中國儲能網(wǎng)訊：2023年7月14日，國務院總理李強主持召開國務院常務會議，指出保障能源電力安全穩(wěn)定供應，是事關國計民生的大事，各有關方面要落實責任、形成合力，以“時時放心不下”的責任感做好能源電力保供工作。當前，我國正處于由傳統(tǒng)能源體系向新型能源體系轉變的過渡期，能源轉型更加清晰，降碳機制日漸完善，局部電力供需緊張不期而遇。在這機遇和挑戰(zhàn)并存、確定性和不確定性交織中，要更充分發(fā)揮電網(wǎng)在保供體系中的樞紐和平臺作用，以更加安全、可靠、綠色、高效、智能的現(xiàn)代化電網(wǎng)，支撐能源綠色低碳轉型和經(jīng)濟社會高質量發(fā)展。
未來電力安全保供風險
從需求側看，我國仍是世界上最大的發(fā)展中國家，隨著現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系構建、擴內需促消費和數(shù)字經(jīng)濟賦能、疫情后居民消費穩(wěn)定恢復，經(jīng)濟高質量發(fā)展將拉動電力消費需求剛性增長，在西部大開發(fā)、中部地區(qū)崛起等戰(zhàn)略深入推進下，中西部地區(qū)電力需求存在較大發(fā)展空間；受電采暖政策推廣、生活水平提升等因素影響，冬季負荷呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，未來用電負荷夏冬“雙高峰”特征將更加顯著，在電動汽車等新型多元負荷影響下，電力負荷特性更趨復雜。
從電源側看，我國電源目前仍以煤電為主，煤電發(fā)電量占比超過60%，天然氣對外依存度仍在40%以上，煤氣供應容易受地緣政治、價格波動、環(huán)境污染、碳減排壓力等因素影響，導致供應緊張，機組運行成本上升，設備風險增加，頂峰能力不足；新能源安全替代能力還未完全形成，儲能總體規(guī)模較小，調節(jié)作用有限，未來高比例新能源消納及保供壓力日益增大。
南方區(qū)域電力保供面臨的形勢
一是南方區(qū)域負荷電量增長空間巨大，中長期保供形勢更加嚴峻復雜。南方區(qū)域是國家戰(zhàn)略密集布局區(qū)域，隨著粵港澳大灣區(qū)、海南自貿港、深圳先行示范區(qū)等國家重大戰(zhàn)略的深入實施及新發(fā)展格局的加快構建，供電區(qū)域內產(chǎn)業(yè)加快轉型升級，人口持續(xù)流入，聚集效應明顯。預計到2060年，南方區(qū)域全社會用電量約3.5萬億千瓦時，占全國用電量比重約20%。未來香港、澳門“雙碳”目標的實現(xiàn)，也需要立足南方區(qū)域提供綠色能源保障。然而，南方區(qū)域非化石能源資源較為匱乏，考慮區(qū)內、區(qū)外電力流及相對明確新增電源后，預計南方區(qū)域中長期電力缺口進一步擴大，電力保供矛盾進一步凸顯。
二是傳統(tǒng)化石能源定位轉型需求凸顯，非化石能源可開發(fā)潛力不足。煤電承擔著電力電量保障的雙重任務，是保障電力供應的重要基礎。未來煤電定位需從通過電量獲利向通過貢獻調峰備用等輔助服務為主獲利轉型，為電力保供提供足夠、有效的發(fā)電能力。近年來，由于國際電煤價格持續(xù)攀升，煤電企業(yè)燃料成本大幅提高。按照一臺60萬千瓦煤電機組測算，并網(wǎng)發(fā)電虧損約70萬～100萬元/天，遠超非計劃停運考核費用，因此部分發(fā)電企業(yè)寧可延長故障搶修時間、承受考核，也不愿并網(wǎng)發(fā)電。同時，由于電煤價格上漲、項目經(jīng)營壓力大、業(yè)主投資意愿不強等因素影響，部分地區(qū)煤電發(fā)展存在“有指標、未建設”的情況，系統(tǒng)發(fā)電能力提升與用電負荷增長不匹配，加重了電力供需平衡矛盾。同時，南方區(qū)域內水電已進入深度開發(fā)階段，剩余可供開發(fā)大型水電不足，且受環(huán)保、移民及開發(fā)成本高等約束，區(qū)內水電站開發(fā)建設進程緩慢。另外，受日本福島核電事故和三代核電技術成熟度的影響，近年來國內核電核準審批和實施進度延緩，不確定性增加。
三是新能源持續(xù)快速發(fā)展，極端狀態(tài)下的電力保供和系統(tǒng)調節(jié)能力保障問題凸顯?！笆奈濉奔爸虚L期，南方區(qū)域新能源將快速發(fā)展，預計2025年新能源裝機達2億千瓦，占比達到31%；2030年新能源裝機達3億千瓦以上，在2060年碳中和進程中逐漸成為裝機、電量第一大電源。新能源“大裝機小出力”特征明顯，發(fā)電“靠天吃飯”屬性突出，“極熱無風”“晚峰無光”，對系統(tǒng)頂峰作用貢獻度較低，現(xiàn)階段對電力平衡支撐能力不足。新能源發(fā)電設備的低抗擾性、弱支撐性，對電網(wǎng)安全運行帶來挑戰(zhàn)。南方區(qū)域主力調峰電源為煤電和水電，汛期調節(jié)性能較強的水電具有防洪等綜合利用任務，調節(jié)能力受到嚴重制約，隨著風電、光伏等新能源裝機不斷增長，僅依靠常規(guī)電源調節(jié)，將無法實現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)平衡和功率調節(jié)，電網(wǎng)調峰壓力日益增大。
電網(wǎng)支撐電力保供作用顯著
電網(wǎng)連接著電源和負荷，是推動“源網(wǎng)荷儲”協(xié)同發(fā)力的關鍵環(huán)節(jié)，在西電東送、省間互濟、省內電力配置等支撐電力保供方面將發(fā)揮更加顯著的作用。
一是以西電東送高質量發(fā)展支撐東、中、南部用能地區(qū)電力供應。我國東、中部和南方地區(qū)用電需求約占70%，是用能中心區(qū)域，但70%的水力資源集中在四川、云南、西藏等西南地區(qū)，80%以上的陸上風能和太陽能資源分布在西部、北部地區(qū)，經(jīng)濟中心和能源存在逆向分布。電網(wǎng)通過安全可靠的特高壓輸變電線路連接西南水電基地、西部北部新能源基地和東中南部負荷中心，推動送受端協(xié)調發(fā)展，提升能源資源優(yōu)化配置能力。2022年，全國已建成西電東送工程72項，輸電能力達到3.2億千瓦。
二是以省區(qū)間合理聯(lián)網(wǎng)促進電力靈活互濟。不同地區(qū)之間的日用電高峰和年用電高峰時段負荷特性不同，存在錯峰效益，電源特性存在水火互濟、風光互補效益。通過電網(wǎng)互聯(lián)互通，可有效提高不同地區(qū)電力互補互濟、調劑余缺能力，緩解電力供應緊張，同時在應急情況下可以互為備用、相互支援，進一步提升極端條件下的保供電能力和事故應急處置能力。2023年5月，福建通過閩粵聯(lián)網(wǎng)工程送電廣東首次突破100萬千瓦，有效緩解了南方區(qū)域保供壓力。
三是以堅強主干網(wǎng)建設保障省區(qū)內電力供應。我國大部分地區(qū)的電力供應仍以本省區(qū)電源為主、受入外電為輔，堅強主干網(wǎng)建設在保障省區(qū)內電力供應方面發(fā)揮了關鍵作用。一方面，主干網(wǎng)的建設可以支撐大規(guī)模外來電安全接入、高效疏散和有效消納；另一方面，主干網(wǎng)的建設有利于省區(qū)內不同類型電源的大規(guī)模接入和協(xié)同互補，再通過電網(wǎng)的優(yōu)化配置作用，對接負荷中心，滿足電力供應需求。此外，堅強主干網(wǎng)向配電網(wǎng)提供可靠的電力支持，也能吸納配電網(wǎng)盈余電力，保障配電網(wǎng)供電可靠性。
四是以靈活配電網(wǎng)建設滿足多元負荷接入需求。為滿足分布式電源和各類新型負荷高比例接入需求，配電網(wǎng)有源化特征日益顯著，分布式智能電網(wǎng)快速發(fā)展。根據(jù)配電網(wǎng)應用場景多樣、功能差異等特點，推動微電網(wǎng)、交流配電網(wǎng)、直流配電網(wǎng)及交直流混合配電網(wǎng)等多種結構形式協(xié)同發(fā)展，以滿足不同電力供需要求。未來配電網(wǎng)與主電網(wǎng)實現(xiàn)電力互濟，能較大地緩解主電網(wǎng)電能傳輸壓力，實現(xiàn)對分布式能源全額消納，支持電動汽車廣泛接入，電力用戶靈活互動。
五是以電網(wǎng)數(shù)字化支撐柔性用電。未來系統(tǒng)的調節(jié)能力將難以滿足負荷側的剛性需求，必然對需求側的靈活調節(jié)提出要求，包括各種時間尺度的調節(jié)。利用先進的數(shù)字互聯(lián)技術，搭建平臺聚合儲能系統(tǒng)、可控負荷、電動汽車、分布式新能源等不同類型的柔性資源參與系統(tǒng)調節(jié)，實現(xiàn)經(jīng)濟用能、綠色用能、柔性用電。2023年7月，南方電網(wǎng)公司分布式源荷聚合服務平臺在廣東廣州、深圳、廣西柳州三地同步開展虛擬電廠多功能聯(lián)合調控，在多省區(qū)同步實現(xiàn)了調頻、直控等快速響應。
從保供視角
對加強電網(wǎng)規(guī)劃建設的思考
“雙碳”背景下，電力系統(tǒng)的不確定性將由傳統(tǒng)的需求側向供給側和需求側雙側演進，增加了保供難度。電網(wǎng)作為電力資源優(yōu)化配置的核心平臺，其形態(tài)也將由“大電網(wǎng)”向“大電網(wǎng)”與“分布式”兼容并存的格局轉變。電網(wǎng)規(guī)劃建設要與保供形勢和電網(wǎng)形態(tài)轉變相適應，在跨省跨區(qū)通道、堅強主干網(wǎng)、靈活配電網(wǎng)、數(shù)字化轉型和技術創(chuàng)新上持續(xù)發(fā)力，打造安全、可靠、綠色、高效、智能的現(xiàn)代化電網(wǎng)，支撐經(jīng)濟社會高質量發(fā)展的用電需求。
一是推動區(qū)外清潔能源送電南方區(qū)域。南方區(qū)域和港澳地區(qū)一次能源匱乏，區(qū)內非化石能源可開發(fā)潛力不足全國8%，與經(jīng)濟總量和用電總量占全國約18%之間存在較大反差，難以保障區(qū)內中長期電力供應和能源綠色轉型，迫切需要在加快區(qū)內清潔能源開發(fā)的同時，立足全國電力生產(chǎn)力優(yōu)化布局，依托西藏、西北清潔能源基地，加快實施區(qū)外清潔能源送電南方區(qū)域，滿足南方區(qū)域中長期電力供應和能源轉型需求。
二是探索開展相鄰省區(qū)靈活互濟工程。提升省間電力互濟能力有多種技術方案，既可實施兩省交界地區(qū)電源靈活送電工程，在鯉魚江A廠靈活送電廣東工程中已有成功的實踐經(jīng)驗，投資成本低、實施便利；也可新建直流背靠背工程，例如閩粵聯(lián)網(wǎng)工程。結合南方區(qū)域與周邊省區(qū)負荷、電源互補特性及聯(lián)網(wǎng)技術經(jīng)濟條件，可優(yōu)先選取互補效益顯著、投資小的相鄰省區(qū)開展靈活互濟工程研究，以此提升電力保障能力、清潔能源消納能力和緊急支撐能力。
三是打造適應保供要求的堅強主網(wǎng)架。深化南方電網(wǎng)目標網(wǎng)架研究，加快構建“合理分區(qū)、柔性互聯(lián)、安全可控、開放互濟”的南方電網(wǎng)主網(wǎng)架，打造清潔能源資源優(yōu)化配置平臺。建成“基于灣區(qū)外環(huán)的柔直互聯(lián)”廣東目標網(wǎng)架，持續(xù)優(yōu)化廣西“四橫兩縱”、云南“四橫三縱一中心”、貴州“三橫兩聯(lián)一中心”主網(wǎng)架，建成省域全覆蓋的海南500千伏數(shù)字電網(wǎng)。加快新能源富集地區(qū)送出通道建設，持續(xù)提升新能源消納能力。鞏固提升城市堅強局部電網(wǎng)，持續(xù)提升電網(wǎng)預防和抵御事故風險的能力。
四是構建滿足多元負荷接入需求的靈活配電網(wǎng)。推進城市電網(wǎng)升級，服務城市群、中心城市建設和城市更新行動，加強與城市規(guī)劃協(xié)同，做深做細配電網(wǎng)規(guī)劃，以數(shù)字技術推動配電自動化建設改造，構建強簡有序、靈活可靠、先進適用的配電網(wǎng)，滿足多元化負荷的開放接入和雙向互動，實現(xiàn)分布式新能源高效就地消納。持續(xù)推進農(nóng)村電網(wǎng)升級改造，實施鄉(xiāng)村電氣化提升工程、農(nóng)網(wǎng)鞏固提升工程，加快消除農(nóng)村電力基礎設施短板，建設現(xiàn)代化農(nóng)村電網(wǎng)。有序推進大規(guī)模分布式光伏開發(fā)，全力做好并網(wǎng)服務和消納。
五是加快電網(wǎng)數(shù)字化、智能化升級。加快數(shù)字電網(wǎng)建設，建立網(wǎng)絡信息安全防御體系，推動數(shù)據(jù)資源作為新型生產(chǎn)要素的充分流通和使用，打通源網(wǎng)荷儲各個環(huán)節(jié)信息，發(fā)電側實現(xiàn)“全面可觀、精確可測、高度可控”，電網(wǎng)側形成云邊融合的調控體系，用電側有效聚合海量可調資源支撐實時動態(tài)響應，儲能充分發(fā)揮靈活性調節(jié)資源主體作用。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2023年07期，作者雷成、董楠、梁宇、聶金峰、吳煜文、陳澤興均供職于南方電網(wǎng)能源發(fā)展研究院
