极端天气下的电力保供:先挤“海绵”,再谈煤电

2022-08-30 作者: 黄辉

本文原载于财新网,经授权转载,作者系NRDC气候与能源项目主管黄辉和北京大学能源研究院特聘研究员杨富强 。

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最近四川省内多地降雨,用电紧张局面得到缓解,大工业也将逐步恢复正常用电。此次四川缺电的直接原因是供需的严重失衡。持续高温导致用电需求激增,最高负荷同比增长25%。曾是丰水期的7、8月份出现来水严重不足,导致水电减发50%,电力供给骤降。还有一个因素就是四川依然需要外送一部分电力。四川是中国第一水电外送大省,承担着“西电东送”的责任,三分之一水电送往江浙沪等地区,并不参与本地供应。所以,就算是省内缺电也不能优先消纳,而是需要履约外送。 

此次四川缺电再次敲响警钟:极端天气下如何保障电力供应安全?因为气候变化,预计高温、暴雨等极端天气将更频繁地发生,未来短时电力供需失衡的概率将增大。此外,为应对气候变化,我们需要加快发展可再生能源,但可再生能源发电的波动和间歇特性势必给电力的可靠供应带来巨大挑战。在极端天气频发叠加可再生能源供电波动的情况下,一方面,需要考虑如何更好地挤“海绵”,即挖掘现有资源的潜力做好电力供应;另一方面,还需要调整全时段100%保供的预期,建立“容灾”思维,通过省间协同需求响应等方式适当削减尖峰负荷需求,将成为应对极端天气的必要策略。

近忧如何缓解? 

此次四川电力供应告急,政府及相关电力企业迅速采取措施开展保供工作。通过安排有序用电,最大负荷削减了25%左右。省内火电厂满发尽发,陕西等地入川输电通道满载送电,多省调度应急电源车入川,这些方式都有效提高了供电能力。在可用措施“尽出”的情况下,如何再挤“海绵”?短期内通过增加基础设施来解决缺电问题显然是不现实的。为缓解四川电力供应缺口,还可以考虑的增量就是外送电部分。若能留用部分外输电力,无疑可以满足一部分用电缺口。《四川省“十四五”电力发展规划》提到,“统筹好水电自用与外送,积极争取国家支持适当增加特高压直流外送大型水电电源枯期留存四川电量”以及“通过实现四川跨区外送通道“水风光一体化”,增加新能源外送置换出部分水电留川使用”,这意味着四川与多省之间电力输送机制的重塑。不仅是四川,湖北、云南等水电大省都面临相似的问题。这些外送电是国家战略以及省份之间的中长期协议约定,协调难度较大,需要市场和政府的共同发力,包括地方的自主协调以及中央的统筹协调: 

1. 有效市场。进一步优化电力交易机制,纳入特高压通道送端电源参与省间省内交易,扩大现货市场规模。如果价格足够体现价值、反映分时电力的稀缺程度,用户就可以按需报价购买。通过市场对电量进行有效配置,买卖双方也不太能起争议。以四川为例,在紧缺时段电价上涨,用户就可以根据自身需求买到现在的外送电。在四川缺电力的情况下,将电力卖给本地市场可能要比卖往华东等地划算,输电成本也相对较低。 

2. 地方自主协调。建立健全省间更加灵活的应急调配机制。在送受两端的一方已出现严重缺电、另一方还存有富余供电容量和需求响应空间的情况下,可以考虑通过设计更加完善的省间应急响应协同政策,激发“富余”地区的自身供给和需求响应潜力,如关闭景观用电、广告灯箱和非安全照明设施等,为缺电一方留出供电空间,缓解严重限电局面。 

3. 中央统筹协调。当极端天气事件持续发生或者范围扩大时,如出现市场失灵及送受两端协调困难的情况,就需要中央来统筹协调,促成兼顾送受两端相对平衡的发用电方案。 

远虑如何筹划? 

四川电力告急引发业内讨论,一种意见是增加煤电。尽管这种方式能够快速解决保供问题,但为了应对短时极端事件而上马新煤电项目,将导致这些煤电机组长期闲置以及碳排放增加,引发资产沉没、电价上涨、低碳转型难度加大等诸多后遗症,这笔账是否划算?谁来买单?无论是从应对气候变化、实现“双碳”目标的角度,还是从投资回报的角度,新增煤电都应该是最后的选项:先挤“海绵“,再谈煤电。 

这里的“海绵“就是采用更低碳与经济的工具和措施。优先集散并举发展清洁能源,加强需求侧管理,优化省间电力互济,发展低碳灵活性和应急资源等。确实无法满足需求时,才按需适度安排煤电建设: 

1. 进一步提高可再生能源的发电能力和可靠性。可再生能源作为未来的主体能源,现在的规模并不能满足用电需求的增长,还需要进一步扩大,并通过风光水储等多元化形式实现电源结构优化,提高可靠容量,缓解波动性带来的供给不稳定问题。以四川为例,目前多能互补格局尚未形成,电力结构有待进一步优化,如外送电结构上通过风光与水电搭配外送,留用部分相对可靠的水电。再有就是水电本身也需要调整,省内诸多径流式水电站不具备灵活调节性,需要优化一批具备库容调节的水电项目,提高系统调节备用能力。 

2. 发展分布式电力系统,包括分布式电源、需求响应资源以及与其相适应的配网和微电网。通过分布式能源实现自产自销、就近消纳,解决一部分电力供应,若有多余电力还可以满足周边区域的部分用电需求,减少大电网的保供压力,并通过建设更加智能化的配网、微电网来降低随机性分布式能源对大电网的扰动。就四川来看,由于过往强大的水电供给能力而忽视了分布式能源的作用,分布式能源的建设和地县电网供区配网建设相对滞后,局部电力自给能力不足。 

3. 优化跨区电力资源配置。完善基础设施,做到“有市场也有通道”。此次陕西等地入川的通道已满载运行。可以考虑适当建设或扩容互济通道,扩大省间电力互济范围、提高余缺互济能力。除了国网范围内的省间调配,可以进一步提升国网与南网之间的互济能力。还是以四川为例,从地理位置上看,云南、贵州和四川距离较近,但并未形成有效的互联互通,“近水”并不能解“近渴”。 

4. 加快灵活性资源和应急备用资源建设。适当建设长时和功率型的储能等灵活性资源,推进火电灵活性改造力度,多元化提高电力系统调节备用能力,一方面可以缓解短时极端事件导致的缺电,另一方面也为适应大规模高比例消纳新能源做好充分的准备。此次四川电力短缺也反映了系统区域调节备用能力的不足。 

5. 加强配套机制建设。长远看,四川等送端省份的产业结构也在改变,经济增长带来电力需求的增长。外送电和省内用电如何分配,需要靠全国统一电力市场机制设计来解决,不再是简单的政府间协议关系。同时,促进灵活性和应急备用资源等主体参与电容量和辅助服务等多种市场交易。市场与行政相结合的应急调配机制也有待进一步完善。 

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