但電力系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)平衡是客觀現(xiàn)實(shí)，另外我國電力行業(yè)處在增量發(fā)展階段，用電負(fù)荷和用電量年年創(chuàng)新高；風(fēng)光是波動(dòng)性電源，儲能技術(shù)尚在新生期，距離規(guī)?；€有很長的路要走；頂峰、調(diào)峰主力和電量主力依然是傳統(tǒng)能源，尤其是煤電。如果電力無法保供，造成的損失需要計(jì)算和合理分擔(dān)，電力不足的綜合影響要有充分預(yù)估。
基于清潔、低碳、經(jīng)濟(jì)、保供等多目標(biāo)，電力系統(tǒng)應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃，考慮各種能源的特性，應(yīng)充分重視能穩(wěn)定出力的電源裝機(jī)的建設(shè)，保證可用容量增長。
表1 電源特性
（1）電力電量平衡需分省測算再匯總
電力需要實(shí)時(shí)平衡的定性判斷，是常識。定量的電力電量平衡，原理很簡單，但需要大量數(shù)據(jù)支撐，有能力獲取數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)有限，是小眾專業(yè)。其中，電力（負(fù)荷）平衡預(yù)測某區(qū)域裝機(jī)的可用容量，能否支撐用電負(fù)荷和合理備用需求。電力電量平衡最粗的顆粒度是分?。▍^(qū)、市）測算，再將分省結(jié)果加總起來。
一個(gè)測算區(qū)域的物理含義是：假設(shè)區(qū)域內(nèi)電力電量能完全地互聯(lián)互通、盈缺互濟(jì)，該假設(shè)引起的誤差處于可接受水平；如該區(qū)域有較大的內(nèi)部差異，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充分析，或進(jìn)行更細(xì)顆粒度的測算。特高壓線路、省間聯(lián)絡(luò)線等輸電線路，和高鐵、南水北調(diào)工程一樣，是有限的、稀缺的，完全的盈缺互濟(jì)在現(xiàn)實(shí)中是不可能的。
電力電量平衡是定量分析的方法。本文受限于篇幅，無法分省測算后匯總，因此直接用全國數(shù)據(jù)進(jìn)行電力平衡，得出的結(jié)果是定性的，僅供參考。
（2）“十三五”可用容量增速低于負(fù)荷增速
2015和2020年，我國電源裝機(jī)容量及構(gòu)成如表2所示。我國裝機(jī)容量由2015年的15.07億千瓦，增長到2020年的22.01億千瓦，增長6.94億千瓦。
表2 全國裝機(jī)容量，萬千瓦
可用容量是能夠在各種工況下穩(wěn)定出力的電源裝機(jī)容量。如果各種電源裝機(jī)的累計(jì)可用容量，扣除備用（負(fù)荷備用、旋轉(zhuǎn)備用、停機(jī)備用、檢修備用）后，無法覆蓋用電負(fù)荷，缺電就會發(fā)生。不同電源的受阻系數(shù)假定為：水電豐季10%受阻、枯季40%受阻，抽蓄、核電不受阻，火電8%受阻（供熱火電15%受阻，裝機(jī)占比接近50%）、風(fēng)電95%受阻、光伏100%受阻。考慮受阻后，表3所示，可用容量由2015年的11.45億千瓦，增長到2020年的14.44億千瓦，增長2.99億千瓦。
參考《國家能源局關(guān)于發(fā)布2023年煤電規(guī)劃建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的通知》（國能發(fā)電力〔2020〕12號)，合理備用率按14%考慮。如表3所示，“十三五”扣除備用后的可用容量僅增長2.62億千瓦。
表3 可用容量增速落后于用電量增幅
“十三五”可用容量增速為26.09%，低于用電量增速35.33%。我國近年三產(chǎn)、生活用電量增速高于二產(chǎn)，導(dǎo)致負(fù)荷尖峰化，大部分省份用電負(fù)荷增速略大于用電量增速。亦即，“十三五”可用容量增速小于用電負(fù)荷增速，電力（負(fù)荷）平衡逐年趨緊。同期發(fā)、用電側(cè)波動(dòng)性增大導(dǎo)致的火電小時(shí)下行，被誤認(rèn)為裝機(jī)過剩。
（3）2021年初：電力整體平衡，部分區(qū)域供應(yīng)偏緊
2021年初寒潮，1月7日全國最高用電負(fù)荷11.89億千瓦。根據(jù)中電聯(lián)的分析：分區(qū)域看，華中區(qū)域電力供應(yīng)偏緊，南方區(qū)域緊平衡，華北、華東區(qū)域總體平衡，東北、西北區(qū)域富余。分省看，蒙西、江蘇、浙江、湖南、江西、四川有序用電或需求側(cè)響應(yīng)。
如表3所示，我國2020年底可用容量（扣除備用）為12.66億千瓦，略高于2021年初寒潮負(fù)荷11.89億千瓦，本文粗略的定性測算，和中電聯(lián)分地區(qū)、分省的電力平衡結(jié)果大致相符。寒潮當(dāng)天氣電50%受阻，常規(guī)水電59%受阻，受阻系數(shù)高于本文取值，且本文是全國數(shù)據(jù)的簡單加總，未考慮區(qū)域間無法完全地盈缺互濟(jì)。
（4）“十四五”新增可用容量
如下表所示，“十四五”新增裝機(jī)約85368萬千瓦，考慮到各種電源的受阻后，新增的可用容量僅17457（冬）-18957（夏）萬千瓦。
表4 “十四五”可用容量供應(yīng)增量（不含煤電）
各電源增量取值依據(jù)如下：
水電建設(shè)工期5年，預(yù)計(jì)約5000萬千瓦在建常規(guī)水電將在“十四五”投產(chǎn)。
抽蓄建設(shè)工期6-7年，預(yù)計(jì)2019年底前開工建設(shè)的32個(gè)抽蓄將在“十四五”投產(chǎn)，新增裝機(jī)4383萬千瓦，分別為：保定易縣、豐寧一期二期、撫寧、芝瑞、清原、敦化、蛟河、荒溝、句容、長龍山、寧海、縉云、衢江、績溪#6、金寨、桐城、永泰、廈門、周寧、沂蒙、文登、濰坊、天池、洛寧、五岳、平江、梅州一期、陽江一期、鎮(zhèn)安、阜康、哈密天山。
根據(jù)國家發(fā)展改革委、國家能源局《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》（發(fā)改能源規(guī)〔2021〕1051號），2025年新型儲能裝機(jī)達(dá)到3000萬千瓦以上。
核電建設(shè)工期5年，預(yù)計(jì)14個(gè)在建核電項(xiàng)目在“十四五”投產(chǎn)，新增裝機(jī)容量1481萬千瓦，分別為：紅沿河#5#6，石島灣高溫氣冷堆，田灣#6，三澳#1，福清#5#6，霞浦#1，漳州#1#2，惠州#1#2，防城港#3#4。
假設(shè)2025年風(fēng)光提前達(dá)到2030年的下限目標(biāo)12億千瓦，風(fēng)光裝機(jī)各6億千瓦。
扣除14%的合理備用后，“十四五”新增可用容量（不含煤電）僅15313（冬）-16629（夏）萬千瓦。
（5）“十四五”用電負(fù)荷需求增量和缺口
電力平衡應(yīng)該用各省的最高用電負(fù)荷為基數(shù)、預(yù)測各省的負(fù)荷需求，與各省的可用容量進(jìn)行平衡，再加總。本文受限于篇幅和工作量，無法分省測算，用2021年7月14日的全國最高用電負(fù)荷11.92億千瓦為基數(shù)，用電負(fù)荷年均增速按5%-7%估算，則“十四五”用電負(fù)荷增量為2.57-3.70億千瓦，而新增的可用容量（不考慮新增煤電、扣除備用）僅1.53億千瓦（冬），冬季負(fù)荷缺口為1.04-3.70億千瓦。
表5
“十四五”冬季負(fù)荷缺口（不考慮新增煤電），億千瓦
注：大量省區(qū)呈現(xiàn)冬夏雙峰并峙的新趨勢，而迎峰度冬難度高于迎峰度夏，因此，本文計(jì)算冬季的負(fù)荷缺口。
該算法的三個(gè)誤差，可相互抵消一部分：各省2021年的用電負(fù)荷峰值可能大于7月14日的負(fù)荷，簡單加總預(yù)測的負(fù)荷峰值將小于分省測算后匯總的負(fù)荷；完全的盈缺互濟(jì)是不可能的，部分區(qū)域盈余的可用容量，無法給缺電區(qū)域使用；未考慮2025年7000萬千瓦（最大負(fù)荷的4%）的需求側(cè)響應(yīng)規(guī)模。
電力是實(shí)時(shí)平衡，需要穩(wěn)定出力的可用容量，考慮“十四五”期間水、抽蓄、儲能、核、氣、風(fēng)、光的新增可用容量后，依然需要新增煤電的可用容量，以保證電力平衡。
（6）缺煤吸引關(guān)注，掩蓋了缺可用容量
東北電網(wǎng)的拉閘限電影響了民生，受到格外的關(guān)注。東北電網(wǎng)的裝機(jī)（可用容量）略有富余。遼寧和黑龍江的拉閘限電，根本原因是缺煤、煤價(jià)高導(dǎo)致煤電機(jī)組出力受阻，直接原因是風(fēng)電出力驟降。剖析后，關(guān)注點(diǎn)和解決方案將集中在缺煤。
東北缺煤不缺可用容量，有些地方既缺煤也缺可用容量。只解決了缺煤問題，而不重視新增可用容量，未來缺可用容量的地區(qū)將繼續(xù)缺電；隨著用電負(fù)荷的增長，缺口將擴(kuò)大。
缺電、缺煤、缺環(huán)保指標(biāo)等多種問題伴生，雙碳、雙控、經(jīng)濟(jì)增長、保供等多目標(biāo)共存，“十四五”開局之年的缺電，難度系數(shù)大于建國以來的多次缺電。面對困難，先正視，才能解決。
（作者系電力行業(yè)從業(yè)者，文章僅代表個(gè)人觀點(diǎn)）
