從電網規(guī)劃視角看電力供需

　　2023年，全球能源供應短缺持續(xù)蔓延，國際能源供需形勢依然錯綜復雜，國內經濟恢復發(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)建設的背景下，我國能源安全與供需平衡仍面臨較大考驗。

　　電力供需矛盾對我國電網規(guī)劃布局提出了新的要求，迫切需要加強電網主網架和配電網建設，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，以及應對極端天氣等突發(fā)因素的抗風險能力。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，提前做好電網規(guī)劃，有效應對各類風險沖擊，防范潛在問題的發(fā)生。

　　我國電力供需現狀和特點

　　目前我國電力供需不平衡存在以下主要特點：

　　我國電力投資和建設取得長足發(fā)展，裝機容量不斷提高，但隨著國民經濟持續(xù)增長、疫情后居民消費穩(wěn)定恢復，經濟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、華中等負荷中心。

　　極端天氣引起供需不平衡。2022年7、8月，我國出現了近幾十年來持續(xù)時間最長、影響范圍最廣的極端高溫少雨天氣，疊加經濟恢復增長，拉動用電負荷快速增長，全國有21個省級電網用電負荷創(chuàng)新高，華東、華中區(qū)域電力保供形勢嚴峻，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，通過示范工程引領發(fā)展，加快實施可再生能源的替代工程，持續(xù)加強新能源電力消納和跨區(qū)輸送能力建設，有序推進風電、光伏發(fā)電的集中式開發(fā)，積極推進多能互補的清潔能源基地建設，促進可再生能源高比例、高質量、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，實現新能源電力全局優(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)質而豐富的太陽能和風能資源，2022年12月14日中共中央國務院印發(fā)《擴大內需戰(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，建設多能互補的清潔能源基地，以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點加快建設大型風電、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)籌推進藏東南等水風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相對滯后、配套電源調峰能力弱、外送電源和電網建設不協調等問題，這些都是清潔電力大規(guī)模外送的掣肘因素，在建設新型電力系統(tǒng)過程中亟需補強。

　　我國特高壓工程規(guī)劃現狀

　　為解決新能源大基地送出問題，加大跨區(qū)外送能力建設成為必然。光伏、風電等裝機量持續(xù)攀升和大型新能源基地開發(fā)，對構建特高壓直流聯合外送系統(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，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，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，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，國家電網公司規(guī)劃建設特高壓線路“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呈逆向分布的基本國情以及區(qū)域間水火互補、豐枯互濟聯網效益且彼此為鄰的地理特點，我國特高壓電網仍存在薄弱區(qū)域，如“三華”與東北、西北與川渝藏間聯系相對薄弱，西部和北部清潔能源外送能力有待加強，未來需在重點區(qū)域特高壓工程建設方面加快布局與建設。

　　從電網規(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構性矛盾

　　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，這種負荷中心遠離資源中心的現狀需要通過特高壓等方式解決。同時，我國電力供應以煤電為主，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)正常經營帶來極大的壓力，進而影響到煤電機組的正常運行。在嚴重的情況下煤電機組發(fā)不起電，有裝機、無出力，會給電力供需平衡帶來極大的影響。

　　風、光等新能源接入給電力實時平衡帶來不確定性

　　隨著新能源裝機容量的快速增長，新能源接入對大電網供需平衡的影響越來越值得關注。風光等新能源具有隨機性、波動性、間歇性等特點，其出力往往與負荷曲線波動的趨勢相背離，即在負荷高峰時出力低，在負荷低谷時出力高。需要備用大量常規(guī)的火電機組為新能源調峰，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達到12.13億千瓦，占全國發(fā)電總裝機的47.3%，其中風電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，需要備用的調峰機組容量也越來越大，保持電力供需平衡的難度也越來越大。當出現極端天氣帶來風機、光伏出力極低甚至為零的情況下，可能因為備用機組容量不足導致系統(tǒng)供需失衡。

　　電網主網架布局不夠完善，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)還未建立堅強的互補互濟電網，2022年夏季極端高溫天氣疊加降水少、用電負荷大等因素，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)出現較大規(guī)模的“用電荒”。

　　局部地區(qū)配網結構薄弱

　　目前，我國很多地區(qū)的配電網存在電力規(guī)劃不到位、建設滯后等問題，不能滿足高峰時期用電需求，在老舊城區(qū)、偏遠地區(qū)和發(fā)展過快超出規(guī)劃預期的地方，這種情況表現得尤為突出。主要有以下幾方面問題：一是配網規(guī)劃與城市規(guī)劃沒有進行緊密的聯系，以及城市園區(qū)的建設、拆遷等不確定性因素給電網的負荷預測造成了一定的困難，容易引起電網負荷不平衡、電網與社區(qū)建設不匹配等問題;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,負荷逐漸變大,有的分支線所掛的配電變壓器達十多臺，負荷容量較大，在運行中經常發(fā)生支線過負荷，引起停電故障;三是配網設備不合理，在配電網中存在著劣質絕緣子、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)展逐步向農村轉移，農村對電網的需要也在不斷加大，農網線路接線基本是單電源樹狀結構，且線路開關數量少，線路保護設備簡陋，設備老化嚴重。

　　電網規(guī)劃建議

　　堅持系統(tǒng)觀念，科學謀劃。電力建設發(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)運行中存在的突出問題，從行業(yè)全局來統(tǒng)籌協調已建發(fā)電設施的合理運行問題。一是統(tǒng)籌考慮各類電源中長期規(guī)劃、網源規(guī)劃及電力行業(yè)內部產業(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)劃頂層設計，推動電力規(guī)劃從供應側、輸電網向配網側、用戶端延伸;二是強化電力統(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)劃研究協作體系和滾動調整機制，真正做到各類電源之間、電源電網之間相協調，區(qū)域布局及項目與消納市場、配套電網以及調峰電源相統(tǒng)籌，健全國家規(guī)劃剛性實施機制;三是根據“十四五”電力規(guī)劃中長期電力發(fā)展目標，在特高壓電網、城農網建設與改造、智能電網等方面，謀劃一批符合電力行業(yè)長遠發(fā)展的重大項目儲備。

　　加快電網規(guī)劃投資建設。一是加快推進跨省跨區(qū)特高壓輸電工程規(guī)劃建設，解決電網發(fā)展結構性問題，完善區(qū)域500千伏和750千伏主干網架，提高電網整體供電能力特別是跨省跨區(qū)支援能力，強化電網骨干網架，提升跨省輸送能力，充分利用好現有跨省跨區(qū)電網，擴大跨省跨區(qū)電量支援調配，最大限度地利用各區(qū)域電力結構特點，錯峰緩解各省電力緊張局面，推動建立跨省跨區(qū)備用輔助服務市場，強化跨省跨區(qū)交易組織保障，充分應用跨區(qū)跨省輸電通道能力，優(yōu)化電網運行方式，強化電網風險預控，密切跟蹤經濟走勢、電力需求、天氣變化，合理安排電網運行方式，加強電網運行方式和電力電量平衡協調;二是加強各級電網建設，提高配電網和農村電網發(fā)展質量，提高電網接納和優(yōu)化配置多種能源的能力，滿足多元用戶供需互動，支撐經濟結構調整、動能轉換、區(qū)域協同，切實加強配電網建設，暢通供電“最后一公里”;三是解決電網兩頭薄弱問題，加強新能源與電網、新能源與調峰電源的統(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工程同步規(guī)劃、同步投產的有效機制，提升電網接納新能源的能力。

　　加快“三華”、川渝、東北等區(qū)域特高壓工程建設。根據中電聯電力供需報告，預計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網，形成東部同步電網，將西北與川、渝、藏通過特高壓交流聯網，形成西部同步電網，全國形成東部、西部、南方3個同步電網。采用特高壓工程將西部能源基地電力直送華中負荷中心，滿足華中經濟發(fā)展及負荷增長需求。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，形成互補互濟的開發(fā)格局，促進西北地區(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，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、電網條件、負荷水平等因素優(yōu)化可再生能源項目開發(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，風電和光伏發(fā)電進一步向中東部地區(qū)和南方地區(qū)優(yōu)化布局，在東部地區(qū)建立多能互補能源體系，在西部北部地區(qū)加大風能、太陽能資源規(guī)?；⒓s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，有效發(fā)揮大電網綜合平衡能力，促進新能源發(fā)電消納。

　　優(yōu)化能源結構，推進能源多元開發(fā)、多能互補。豐富不同種類能源的供應，發(fā)揮煤電與新能源發(fā)電的特性互補優(yōu)勢、調劑余缺。加強風電、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，協調推進新能源開發(fā)與配套網源建設，確保新能源能并能發(fā)，保障大規(guī)模新能源消納，實現大范圍資源優(yōu)化配置。

　　提高系統(tǒng)應急保障能力。加強源網荷儲協同互動，對電力柔性負荷進行策略引導和集中控制，充分利用用戶側資源，化解短時電力供需矛盾。推進多元化儲能技術研發(fā)與應用，優(yōu)化儲能布局場景，推動獨立儲能發(fā)揮調節(jié)作用。通過源網荷儲協同互動的整體解決方案，增強電網柔性調節(jié)能力，提升對特大自然災害、事故災難等極端情況的承受和恢復能力。

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