中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：今年8月份以來，全國多地遭遇了60年一遇的高溫天氣，長江流域也出現(xiàn)了60年來最嚴(yán)重的旱情。在此背景下，四川省出現(xiàn)嚴(yán)重電力短缺，單日最大電力缺口超1700萬千瓦、電量缺口超3.7億千瓦時(shí)。
為應(yīng)對(duì)上述情況，國家電網(wǎng)、四川省及相關(guān)方采取了多項(xiàng)保障供電措施：實(shí)施30余次德寶直流反轉(zhuǎn)增送四川，增送電量5.5億千萬時(shí)；加快新型電力負(fù)荷管理系統(tǒng)建設(shè)，形成約620萬千瓦響應(yīng)資源庫、占最大用電負(fù)荷的10.5%；協(xié)調(diào)減少川電外送、增加水電留川，減少送西北電量2200萬千瓦時(shí)；額外調(diào)撥西北、華中、華北電量8000萬千瓦時(shí)，跨省區(qū)支援四川電量達(dá)1.32億千瓦時(shí)，所有電力入川通道已最大化利用；調(diào)集國網(wǎng)系統(tǒng)13省市公司50臺(tái)應(yīng)急發(fā)電車支援四川。真可謂：舉全網(wǎng)之力，保一方平安！
盡管如此，為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，四川仍不得不采取了一系列限電措施：四川省8月15日至20日工業(yè)企業(yè)放高溫假六天；四川省21日至26零時(shí)啟動(dòng)“一級(jí)應(yīng)急響應(yīng)”，采取分區(qū)、分時(shí)段“輪停輪供”。連續(xù)十幾天的限電，一方面對(duì)人們的日常生活造成一定影響，另一方面也對(duì)省內(nèi)大量半導(dǎo)體、化工原料、新能源等企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失，甚至使相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)艿搅藳_擊。
為何四川成為了本輪高溫限電重災(zāi)區(qū)，究其背后的原因，主要包括以下幾點(diǎn)。
一是高溫導(dǎo)致用電負(fù)荷激增
8月以來，四川迎來史上最嚴(yán)峻的高溫天氣，部分地區(qū)氣溫持續(xù)在40℃以上。據(jù)四川省電力公司數(shù)據(jù)，今年7月4日至16日，四川電網(wǎng)最大負(fù)荷達(dá)5910萬千瓦，較去年同期增長14%。居民日均用電量達(dá)到3.44億千瓦時(shí)，同比增長93.3%。
二是干旱導(dǎo)致水電資源銳減
受持續(xù)高溫、干旱的影響，四川省樂山市境內(nèi)大渡河、青衣江和岷江水流量明顯減少。今年7月豐水期，四川省水電來水偏枯四成；8月以來偏枯五成。水電發(fā)電量大幅下降。
三是本省留用水電有限
截至今年7月，四川水電裝機(jī)規(guī)模已達(dá)9272萬千瓦，居全國第一。但是位居四川的向家壩、溪洛渡、錦屏等大型梯級(jí)水電站，均由國家統(tǒng)籌安排開發(fā)和消納，其電量在全國范圍內(nèi)統(tǒng)籌分配，即使是自身缺電的情況下仍須外送履約。四川本地供電主要依靠長江支流上相對(duì)較小的水電站。
四是電源結(jié)構(gòu)單一且本地電源支撐不足
四川水電發(fā)展迅速，裝機(jī)占總電源80%。光伏和風(fēng)電等由于送出通道受限，發(fā)展相對(duì)緩慢。四川電源結(jié)構(gòu)單一，受來水影響大，抗風(fēng)險(xiǎn)能力不足。另一方面，水電主要分布在川西地區(qū)，成都等負(fù)荷中心缺乏本地電源，“空心化”情況嚴(yán)重，電壓支撐弱，電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平低，應(yīng)對(duì)極端情況的能力不足。根據(jù)國家發(fā)展改革委相關(guān)評(píng)估報(bào)告，成都地區(qū)應(yīng)按照歷史最大用電負(fù)荷的30%配備應(yīng)急調(diào)峰和備用電源，而目前僅約7%。
五是與外省電網(wǎng)互聯(lián)不足
四川大規(guī)模特高壓直流輸電線路基本都建設(shè)在大型水電附近，由電源側(cè)直接送出至華東等負(fù)荷中心，返送能力弱。德寶等具有返送能力的直流線路容量相對(duì)較小。另一方面，四川與其他電網(wǎng)的交流互聯(lián)較弱，僅有少數(shù)幾條500千伏輸電線路，輸電能力有限。因而發(fā)生嚴(yán)重缺電時(shí)，四川難以從外省區(qū)電網(wǎng)獲得充足的電力支援。
近年來國內(nèi)外類似四川大缺電的情況極端氣象條件引發(fā)的類似事件屢見不鮮。2020年8月，美國加州經(jīng)歷自1985年以來最嚴(yán)重高溫天氣，導(dǎo)致負(fù)荷急劇上升，風(fēng)電、水電出力下降，同時(shí)由于靈活性資源不足，最終發(fā)生大規(guī)模輪流停電事故。2021年2月，美國得克薩斯州遭遇極寒天氣，低溫導(dǎo)致采暖負(fù)荷急劇上升，風(fēng)機(jī)因葉片結(jié)冰停運(yùn)，天然氣因井口凍結(jié)等產(chǎn)量降低，影響了燃?xì)鈾C(jī)組正常運(yùn)行，最終不得不多次削減負(fù)荷以維持系統(tǒng)穩(wěn)定，負(fù)荷削減峰值一度達(dá)到2000萬千瓦。2021年9月，我國東北地區(qū)由于風(fēng)電驟降、一次能源價(jià)格激增等原因，也實(shí)施了大范圍的限電措施。
風(fēng)電、光伏、水電等可再生能源電源都是典型的資源-氣象依賴型、環(huán)境約束型電源，“靠天吃飯”，其發(fā)電出力隨天氣變化而波動(dòng)，極端氣候條件下出力更是“大起大落”。能源轉(zhuǎn)型背景下，可再生能源大發(fā)展，使得整個(gè)能源系統(tǒng)受到氣象因素的驅(qū)動(dòng)作用日趨顯著，在此情況下，如何增強(qiáng)電力系統(tǒng)應(yīng)對(duì)極端天氣的能力，本質(zhì)問題是如何解決新型電力系統(tǒng)建設(shè)中保供的重大難題，為此本文提出以下建議：
一是將極端天氣納入電力系統(tǒng)常規(guī)規(guī)劃考慮因素范疇
氣候變化危機(jī)已成為現(xiàn)實(shí)威脅，極端天氣發(fā)生的頻度和強(qiáng)度都顯著增加。根據(jù)IPCC最新報(bào)告，近年氣候變化不斷加劇。除非人類快速、大規(guī)模減少溫室氣體排放，否則全球溫升將很快超過1.5攝氏度，每次溫升都將增加極端天氣發(fā)生的頻率和強(qiáng)度。根據(jù)國家氣候中心的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，今年全球氣溫較常年偏高0.4攝氏度，英國、法國、西班牙及葡萄牙等地也遭受了異常高溫天氣。全球每年由高溫導(dǎo)致的額外死亡人數(shù)已超過50萬。氣象專家預(yù)計(jì)未來十年或更長的時(shí)間將頻發(fā)異常高溫天氣。以往電力系統(tǒng)在考慮極端天氣因素時(shí)，僅將其作為一種偶發(fā)因素處理，預(yù)留的備用不足。鑒于極端天氣發(fā)生的頻度顯著增加，在電力系統(tǒng)規(guī)劃中，必須考慮極端天氣因素，建設(shè)抗災(zāi)型的電力系統(tǒng)。
二是加強(qiáng)電網(wǎng)間交流互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)互為備用
在高比例可再生能源的電力系統(tǒng)中，受天氣因素影響，東邊日出西邊雨，發(fā)電將呈現(xiàn)出極大的空間不平衡，更不用說極端天氣。局部電網(wǎng)將頻繁地出現(xiàn)時(shí)段性的供應(yīng)短缺，這就需要在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電力供需平衡。直流輸電線路容量大、效率高，但一般返送能力相對(duì)較弱，且新能源送端匯集點(diǎn)往往和送端電網(wǎng)的負(fù)荷中心不重疊，在送端電網(wǎng)發(fā)生用電短缺時(shí)，能夠發(fā)揮的緊急支援作用有限。建議加強(qiáng)電網(wǎng)間的跨省交流互聯(lián)，增強(qiáng)電網(wǎng)間的功率交換能力，從調(diào)劑余缺走向互為備用，以提高整個(gè)電網(wǎng)在空間上的再平衡能力。
三是優(yōu)化配置化石能源和可再生能源
煤電等以化石能源為燃料的電源是基本不受極端天氣影響的穩(wěn)定電源。在高比例可再生能源接入的電力系統(tǒng)中，在長時(shí)間儲(chǔ)能技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用之前，化石能源發(fā)電將在極端天氣引起的供電短缺中發(fā)揮基礎(chǔ)性的作用。在正常情況下，優(yōu)先使用水電、太陽能等清潔的“增量”能源；在極端天氣發(fā)生時(shí)，使用煤炭、燃?xì)獾取按媪俊碧柲艿陌l(fā)電方式替代可再生能源；通過這種方式形成初期新型電力系統(tǒng)的有效保供。通過容量電價(jià)機(jī)制，提高火電等投資回報(bào)率，激勵(lì)在負(fù)荷中心建設(shè)必要的火電等穩(wěn)定電源，構(gòu)建化石能源與可再生能源的時(shí)空互補(bǔ)的電源結(jié)構(gòu)。
四是對(duì)負(fù)荷進(jìn)行合理分類，提高保供經(jīng)濟(jì)性
將電力負(fù)荷分為：必保負(fù)荷，關(guān)系國計(jì)民生的重要負(fù)荷，代表社會(huì)活動(dòng)的最基本能源需求；經(jīng)濟(jì)負(fù)荷，支撐經(jīng)濟(jì)發(fā)展的負(fù)荷；柔性負(fù)荷，限電、調(diào)整用電時(shí)間等不影響其經(jīng)濟(jì)性的負(fù)荷等。積極推進(jìn)配電網(wǎng)改造，使其具備分類負(fù)荷投切能力。對(duì)必保負(fù)荷，現(xiàn)階段以化石能源發(fā)電保供；對(duì)經(jīng)濟(jì)負(fù)荷以可再生能源與化石能源協(xié)同的方式保供；對(duì)柔性負(fù)荷采用源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)的方式保供。分類保供將全面降低新型電力系統(tǒng)的保供成本。
五是關(guān)于本次四川高溫缺電的建議
基于上述分析，對(duì)四川提出如下建議：在負(fù)荷中心增加火電等穩(wěn)定電源，在水電欠發(fā)時(shí)為系統(tǒng)提供重要供電保障。根據(jù)氣候變化的最新情況，在有條件的地方鼓勵(lì)發(fā)展分布式光伏等就地分散電源，為民生用電提供輔助支撐。發(fā)展抽水蓄能、新型儲(chǔ)能等設(shè)施，增加系統(tǒng)靈活性資源，提升系統(tǒng)可靠性。加強(qiáng)與西北、華中等電網(wǎng)的互聯(lián)，適當(dāng)增加電能入川通道。
實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)、建設(shè)新型電力系統(tǒng)要區(qū)分過渡階段和最終目標(biāo)。目前，我國仍處于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期，碳排放處于先增后減的階段。在新型電力系統(tǒng)建設(shè)過程中，要處理好能源轉(zhuǎn)型與電力保供的關(guān)系。電力行業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性行業(yè)，能源轉(zhuǎn)型不能操之過急，需將保障電力能源安全穩(wěn)定供應(yīng)放在首位，以可再生能源優(yōu)先利用、與傳統(tǒng)能源互補(bǔ)協(xié)同的方式完成碳達(dá)峰，以可再生能源與長期電力儲(chǔ)能協(xié)同、碳捕集技術(shù)實(shí)現(xiàn)碳中和。
