缺电困局何解?低碳度夏的新布局之道

2021年07月13日

作者:绿色和平“国内低碳能源政策研究”项目主任 邱程骋

盛夏初至,各地陆续发布了关于「迎峰度夏」的电力供应保障计划。伴随气温的升高,居民用电需求大幅增长,以非常规的空调电器为代表的温控负荷快速增加,导致电力最大负荷持续拉高(如下图所示)。除用电负荷尖峰化提高了对电力供给的要求以外,部分发电电源出力的季节性波动同样为电力供应安全增添挑战。受到夏季枯水、天热无风等气候因素和极端的高温天气影响,水力发电与风力发电的出力在部分地区变得异常,加剧整体电力供应的不稳定性。在火力发电方面,受燃料生产和价格的影响,企业同样缺少收益动力,出力意愿降低。

用电需求结构“新常态”下的典型电力负荷曲线[1]。制图:绿色和平

自“双碳”目标提出以来,经济社会正在加快绿色低碳转型的进程。当前,以煤炭为主的能源消费是中国最主要的二氧化碳排放源,占全部二氧化碳排放的88%左右,而电力行业排放约占能源行业排放的41%[2]。而根据预测,到2035年中国发电能源占一次能源的消费比重将提高到55-57%[3]。由此可见,电力行业是碳减排的主战场。在全社会迈向低碳电气化发展的趋势下,伴随经济复苏后工业用电需求的增长,中国经济如何在迈向高质量发展的同时,及时调整成为适应高比例可再生能源发展的电力结构,同时避免出现「电荒」等关乎民生的电力安全保供问题的出现,已成为未来电力体系的重要课题之一。

聚焦电力供需形势——南方进入「有序用电」背后的四大原因

今年年初,中国电力企业联合会在2021年全国电力供需形势的预测报告中指出,预计南方区域电力供需紧张,广东、云南、广西均存在较大错峰限电风险[4]。广东和云南在2021年前五月的全社会用电量增速分别达到27.0%和23.3%[5],快速增长的电力需求使电力供应较为吃紧。自五月起,两省陆续启动了“有序用电”方案。广西省的部分地方也于近日召开了有序用电预案会议,提醒各地提前做好用电安排(如表1所示)。“有序用电”意味着通过行政、技术、经济等手段,改变用户用电方式,促进电力资源优化配置,以此缓解电力供应紧张、避免电网风险、无计划拉闸限电等重要民生问题的发生。

省份今年1-5月用电量增速有序用电的通知
广东27.00%广州市于2021年5月10日公布有序用电方案[6]
广西19.40%梧州市于2021年5月28日召开有序用电预案会议[7]
云南23.30%云南电网于5月10开始执行有序用电[8]

此次南方地区出现的电荒问题为今年迎峰度夏期间电力系统的安全稳定运行打了一剂预防针。根据出现电力缺口地区的具体案例,缺电问题大致可以从以下四个方面展开讨论:

1) 持续高温天气加之疫情后经济形势向好,南方电力需求大幅上涨,用电负荷高峰提前

南方地区自5月以来开始遭受连续的高温热浪影响,5月份广东省最高气温达到36℃,较往年同期偏高5℃[9]。6月18日11时14分,广东省电网的电力负荷达到1.28亿千瓦,创历史新高点。南方电网经营服务的广西、云南等省份用电负荷也均刷新历史记录。分产业来看,疫情后经济社会快速发展,海外产业链受疫情影响导致国内生产旺盛,在用电量增幅最大的广东,其制造业和第三产业的用电增速连续7个月保持14%和12%以上[10]

2)多重因素导致煤价攀升,抬高火电厂发电成本

与此同时,燃煤发电也面临巨大压力。今年以来,受国际大宗商品价格持续过快上涨[11]、国内煤矿生产供应安全、能源“双控”和“减煤”等多重因素重叠影响,煤炭价格水涨船高。煤炭主要产地陕西、山西和内蒙古等省份陆续开展了关于煤矿安全生产的集中执法行动,甚至出现由于煤矿生产安全不合格而被动停产的现象,导致煤电供应收缩,产地煤炭价格持续上涨[12]。一季度,原煤产量同比增速比同期煤电发电量增速低6.0个百分点,煤电企业燃料成本明显上涨,增大电煤采购及保供工作难度[13]。由于煤价高企,许多电厂仍在观望煤价,从而使电厂的煤炭存储量处于较低水平,燃煤供应难以保障。煤电企业采购现货煤发电并采用市场化电价上网,使电厂收益率已接近其盈亏平衡线。根据中信证券的研究,按照现货煤价测算所得的度电燃料成本已经接近上网电价。由于煤价价格居高不下,电力供需矛盾在短期内很难缓解,火电企业抢市场增量电量的意愿受到抑制,或将加剧电荒问题[14]

3)水电遇枯水季供电不足,外来电力供应难以保障

除了燃煤发电的供给困难外,今年水电也出现了严重的季节性匮乏问题。近年来,高耗能产业逐步落地云南,自2017年起随着硅铝项目的持续引入,云南省省内的用电量快速增长,2017-2019年云南省用电量复合增速超过发电量复合增速5.2个百分点,省内电力供需格局趋于紧张[15]。加上广东省的用电缺口扩大,在“西电东送”的背景下增加了云南省外送电的压力。而5月以来,南方持续高温少雨,受持续性高温炎热天气因素影响,往年入汛一般在5月中下旬至6月初,而今年截至6月上旬还未入汛,导致水电出力不足,占广东电源三分之一的西南水电大幅减少、发电装机以水电为主的云南在今年来水偏枯偏晚的影响下出现发电不足、省内和省际供需矛盾皆为突出的情况[16]

4)电力系统灵活性不足,尖峰电力需求无法及时满足

由于气电容量不足,可再生能源省间运输不畅,以及需求侧等灵活性资源未成规模,可供灵活调节的资源相对匮乏,电力系统的灵活调节能力受到极大的制约[17]。以出现电力缺口问题最严重的广东省为例,受疫情后经济迅速回暖、海内外生产需求扩张的影响,其在1-5月的电力需求快速增长,导致火电发电量同比增长45.8%,位列全国第一,火电利用小时数也同比增长462小时[18]。然而,当充当基荷电源的煤电机组受到燃料紧缺和效益亏损的压力而出力受限时,广东省的整体缺电风险扩大,工业生产也受到不同程度的影响。部分企业的开工受到如“开六天停一天”、甚至“开四天停三天”[19]的限制。部分商户租赁柴油机作为紧急发电电源,以满足生产需求。

更多地区今夏将出现电力缺口

尽管中电联在预测报告中提到,除南方区域电力供需紧张之外,华北地区的河北、山东、内蒙古西部,以及华中地区的湖南也可能出现电力供应紧张的问题;如遇到极端天气情况,湖北和江西也将可能出现电力缺口[20],但是实际情况比预测来得更为严峻,全国的大部分省份陆续发出了夏季电力缺口应对方案的通知。绝大部分的省份都是受到今年的高温、降水、汛期等气候因素的影响,用电需求大幅增长、而水力、风力等清洁能源的出力减少。国网河南省电力公司有关负责人在此前的采访中提到,河南省今年易出现阶段性的高温热浪,而今年河南省降水呈现“北多南少”的特征,因此对电力安全稳定运行产生较大的影响[21]

省份文件名称发布主体发布时间
浙江省2021年度浙江省电力电量平衡方案[22]浙江省发改委、浙江省能源局2021-03-31
河北省2021年河北省有序用电方案[23]河北省发展和改革委员会2021-04-01
宁夏回族自治区关于印发2021年有序用电方案的通知[24]宁夏发改委2021-04-29
四川省四川电网2021年迎峰度夏有序用电预案[25]国网四川电力2021-05
重庆市重庆电网削峰需求响应实施方案[26]重庆市经济和信息化委员会2021-05
陕西省2021年陕西省电力需求响应工作方案[27]陕西省发展和改革委员会办公室2021-05-21
辽宁省辽宁省2021年保障性电力电量平衡方案[28]辽宁省工业和信息化厅2021-05-27
山东省2021年全省电力迎峰度夏预案[29]山东省能源局2021-05-31
江苏省召开2021年全省电力迎峰度夏工作电视电话会议[30]江苏省人民政府2021-06-08
江西省江西省能源局关于做好2021年迎峰度夏期间可中断负荷管理工作的通知[31]江西省能源局2021-06-18
上海市上海市经济信息化委关于做好2021年本市电力迎峰度夏工作的通知[32]上海市经济和信息化委员会2021-06-22
安徽省召开全省电力供应保障暨2021年迎峰度夏工作会议[33]安徽省人民政府2021-06-25

从今年发布迎峰度夏电力方案的省份和发布时间不难看出,电力缺口不再是发生在特定区域的偶然事件——在电力需求保持持续向高走势的同时,尖峰负荷短缺或将成为新常态。随着国家碳达峰、碳中和目标以及“严控煤电项目”承诺的提出,如何从低碳保供出发应对尖峰负荷需求,将成为新型电力系统的长期发展方向。

如何用低碳可持续的思路实现电力保供?

● 打破固有思维——不再用新建煤电保障电力供应

基于上述分析我们不难发现,中国的用电需求正进入新常态——即短时负荷尖峰化,峰谷差拉大由于我国煤炭资源丰富,煤电技术相对成熟,因此在面对电力供应安全问题时,地方通常倾向于延续惯用思路,即增加常规电源,特别是扩大煤电装机规模。例如在2021年发布的《浙江省能源发展“十四五”规划(征求意见稿)》中,就提出“煤电在未来较长时间内仍将是我省的主力电源,在‘十四五’期间将新建一批支撑性基础性清洁煤电项目”的目标[34]。然而,这种方法治标不治本。绿色和平基于国家发改委的公开数据计算,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[35]。因此,此次南方电荒不仅体现了用电负荷的新常态,也暴露出中国目前基础电源过多尖峰资源不足、电力系统缺乏灵活性、省间/区域电网互济通道不通畅、电力市场供需反馈机制不成熟等结构性和机制性问题上。

从经济效益上看,煤电装机规模的无序扩张将不断拉低电力行业的收益,而随着“双碳”目标和“严控煤电项目”承诺的落实,新建煤电项目在未来将沦为搁浅资产对社会公共资源造成浪费。与此同时,煤电的扩增也将挤压可再生能源的发电空间,形成不良竞争关系,对未来以可再生能源为主的新型电力系统形成掣肘,约束可再生能源的出力水平。随着新型电力系统对灵活性资源需求的快速攀升,煤电灵活性改造和频繁启停的成本以及相应的环境约束因素也将抬高电力系统的总体供电成本。绿色和平发布的《中国电力系统灵活性的多元提升路径研究》报告指出,当可再生能源在电力系统中的占比逐渐扩大时,需要有序进行煤电供给侧改革,明确煤电中长期的合理规模,并针对不同类型的煤电机组明确相对应的功能定位[36]

● 通过多元路径实现低碳保供

因此,面对未来电力保供的需求,应通过低碳绿色的途径实现。在未来可再生能源高比例发展的远景下,当下应聚焦于如何从“源-网-荷-储”等各个方面挖掘电力系统灵活性的潜力,为可再生能源的高效利用提供支撑。

基于此次南方电荒危机中所暴露出的问题,除了提升区域电力互济、打通省间壁垒、发挥电网的预测和管理水平外,为合理布局可再生能源的发电规模,还需要建立合理的市场机制以保证各类灵活性资源对的出力——为各类发电电源设置合理价格信号,保证尖峰用电应考虑到电力企业的发电意愿、避免缺乏灵活性电力资源的状况,从而保障电力的安全稳定供应。

时任中电联行业发展与环境资源部改革处处长张卫东给出建议:“从中短期看,这种因为用电量快速增长而造成的电力缺口扩大的风险,未来在其它地区仍可能出现。需要未雨绸缪,通过需求侧管理、储能调配、以及利用电力市场的价格信号调节供需等综合措施改善缺电情况。”说到需求侧管理,张卫东提到:“这种利用经济的手段加以协调用户侧负荷的管理办法在江苏和浙江等省份已经有了很好的应用。基于需求侧管理,可以在夏季高温时期,通过与用电需求大的企业用户签订协议经济补偿的方式,将预估的最大负荷的5%通过需求侧管理而不是发电来满足,从而实现电力系统供需的动态平衡。”

随着未来电力使用场景在电力自动化、数字经济等领域的不断加深扩大,尖峰化的用电负荷将随着我国电气化进程和居民用电比例的提高成为未来的常态。在“双碳”目标的大背景下,“十四五”不仅是实现碳达峰的关键期和窗口期,也是构建新型电力系统的夯基垒台期和立柱架梁期,如何在面临尖峰负荷时实现低碳保供,将成为检验新型电力系统的试金石

参考资料:

[1] 绿色和平,《中国电力供应安全的经济分析与保障路径研究》,2020年06月23日,https://www.greenpeace.org.cn/lcdp-news-0623/

[2] 国家能源局,打赢低碳转型硬仗,2021年4月9日,http://www.nea.gov.cn/2021-04/09/c_139869435.htm

[3] 中国电力企业联合会,《中国电气化发展报告2019》,2020年5月11日,https://www.cec.org.cn/detail/index.html?3-282309

[4] 中国电力企业联合会,2020-2021年度全国电力供需形势分析预测报告,2021年2月2日,https://www.cec.org.cn/detail/index.html?3-293198

[5] 中国电力企业联合会,2021年1-5月电力消费情况,2021年6月16日,https://cec.org.cn/detail/index.html?3-297453

[6] 广州市工业和信息化局,广州市工业和信息化局关于2021年广州市有序用电方案的批复,2021年5月10日,http://gxj.gz.gov.cn/yw/tzgg/content/post_7273230.html

[7] 梧州启动“有序用电”预案,广西版“错峰用电”是否要来了?,2021年5月29日,https://www.51bxg.com/news/coil/1622251671154898.html

[8] 北极星售电网,云南省能源局批复:进一步扩大云南电网有序用电规模,2021年6月10日,https://shoudian.bjx.com.cn/html/20210610/1157553.shtml

[9] 央视网,国家发改委:6月份以来南方区域电力供需偏紧情况已大为好转,2021年6月17日,https://news.cctv.com/2021/06/17/ARTIYcY9yr0dREL1bKV7CDwp210617.shtml

[10] 国电力企业联合会,突破2亿千瓦!南网电力负荷连续3天创新高,2021年6月25日,https://mp.weixin.qq.com/s/OAUQEOA88DL6MwzJh9WPCA

[11] 中国中央人民政府,国常会连续关注大宗商品价格上涨,这次部署了三方面举措,2021年5月21日,http://www.gov.cn/zhengce/2021-05/21/content_5609911.htm

[12] 中国能源网,大宗商品价格上涨 煤炭价格重心将上移,2021年6月16日,https://www.china5e.com/news/news-1116425-1.html

[13] 中国电力企业联合会,2021年一季度全国电力供需形势分析预测报告,2021年4月23日,https://cec.org.cn/detail/index.html?3-295685

[14] 中信证券研究,电力|如何理解新形势下的电荒及现货电价大涨?,2021年5月28日,https://finance.sina.com.cn/stock/stockzmt/2021-05-28/doc-ikmyaawc7969034.shtml

[15] 国际电力网,碳中和背景下,云南水电价值有望重估,2021年5月8日,https://power.in-en.com/html/power-2387435.shtml

[16] 国际能源网,五举措解决广东、云南电力供需紧张问题!国家发改委举行6月份新闻发布会!,2021年6月17日,https://www.in-en.com/article/html/energy-2305178.shtml

[17] 中信证券研究,电力|如何理解新形势下的电荒及现货电价大涨?,2021年5月28日,https://finance.sina.com.cn/stock/stockzmt/2021-05-28/doc-ikmyaawc7969034.shtml

[18] 中国电力企业联合会,2021年1-5月份电力工业运行简况,2021年6月21日,https://cec.org.cn/detail/index.html?3-297603

[19] 南方能源观察,提前入夏,广东电力紧缺怎么破,2021年5月26日,https://mp.weixin.qq.com/s/yA2s7m0PoVSiKtg7FKuimQ

[20] 中国电力企业联合会,2020-2021年度全国电力供需形势分析预测报告,2021年2月2日,https://www.cec.org.cn/detail/index.html?3-293198

[21] 新华网,今夏河南电网最高用电负荷有望首次突破7000万千瓦,2021年6月17日,http://www.ha.xinhuanet.com/news/2021-06/17/c_1127569736.htm

[22] 北极星售电网,2021年度浙江省电力电量平衡方案:预计2021年浙江省全社会用电量5192亿千瓦时,2021年4月12日,https://shoudian.bjx.com.cn/html/20210412/1146652.shtml

[23] 河北省发展和改革委员会,关于印发2021年河北省有序用电方案的通知,2021年4月1日,http://hbdrc.hebei.gov.cn/web/web/dlb_gzdt/2c9473847892004d0178a98ba1734edc.htm

[24] 中国能源网,最大用电负荷1460万千瓦!宁夏明确2021年有序用电方案!,2021年5月12日,https://www.china5e.com/news/news-1114496-1.html

[25] 四川省经济和信息化厅,四川今夏电网用电负荷预计将破5250万千瓦,2021年6月22日,https://jxt.sc.gov.cn/scjxt/zyxxzz/2021/6/22/125eb2d6c7c742059f63d9bb655e56a2.shtml

[26] 国网重庆市电力公司,国网重庆电力创新需求响应方式缓解电网度夏调峰压力,2021年6月1日,http://www.cq.sgcc.com.cn/html/main/col37/2021-06/01/20210601153427101126415_1.html

[27] 陕西省发展和改革委员会,陕西省发展和改革委员会关于印发《2021年陕西省电力需求响应工作方案》的通知,2021年5月21日,http://sndrc.shaanxi.gov.cn/fgyw/tzgg/a2qAbu.htm

[28] 辽宁省2021年保障性电力电量平衡方案:预计2021年电力市场化交易规模1080亿千瓦时,https://shoudian.bjx.com.cn/html/20210608/1157043.shtml

[29] 山东省能源局,山东省能源局关于印发《2021年全省电力迎峰度夏预案》的通知,2021年5月31日,http://nyj.shandong.gov.cn/art/2021/5/31/art_100393_10287692.html

[30] 中国中央人民政府,江苏全面部署电力迎峰度夏保障工作,2021年6月9日,http://www.gov.cn/xinwen/2021-06/09/content_5616392.htm

[31] 德安县人民政府,江西省能源局关于做好2021年迎峰度夏期间可中断负荷管理工作的通知,2021年6月18日,http://www.dean.gov.cn/zw/03/06/fzhggwyh_183141/fdzdgknr_183144/zwdt_183167/202106/t20210618_4984457.html

[32] 上海市经济和信息化委员会,上海市经济信息化委关于做好2021年本市电力迎峰度夏工作的通知,2021年6月23日,http://sheitc.sh.gov.cn/jjyx/20210623/83f6e44f20ee44fb9af79abf3003b8b1.html

[33] 安徽省人民政府,全省电力供应保障暨2021年迎峰度夏工作会议召开,2021年6月25日,https://www.ah.gov.cn/zwyw/jryw/554013291.html

[34] 浙江省人民政府,《浙江省能源发展“十四五”规划(征求意见稿)》,2021年2月10日,http://minyi.zjzwfw.gov.cn/dczjnewls/dczj/idea/topic_2231.html

[35] 绿色和平,《中国电力供应安全的经济分析与保障路径研究》,2020年06月23日,https://www.greenpeace.org.cn/lcdp-news-0623/

[36] 绿色和平,《中国电力系统灵活性的多元提升路径研究》,2020年10月22日, https://www.greenpeace.org.cn/lcdp-news-20201022/

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