电力“十四五”需科学满足尖峰负荷 靠新增煤电补缺口每年或浪费70亿元

2020年06月23日

2020年全球能源市场遭遇历史性冲击,中国的能源行业面对“十四五”电力规划的窗口期,需要保持战略定力,避免继续在传统煤电慢车道的“反复启停”,尽快并入清洁低碳、安全高效的能源发展快车道。袁家海教授研究团队采用经济模型对中国更优化的电力供应结构进行分析,并与国际环保组织绿色和平于2020年6月15日共同发布《中国电力安全经济性分析和保障路径研究》报告(以下简称《报告》)。

《报告》指出,“十四五”期间为满足尖峰负荷供应而建设耗资数十亿的燃煤电厂是极不经济的。若中国继续存在2018年的电力缺口规模,即各省电力缺口总和2454万千瓦,基于当前技术可以通过更为经济合理的“需求响应+延寿煤电”供应方式来满足缺口;若通过“开闸”新建煤电来为短时尖峰负荷缺口买单,不仅将进一步增加能源转型成本和气候环境成本,并且从煤电机组全寿命周期(30年)的时间范围看,预计将造成超过2000亿元的投资浪费。

“十四五”电力规划应如何保障电力供应安全

“十三五”期间,中国电力需求快速增长、电力装机容量不断扩大,但是“整体电力过剩与尖峰电力短缺并存”的电力结构性矛盾始终没有得到解决,出现了“全年富电量,短时缺电力”的现象,即基础负荷供应充足甚至过剩、局部地区部分时段负荷供应短缺,严重影响了中国的电力供应安全。

进入2020年后,新冠疫情对中国经济社会运行影响极大。尽管各行业已有序复工复产,但内需和出口的不景气直接导致电力需求下降,拉低基础用电负荷水平。而“新基建”有一定滞后性且规模有限,难以快速拉动电力需求;服务业用电需求回暖、数字经济快速发展和城乡居民用电量稳步增长会继续拉高用电峰荷,造成中国出现用电负荷“谷段下沉、峰段升高”的情况,负荷峰谷差进一步拉大。2020年是中国”十四五“电力规划的窗口期。李克强总理在今年的政府工作报告中重点提到能源安全和与电力供应相关的内容[1],保障电力供应安全、满足用电负荷需求也是“十四五”规划的战略目标。在过去制定电力规划时,煤电通常被视为实现中国能源安全和电力供应安全的首选,但能源安全不仅意味着稳定的电力供给满足需求,也意味着建立科学、灵活、高效的电力运行系统。在电力已经总体过剩、系统结构性矛盾导致用电负荷无法满足的现状下,继续新建煤电无疑会加重电力冗余,导致电力系统整体效益进一步下滑。“十四五”电力规划应如何在保障电力供应安全的同时,兼顾减少经济损失并实现中国能源战略的中长期发展目标,是绿色和平关注的主要问题。

“火力”全开还是科学调峰?

世界能源领域呈现多元化、清洁化、低碳化转型的发展趋势,中国过去几年的煤电运行小时数也大幅下降,由2014年的4746小时[2]下降到2019年的4384小时[3]。根据IRENA的预测,中国如果大力发展可再生能源,2030年煤电发电量占比将下降到43%[4]。假定2030年电力需求达到10万亿千瓦时,留给煤电的电量空间不超过4.3万亿千瓦时,这甚至低于2019年的煤电发电量(4.56万亿千瓦时)。结合疫情带来的全球能源波动,袁家海教授研究团队预测,中国的煤电需求或已在2019年接近电量峰值。

同时,绿色和平基于国家发改委的公开数据计算[5],2019年全国各省的年最大负荷合计为11.06亿千瓦,而2019年中国的电力装机总量高达20.1亿千瓦,其中,单是火电机组的11.9亿千瓦就已经超过各省最大负荷总和。这说明解决问题的关键已不在于继续扩大煤电的装机规模,而要从电力系统的整体角度出发,优化电力供应结构,在根源上解决电力缺口问题。

随着煤电机组运行小时数下降、运营成本上升、投资回报周期加长,如果继续大量新增煤电项目,为短时出现的尖峰负荷缺口埋单,将忽视中国长期发展中的资源的整体利用效率和经济性等问题,进一步加剧投资成本、能源结构转型成本和气候环境成本,这应引起各界的广泛关注。

基于此,袁家海教授研究团队采用经济模型对中国更优化的电力供应结构进行分析,并与绿色和平共同发布了《中国电力安全经济性分析和保障路径研究》报告,旨在从资源经济性角度,基于保障用电负荷需求的电力供应优化方案,评估不同尖峰负荷供应保障方案的经济代价,以供行业和决策者参考。

结合需求响应的电力保障路径是最经济方案

《报告》从电力规划与技术经济的角度,采用以最小发电成本为目标、专注于经济性层面的电力资源规划Screening Curve模型来量化电力资源的技术经济性,直观透明地体现不同类型电力资源在电力供应体系中的功能定位,明确各类电力资源在电力供应组合中的排序,进而优化电力供应结构。为更加精准客观地提出保障用电负荷需求的电力供应优化方案,并评估不同尖峰负荷供应保障方案的经济代价,《报告》选取当前中国电力结构和供需矛盾最为典型突出的代表——山东省作为实际案例,进行保障用电负荷需求的电力供应优化方案的经济性研究,得到山东省电力供应结构成本最小化的保障方案,并以此为基础,对山东省电力供应中尖峰负荷缺口提出更为科学、合理、经济的解决方案。

《报告》假设山东省存在500万千瓦的尖峰负荷供应缺口,设定5种电力供应保障方案,通过计算这5种方案不同的负荷持续时间的资源年化总成本来比较不同方案的经济性。研究结果显示,以持续时间100小时的500万千瓦电力负荷缺口为例, “需求响应(270万千瓦)+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5x100万千瓦”方案的年化成本最高,为17.55亿元,其中固定成本高达16亿元。

从国家整体的尖峰负荷需求来看:

  • 为满足尖峰负荷供应而建设耗资数十亿的燃煤电厂,是极其不经济的,应该立足综合资源战略规划,源网荷储用有机衔接的规划,从而满足中国电力安全需求;
  • 需求响应无须前期投资建设,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,需求响应措施可以减少电网安全稳定经济运行投入,是满足短时尖峰负荷需求的首选资源;
  • 当尖峰负荷持续时间延长,以“需求响应+延寿煤电”的供应方式来满足尖峰负荷是更为经济合理的,并且其经济性优势会随着尖峰负荷持续时间的延长愈发突出;
  • 从中国整体尖峰负荷需求来看,若中国继续存在2018年的电力缺口规模,即各省电力缺口总和2454万千瓦,用新增煤电来满足尖峰负荷缺口将造成约每年70.2亿元的投资浪费;如果从煤电机组全寿命周期(30年)的时间范围看,预计将造成共计2106亿元的浪费。

因此,从满足电力供应安全的角度来看,“十四五”期间应谨慎核准新增煤电项目,充分发挥现有供电机组的调节能力,结合需求侧响应设定科学的电力保障路径,将可节约上千亿的投资成本,并大大增强未来中国电力体系的灵活性。

基于研究结果,《报告》建议:

  • 疫情冲击用电需求,“十四五”电力规划要重新审视电力增长情况

受疫情影响,中国的消费和对外贸易的增长态势均有所下滑,直接导致全社会用电需求的下降。在考虑到国家整体经济潜在增速降低、经济结构转变以及新一轮基建项目的辐射作用等多方宏观因素的叠加消涨效应,“十四五”电力规划要基于当前的宏观经济基本面来制定电力发展目标和路径,重新审视电力需求增长、用电负荷特性、电力资源功能等的变化。

  • 改变电力供应安全的单一思路,经济合理地保障电力资源充裕

“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,重新审视传统的满足100%最大负荷供应平衡的规划思路,将需求响应纳入区域规划,根据需求响应等手段削减尖峰用电负荷的有效能力,下调负荷平衡条件。

  • 继续完善市场机制打破省间壁垒,提高跨区输电通道利用效率

跨区输电是解决新能源消纳、加强区域资源互济的重要渠道,并且其输送的清洁电力的价格通常要低于本地的标杆电价,在市场化的竞争中有明显的成本优势。因此,要继续完善的电力中长期交易、现货交易等市场机制,发挥跨区输电的经济性优势,打破省间壁垒。

  • 煤电要发挥主体电源作用,发展重心从装机扩容转向功能调整

在未来经济增长和用电需求的情况下,不宜继续扩大煤电规模,继续新增煤电会拉低整个煤电行业的效益;煤电的发展重心应从装机扩容转向功能调整。同时,加快自备电厂的市场化,依法依规将其转变为公用电厂,参与电网安全调峰工作。

  • 建立公平合理的容量机制,释放价格信号

公平合理的容量机制有利于发电主体按照各自功能从现货市场和容量市场获取相应收益,真正还原电力的商品属性且兼顾电力“实时平衡”的商品特性。应该建立健全的容量机制,促进形成类似“需求响应+延寿煤电”的方案来更经济地满足尖峰负荷需求,避免出现“建设煤电机组来应对短时电力供应短缺”的不合理情况。

报告全文下载:

参考资料:

[1] 中国政府网. 政府工作报告(文字实录). 2020年5月. http://www.gov.cn/premier/2020-05/22/content_5513757.htm

[2] 中国电力企业联合会. 2014年电力统计基本数据一览表. 2015年11月

http://www.cec.org.cn/guihuayutongji/tongjxinxi/niandushuju/2015-11-30/146012.html

[3] 中国电力企业联合会. 中电联发布2019-2020年度全国电力供需形势分析预测报告. 2020年1月

http://www.cec.org.cn/guihuayutongji/gongxufenxi/dianligongxufenxi/2020-01-21/197090.html

[4] 北极星风力发电网. 走向2030:中国可再生能源路线图. 2016年7月.

http://news.bjx.com.cn/html/20160727/755590.shtml

[5] 中华人民共和国发展和改革委员会. 国家发展改革委关于做好2020年电力中长期合同签订工作的通知. 2019年12月.

https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/201912/t20191230_1216857.html

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