從電網(wǎng)規(guī)劃視角看電力供需

　　2023年，全球能源供應(yīng)短缺持續(xù)蔓延，國際能源供需形勢依然錯綜復(fù)雜，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)恢復(fù)發(fā)展帶動能源需求穩(wěn)定增長，區(qū)域性、時段性能源供需矛盾依然存在。在推動新型電力系統(tǒng)建設(shè)的背景下，我國能源安全與供需平衡仍面臨較大考驗(yàn)。

　　電力供需矛盾對我國電網(wǎng)規(guī)劃布局提出了新的要求，迫切需要加強(qiáng)電網(wǎng)主網(wǎng)架和配電網(wǎng)建設(shè)，提高跨區(qū)域電力輸送能力和大型清潔能源基地外送能力，以及應(yīng)對極端天氣等突發(fā)因素的抗風(fēng)險能力。面對電力供需緊張，必須立足我國能源資源稟賦，統(tǒng)籌發(fā)展與安全、統(tǒng)籌保供與轉(zhuǎn)型，警惕極端天氣、地緣政治等“黑天鵝”因素引起的電力供需緊張，提前做好電網(wǎng)規(guī)劃，有效應(yīng)對各類風(fēng)險沖擊，防范潛在問題的發(fā)生。

　　我國電力供需現(xiàn)狀和特點(diǎn)

　　目前我國電力供需不平衡存在以下主要特點(diǎn)：

　　我國電力投資和建設(shè)取得長足發(fā)展，裝機(jī)容量不斷提高，但隨著國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長、疫情后居民消費(fèi)穩(wěn)定恢復(fù)，經(jīng)濟(jì)社會對于電力需求增長不斷加快，整體上，我國電力供需仍處于緊平衡狀態(tài)。

　　電力需求與供給間存在局部不平衡的矛盾。我國資源分布與需求存在逆向分布，東部、中部地區(qū)用電需求較大，但能源資源比較匱乏，西部地區(qū)用電需求較小，而能源資源比較豐富，因此造成了“東部缺電，西部窩電”的問題。

　　電力供需存在季節(jié)性不平衡問題。我國夏季和冬季的用電量處于高位運(yùn)行，迎峰度夏期間，華東、華中等區(qū)域供需偏緊，迎峰度冬期間，華東、華中、華北等區(qū)域電力供需緊張。由于輸電容量限制，迎峰度夏、度冬期間，西部的電量難以送到華東、華中等負(fù)荷中心。

　　極端天氣引起供需不平衡。2022年7、8月，我國出現(xiàn)了近幾十年來持續(xù)時間最長、影響范圍最廣的極端高溫少雨天氣，疊加經(jīng)濟(jì)恢復(fù)增長，拉動用電負(fù)荷快速增長，全國有21個省級電網(wǎng)用電負(fù)荷創(chuàng)新高，華東、華中區(qū)域電力保供形勢嚴(yán)峻，浙江、江蘇、安徽、四川、重慶、湖北等地區(qū)電力供需形勢緊張。

　　我國清潔能源基地布局

　　“十四五”期間我國將重點(diǎn)打造冀北、松遼、新疆等“九大清潔能源基地”和福建、浙江等“五大海上風(fēng)電基地”，以大型清潔能源基地為重要抓手，通過重大基地支撐發(fā)展，通過示范工程引領(lǐng)發(fā)展，加快實(shí)施可再生能源的替代工程，持續(xù)加強(qiáng)新能源電力消納和跨區(qū)輸送能力建設(shè)，有序推進(jìn)風(fēng)電、光伏發(fā)電的集中式開發(fā)，積極推進(jìn)多能互補(bǔ)的清潔能源基地建設(shè)，促進(jìn)可再生能源高比例、高質(zhì)量、低成本、市場化發(fā)展。在西部、北部等新能源資源富集地區(qū)，科學(xué)規(guī)劃、布局一批以新能源為主的電源基地和電力輸送通道，實(shí)現(xiàn)新能源電力全局優(yōu)化配置。

　　除以上清潔能源基地布局外，“沙戈荒”“藏東南”等清潔能源基地開發(fā)也是重要發(fā)展方向。我國西部、北部地區(qū)的沙漠戈壁荒漠地區(qū)擁有優(yōu)質(zhì)而豐富的太陽能和風(fēng)能資源，2022年12月14日中共中央國務(wù)院印發(fā)《擴(kuò)大內(nèi)需戰(zhàn)略規(guī)劃綱要(2022～2035年)》，明確指出要大幅提高清潔能源利用水平，建設(shè)多能互補(bǔ)的清潔能源基地，以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點(diǎn)加快建設(shè)大型風(fēng)電、光伏基地;藏東南地區(qū)水電、光伏資源稟賦優(yōu)異，是未來西藏清潔能源基地開發(fā)的重點(diǎn)地區(qū)，2022年6月，我國發(fā)布了《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》，統(tǒng)籌推進(jìn)藏東南等水風(fēng)光綜合基地一體化開發(fā)。

　　我國部分清潔能源基地存在電力外送通道建設(shè)相對滯后、配套電源調(diào)峰能力弱、外送電源和電網(wǎng)建設(shè)不協(xié)調(diào)等問題，這些都是清潔電力大規(guī)模外送的掣肘因素，在建設(shè)新型電力系統(tǒng)過程中亟需補(bǔ)強(qiáng)。

　　我國特高壓工程規(guī)劃現(xiàn)狀

　　為解決新能源大基地送出問題，加大跨區(qū)外送能力建設(shè)成為必然。光伏、風(fēng)電等裝機(jī)量持續(xù)攀升和大型新能源基地開發(fā)，對構(gòu)建特高壓直流聯(lián)合外送系統(tǒng)提出了迫切需求。

　　截至2021年底，我國已建成特高壓直流工程17項(xiàng)，輸電容量合計約1.4億千瓦，線路長度約3萬千米，建成特高壓交流工程15項(xiàng)，線路長度約1.4萬千米，形成“17直15交”格局，覆蓋我國七個區(qū)域電網(wǎng)，為大規(guī)模開發(fā)西部大型能源基地外送創(chuàng)造了條件。“十四五”期間，國家電網(wǎng)公司規(guī)劃建設(shè)特高壓線路“24交14直”，涉及線路3萬余千米。

　　考慮我國能源資源與能源消費(fèi)呈逆向分布的基本國情以及區(qū)域間水火互補(bǔ)、豐枯互濟(jì)聯(lián)網(wǎng)效益且彼此為鄰的地理特點(diǎn)，我國特高壓電網(wǎng)仍存在薄弱區(qū)域，如“三華”與東北、西北與川渝藏間聯(lián)系相對薄弱，西部和北部清潔能源外送能力有待加強(qiáng)，未來需在重點(diǎn)區(qū)域特高壓工程建設(shè)方面加快布局與建設(shè)。

　　從電網(wǎng)規(guī)劃視角分析我國電力供需不平衡原因

　　區(qū)域能源分配不均衡的結(jié)構(gòu)性矛盾

　　我國中東部地區(qū)用電需求大，能源資源較為匱乏，西部用電需求小，但能源資源豐富，這種負(fù)荷中心遠(yuǎn)離資源中心的現(xiàn)狀需要通過特高壓等方式解決。同時，我國電力供應(yīng)以煤電為主，上游煤炭價格大幅度上漲，煤電成本大幅度增加，給煤電企業(yè)正常經(jīng)營帶來極大的壓力，進(jìn)而影響到煤電機(jī)組的正常運(yùn)行。在嚴(yán)重的情況下煤電機(jī)組發(fā)不起電，有裝機(jī)、無出力，會給電力供需平衡帶來極大的影響。

　　風(fēng)、光等新能源接入給電力實(shí)時平衡帶來不確定性

　　隨著新能源裝機(jī)容量的快速增長，新能源接入對大電網(wǎng)供需平衡的影響越來越值得關(guān)注。風(fēng)光等新能源具有隨機(jī)性、波動性、間歇性等特點(diǎn)，其出力往往與負(fù)荷曲線波動的趨勢相背離，即在負(fù)荷高峰時出力低，在負(fù)荷低谷時出力高。需要備用大量常規(guī)的火電機(jī)組為新能源調(diào)峰，以對沖其波動帶來的不平衡。截至2022年底，我國可再生能源裝機(jī)達(dá)到12.13億千瓦，占全國發(fā)電總裝機(jī)的47.3%，其中風(fēng)電3.65億千瓦、太陽能發(fā)電3.93億千瓦。隨著新能源在系統(tǒng)中比例越來越大，需要備用的調(diào)峰機(jī)組容量也越來越大，保持電力供需平衡的難度也越來越大。當(dāng)出現(xiàn)極端天氣帶來風(fēng)機(jī)、光伏出力極低甚至為零的情況下，可能因?yàn)閭溆脵C(jī)組容量不足導(dǎo)致系統(tǒng)供需失衡。

　　電網(wǎng)主網(wǎng)架布局不夠完善，跨省輸送能力不足

　　我國已建成的特高壓輸電線路讓“西電東送”能力大大提升，但在局部區(qū)域的布局仍不完善。以川渝地區(qū)為例，成渝地區(qū)與周邊地區(qū)還未建立堅強(qiáng)的互補(bǔ)互濟(jì)電網(wǎng)，2022年夏季極端高溫天氣疊加降水少、用電負(fù)荷大等因素，引起川渝地區(qū)供電不足，其他區(qū)域電力難以送入，造成川渝地區(qū)出現(xiàn)較大規(guī)模的“用電荒”。

　　局部地區(qū)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱

　　目前，我國很多地區(qū)的配電網(wǎng)存在電力規(guī)劃不到位、建設(shè)滯后等問題，不能滿足高峰時期用電需求，在老舊城區(qū)、偏遠(yuǎn)地區(qū)和發(fā)展過快超出規(guī)劃預(yù)期的地方，這種情況表現(xiàn)得尤為突出。主要有以下幾方面問題：一是配網(wǎng)規(guī)劃與城市規(guī)劃沒有進(jìn)行緊密的聯(lián)系，以及城市園區(qū)的建設(shè)、拆遷等不確定性因素給電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測造成了一定的困難，容易引起電網(wǎng)負(fù)荷不平衡、電網(wǎng)與社區(qū)建設(shè)不匹配等問題;二是隨著用戶的發(fā)展，分支線路逐漸延長，所接配電變壓器逐漸增多,負(fù)荷逐漸變大,有的分支線所掛的配電變壓器達(dá)十多臺，負(fù)荷容量較大，在運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生支線過負(fù)荷，引起停電故障;三是配網(wǎng)設(shè)備不合理，在配電網(wǎng)中存在著劣質(zhì)絕緣子、穿墻套管，在各種過電壓的作用下會發(fā)生擊穿，造成線路故障;四是隨著工業(yè)發(fā)展逐步向農(nóng)村轉(zhuǎn)移，農(nóng)村對電網(wǎng)的需要也在不斷加大，農(nóng)網(wǎng)線路接線基本是單電源樹狀結(jié)構(gòu)，且線路開關(guān)數(shù)量少，線路保護(hù)設(shè)備簡陋，設(shè)備老化嚴(yán)重。

　　電網(wǎng)規(guī)劃建議

　　堅持系統(tǒng)觀念，科學(xué)謀劃。電力建設(shè)發(fā)展具有較長的周期性和路徑依賴，要加快解決電力系統(tǒng)運(yùn)行中存在的突出問題，從行業(yè)全局來統(tǒng)籌協(xié)調(diào)已建發(fā)電設(shè)施的合理運(yùn)行問題。一是統(tǒng)籌考慮各類電源中長期規(guī)劃、網(wǎng)源規(guī)劃及電力行業(yè)內(nèi)部產(chǎn)業(yè)鏈條的緊密接續(xù)，將國家清潔能源戰(zhàn)略更好地融入電力規(guī)劃頂層設(shè)計，推動電力規(guī)劃從供應(yīng)側(cè)、輸電網(wǎng)向配網(wǎng)側(cè)、用戶端延伸;二是強(qiáng)化電力統(tǒng)一規(guī)劃，建立健全政府電力規(guī)劃管理體系，完善電力規(guī)劃研究協(xié)作體系和滾動調(diào)整機(jī)制，真正做到各類電源之間、電源電網(wǎng)之間相協(xié)調(diào)，區(qū)域布局及項(xiàng)目與消納市場、配套電網(wǎng)以及調(diào)峰電源相統(tǒng)籌，健全國家規(guī)劃剛性實(shí)施機(jī)制;三是根據(jù)“十四五”電力規(guī)劃中長期電力發(fā)展目標(biāo)，在特高壓電網(wǎng)、城農(nóng)網(wǎng)建設(shè)與改造、智能電網(wǎng)等方面，謀劃一批符合電力行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的重大項(xiàng)目儲備。

　　加快電網(wǎng)規(guī)劃投資建設(shè)。一是加快推進(jìn)跨省跨區(qū)特高壓輸電工程規(guī)劃建設(shè)，解決電網(wǎng)發(fā)展結(jié)構(gòu)性問題，完善區(qū)域500千伏和750千伏主干網(wǎng)架，提高電網(wǎng)整體供電能力特別是跨省跨區(qū)支援能力，強(qiáng)化電網(wǎng)骨干網(wǎng)架，提升跨省輸送能力，充分利用好現(xiàn)有跨省跨區(qū)電網(wǎng)，擴(kuò)大跨省跨區(qū)電量支援調(diào)配，最大限度地利用各區(qū)域電力結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，錯峰緩解各省電力緊張局面，推動建立跨省跨區(qū)備用輔助服務(wù)市場，強(qiáng)化跨省跨區(qū)交易組織保障，充分應(yīng)用跨區(qū)跨省輸電通道能力，優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行方式，強(qiáng)化電網(wǎng)風(fēng)險預(yù)控，密切跟蹤經(jīng)濟(jì)走勢、電力需求、天氣變化，合理安排電網(wǎng)運(yùn)行方式，加強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行方式和電力電量平衡協(xié)調(diào);二是加強(qiáng)各級電網(wǎng)建設(shè)，提高配電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)發(fā)展質(zhì)量，提高電網(wǎng)接納和優(yōu)化配置多種能源的能力，滿足多元用戶供需互動，支撐經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、動能轉(zhuǎn)換、區(qū)域協(xié)同，切實(shí)加強(qiáng)配電網(wǎng)建設(shè)，暢通供電“最后一公里”;三是解決電網(wǎng)兩頭薄弱問題，加強(qiáng)新能源與電網(wǎng)、新能源與調(diào)峰電源的統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)籌新能源開發(fā)與市場需求，建立新能源基地與電網(wǎng)工程同步規(guī)劃、同步投產(chǎn)的有效機(jī)制，提升電網(wǎng)接納新能源的能力。

　　加快“三華”、川渝、東北等區(qū)域特高壓工程建設(shè)。根據(jù)中電聯(lián)電力供需報告，預(yù)計2023年迎峰度夏期間，華東、華中、南方區(qū)域電力供需形勢偏緊;迎峰度冬期間，華東、華中、南方、西北區(qū)域電力供需偏緊。華中地區(qū)崛起勢頭正勁，能源需求旺盛，增長潛力很大，預(yù)計“十四五”期間華中地區(qū)局部時段存在一定的能源缺口。建議未來加快“三華”與東北通過特高壓交流聯(lián)網(wǎng)，形成東部同步電網(wǎng)，將西北與川、渝、藏通過特高壓交流聯(lián)網(wǎng)，形成西部同步電網(wǎng)，全國形成東部、西部、南方3個同步電網(wǎng)。采用特高壓工程將西部能源基地電力直送華中負(fù)荷中心，滿足華中經(jīng)濟(jì)發(fā)展及負(fù)荷增長需求。成渝地區(qū)通過白鶴灘、烏東德等電站往東部地區(qū)輸送的是水電，考慮到水電存在的季節(jié)性問題，為保證川渝地區(qū)電力供應(yīng)穩(wěn)定，建議在川渝地區(qū)與寧夏、甘肅、青海、新疆等西北地區(qū)建立特高壓輸電通道，形成互補(bǔ)互濟(jì)的開發(fā)格局，促進(jìn)西北地區(qū)可再生能源的發(fā)展。

　　加快清潔能源基地外送電通道建設(shè)，提高新能源外送規(guī)模和消納能力。因地制宜發(fā)展新能源，綜合各地資源條件、電網(wǎng)條件、負(fù)荷水平等因素優(yōu)化可再生能源項(xiàng)目開發(fā)時序，堅持集中式和分布式并舉開發(fā)新能源。持續(xù)優(yōu)化新能源發(fā)展布局，風(fēng)電和光伏發(fā)電進(jìn)一步向中東部地區(qū)和南方地區(qū)優(yōu)化布局，在東部地區(qū)建立多能互補(bǔ)能源體系，在西部北部地區(qū)加大風(fēng)能、太陽能資源規(guī)模化、集約化開發(fā)力度。盡快提出云南、四川和“三北”地區(qū)可再生能源基地的跨省區(qū)消納輸電通道方案，加大西部、北部富余電力送出力度。加快跨省跨區(qū)電力通道的建設(shè)，有效發(fā)揮大電網(wǎng)綜合平衡能力，促進(jìn)新能源發(fā)電消納。

　　優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，推進(jìn)能源多元開發(fā)、多能互補(bǔ)。豐富不同種類能源的供應(yīng)，發(fā)揮煤電與新能源發(fā)電的特性互補(bǔ)優(yōu)勢、調(diào)劑余缺。加強(qiáng)風(fēng)電、太陽能等新能源發(fā)電的統(tǒng)籌規(guī)劃，積極安全有序發(fā)展核電，協(xié)調(diào)推進(jìn)新能源開發(fā)與配套網(wǎng)源建設(shè)，確保新能源能并能發(fā)，保障大規(guī)模新能源消納，實(shí)現(xiàn)大范圍資源優(yōu)化配置。

　　提高系統(tǒng)應(yīng)急保障能力。加強(qiáng)源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動，對電力柔性負(fù)荷進(jìn)行策略引導(dǎo)和集中控制，充分利用用戶側(cè)資源，化解短時電力供需矛盾。推進(jìn)多元化儲能技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，優(yōu)化儲能布局場景，推動獨(dú)立儲能發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。通過源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動的整體解決方案，增強(qiáng)電網(wǎng)柔性調(diào)節(jié)能力，提升對特大自然災(zāi)害、事故災(zāi)難等極端情況的承受和恢復(fù)能力。

　　本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2023年02期，王光達(dá)、楊彪、張琛供職于國網(wǎng)能源研究院有限公司