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如何经济合理地解决中国尖峰电力短缺问题

来源: 中国电力新闻网      日期:20.06.28

如何经济合理地解决中国尖峰电力短缺问题

袁家海 张浩楠

华北电力大学

  “十三五”期间,我国用电需求结构中三产和居民消费比重的不断增加,二者的时段性需求模式使得电力负荷特性恶化,主要表现为用电峰谷差拉大、尖峰负荷拔高且短暂、平均负荷率降低。尤其是用户侧空调负荷的大规模集中开启会使得用电负荷瞬时爬高,使得负荷曲线尖峰化,例如,2019年夏季,北京和山东的空调负荷占电网最大负荷的比重分别达到45%和31%,这对我国以煤电为主的电力系统的调度运行提出巨大挑战。

  2019年,我国的电力装机总量高达20.1亿千瓦,其中火电机组11.9亿千瓦,而各省最大用电负荷的总和为11.06亿千瓦,这说明尖峰电力缺口并非是电力装机与用电负荷之间数量差异导致的,其根源是中国电力系统结构性问题——基础电源过多、尖峰资源不足。我国电价机制带有“计划”色彩,难以反映出电能的商品属性和稀缺价值,在缺乏足够高昂、敏感的电价激励的情况下,没有利润空间也就难以调动尖峰资源的投资积极性;反观基荷电源,可以获得较高的利用小时数,其发电成本往往低于所给的电价,度电利润较小但总体盈利空间依然很可观,从而吸引了大量的基荷电源投资。于是,大量的基荷电源项目涌入市场,但基荷发电空间有限,很多机组被迫转为腰荷电源(在计划市场中则体现为机组平均分配的发电小时数减少),盈利空间受损。即便如此,当前依然有大量的在投、在建的煤电机组,而尖峰资源却无人问津,造成了“全年富电量、短时缺电力”的结构性矛盾局面。

  2020年政府工作报告和“十四五”电力规划工作启动会议都强调了进一步提升电力供应安全保障能力的重要性。尖峰电力是我国电力供应的薄弱环节,虽然我国电力装机容量不断扩大,但电力结构性矛盾的存在会使得尖峰电力短缺问题难以解决或者需要付出极大的代价,这会严重影响我国的电力供应安全。我国实际情况是,充足的电力装机容量并不能很好地供应短时尖峰电力需求,一味地新增电源装机只会适得其反,那如何才能经济合理地解决我国尖峰电力缺口问题呢?其关键在于,要从电力系统的整体角度出发,明确各类电力资源的系统功能定位,确定电力系统中分别对应不同等级用电负荷的电力资源经济组合,优化电力供应结构,才能在根源上解决电力缺口问题。

  山东省是当前中国电力结构和供需矛盾(即基础负荷供应充足甚至过剩、尖峰负荷供应短缺)最为典型的代表,其电力供应结构优化和电力资源功能定位调整对于解决全国多个省份电力缺口问题有很好的参考价值。以山东为例,电力资源充裕度经济性排序结果为:尖峰资源则由延寿煤电和需求响应来满足(发电侧储能可在成本进一步下降后纳入),延寿煤电(折旧和还本付息已完成的30万千瓦及以下合规机组)、抽水蓄能和气电作为高峰电源,大型水电、跨区输电、60万千瓦以下煤电机组作为腰荷电源,核电、60万千瓦及以上煤电机组作为基荷电源。假设存在持续时间100小时的500万千瓦尖峰负荷缺口,“需求响应(270万千瓦,最大负荷的3%)+延寿煤电(230万千瓦)”方案的年化成本最低,为3.25亿元;“新建燃煤机组5?100万千瓦”方案的年化成本最高,为17.55亿元,每年造成14.3亿元的浪费。可见,新建大型煤电机组来满足尖峰负荷供应是极其不经济的,而需求响应是满足短时尖峰负荷需求的首选资源,浙江、江苏、广东、山东等省份已开展需求响应实践,并取得了良好的效果;当尖峰负荷持续时间延长,“需求响应+延寿煤电”的供应方式更为经济合理。

  以保障电力供应安全为借口建设煤电,实际上是对各类资源的电力价值的认识不清晰。煤电是支撑基础用电负荷的主力电源,但在基础用电负荷水平下降、大量煤电产能闲置的情况下,继续建设煤电机组会加重电力系统的容量冗余,而新建的煤电机组用于解决尖峰电力缺口问题是极其不经济的,会造成极大的社会资源浪费;对符合条件的老旧机组进行延寿处理,既可以缓解煤电过剩问题,也可以提供尖峰电力服务。因此,中国煤电未来发展的重心不再是装机规模的增长,而是挖掘现有机组的容量价值。

  以用户侧空调负荷为代表的需求响应无须大量的前期投资,对于平衡尖峰电力供需有很好的响应能力,随着可再生能源的大规模并网和负荷峰谷差拉大,传统的源、网规划以及电网运行调度模式使得电力系统建设运行成本增大,需求响应措施可以减少电力系统安全稳定经济运行投入。因而,“十四五”期间重视尖峰资源的发展,将需求响应纳入区域电力规划,利用峰谷电价挖掘居民侧的电力资源,强化电力供应安全保障能力。

  受疫情影响,经济“休克”和用电需求增长放缓,短期内负荷短缺可能不会很严峻,但要防范部分地区高温时段空调负荷瞬时爬升造成的尖峰负荷短缺;随着社会生产恢复、新基建提振电力消费、经济增长向服务业转轨和多元化用电需求增长,“十四五”需要做好应对期间可能会出现负荷峰谷差拉大、尖峰负荷短缺加剧情况的准备。“十四五”是电力低碳发展的战略“窗口期”,面临更为复杂的国内外发展形势,要重新审视电力需求增长,考虑可能出现的电力消费结构(二产比重进一步下降、三产和居民消费比重显著增加)、用电负荷特性(负荷峰谷差进一步拉大)、电力资源功能(电源-电网-需求侧-储能从孤立到协同)等的变化,制定电力发展目标和路径。“十四五”电力规划应从电力系统结构性调整入手来解决电力供应安全问题,明确现有电力资源的功能定位,利用市场机制引导资源配置来“补短板”,改变单纯注重依靠增加能源供应来满足需求增长的传统观念,将节能和提高需求终端资源利用效率作为替代资源,以更为经济的方式满足同样的电力服务,而不是一味地建设电源容量尤其是已经过剩的煤电来满足新时期的用电负荷需求。

责任编辑:周小博  投稿邮箱:网上投稿

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