近期,國家能(neng)(neng)源局發(fa)(fa)布《關于2022年度(du)全(quan)國可再(zai)生能(neng)(neng)源電(dian)力(li)發(fa)(fa)展監(jian)測評價(jia)結果(guo)的通報(bao)》(以下簡(jian)稱(cheng)《通報(bao)》)。《通報(bao)》分析了我國2022年度(du)可再(zai)生能(neng)(neng)源電(dian)力(li)發(fa)(fa)展總體情(qing)(qing)況、消(xiao)納責(ze)任權(quan)重(zhong)完(wan)成情(qing)(qing)況、重(zhong)點地區(qu)新(xin)能(neng)(neng)源利用小時數以及(ji)直流特高(gao)(gao)壓(ya)可再(zai)生能(neng)(neng)源電(dian)力(li)輸(shu)送(song)情(qing)(qing)況。整體來看(kan),直流特高(gao)(gao)壓(ya)輸(shu)送(song)新(xin)能(neng)(neng)源電(dian)量的能(neng)(neng)力(li)較(jiao)差(cha),大基地開(kai)發(fa)(fa)仍需另(ling)覓(mi)消(xiao)納渠道(dao)。
一、2022年新能源消納成果
2022年(nian)(nian)我國新(xin)(xin)能源繼續飛速(su)發展,全年(nian)(nian)新(xin)(xin)增裝(zhuang)機(ji)超(chao)(chao)過(guo)120GW,發電(dian)量首(shou)次突破萬億(yi)千(qian)(qian)瓦時(shi),達到11900億(yi)千(qian)(qian)瓦時(shi),2023年(nian)(nian)上半年(nian)(nian)新(xin)(xin)能源裝(zhuang)機(ji)更是(shi)超(chao)(chao)過(guo)100GW,光伏1-8月份(fen)裝(zhuang)機(ji)超(chao)(chao)預期(qi)達到113GW。
與此同(tong)(tong)時,行業普遍關(guan)注的新能源消納(na)數據也很漂亮:2022年全(quan)國非水(shui)電(dian)(dian)(dian)可再生能源電(dian)(dian)(dian)力消納(na)量為13676億千瓦時,占(zhan)全(quan)社會用(yong)電(dian)(dian)(dian)量比(bi)重(zhong)為15.9%,同(tong)(tong)比(bi)增長(chang)2.2個百分(fen)點(dian)。除新疆、云南(nan)外(wai),其他省(sheng)級(ji)單位均(jun)(jun)完成(cheng)了(le)非水(shui)消納(na)責(ze)任(ren)權重(zhong),其中24省(sheng)達到激勵值。全(quan)國風電(dian)(dian)(dian)平(ping)均(jun)(jun)利用(yong)率為96.8%,與2021年基本持平(ping),青海、新疆等地區風電(dian)(dian)(dian)利用(yong)率同(tong)(tong)比(bi)顯著提升。光伏(fu)發電(dian)(dian)(dian)利用(yong)率98.3%,同(tong)(tong)比(bi)提升0.3個百分(fen)點(dian),光伏(fu)消納(na)困(kun)難的青海省(sheng)光伏(fu)利用(yong)率大幅提升4.9個百分(fen)點(dian)。
重點地區(qu)風(feng)(feng)電、光伏利用小時(shi)數呈現出漲跌(die)互現的情況。風(feng)(feng)電方面(mian):風(feng)(feng)資(zi)源I類區(qu)域(蒙西(xi)、新(xin)疆(jiang)部分地區(qu))利用小時(shi)數降低;甘(gan)肅、寧夏(xia)、山西(xi)下降明(ming)顯;新(xin)疆(jiang)III類風(feng)(feng)資(zi)源區(qu)、東北(含蒙東)、河北利用小時(shi)整體上漲。光伏方面(mian),新(xin)疆(jiang)、甘(gan)肅I類資(zi)源區(qu)、海西(xi)地區(qu)利用小時(shi)下降明(ming)顯,除海西(xi)外的青海、東三省、河北、山西(xi)上漲明(ming)顯,其他(ta)重點區(qu)域增減(jian)幅(fu)度(du)不大。
二、新能源大基地電力輸送難題
(一)沙戈荒大基地開發原(yuan)則
以(yi)上成(cheng)績難以(yi)掩蓋新能(neng)(neng)源(yuan)大基地發展的(de)(de)隱(yin)憂。由(you)于新能(neng)(neng)源(yuan)功率(lv)隨機波(bo)動(dong)性和間(jian)歇性,以(yi)及通(tong)過電力電子并網帶(dai)來的(de)(de)電網穩定性的(de)(de)降低,使新能(neng)(neng)源(yuan)并網消(xiao)納問(wen)題(ti)越(yue)來越(yue)尖銳,特別對于西(xi)部(bu)地區(qu)沙戈荒(huang)大基地,新能(neng)(neng)源(yuan)需要大規模接入電網,給當地電網功率(lv)調節、安全支(zhi)撐帶(dai)來了更大的(de)(de)挑戰。
2022年發布的(de)大基地規劃布局方案,明確提出(chu)到2030年在沙(sha)戈荒(huang)地區規模化建(jian)設總裝機(ji)為4.55億(yi)千(qian)瓦的(de)新能源(yuan)。當前,盡(jin)管第一批9705萬千(qian)瓦沙(sha)戈荒(huang)基地項目已(yi)全面開(kai)工,根據計劃將(jiang)于2023年底(di)全部完成并(bing)網(wang),但整(zheng)體來(lai)看第一、二批風(feng)光基地的(de)進度(du)不及預期(qi)。
顯然,原因(yin)在(zai)于西部地區(qu)電力負(fu)荷以及調節性、支撐(cheng)性資源的增長(chang),遠遠落后于新(xin)能(neng)源開發建(jian)設進度(du),帶(dai)來嚴重的消(xiao)納(na)難(nan)題。為(wei)了緩解消(xiao)納(na)矛(mao)盾,早(zao)在(zai)2022年1月,中央就提出了大力度(du)規劃(hua)建(jian)設以大型風光電基(ji)地為(wei)基(ji)礎(chu)、以其周邊(bian)清潔高(gao)(gao)效先(xian)進節能(neng)的煤電為(wei)支撐(cheng)、以穩(wen)定安全可靠的特(te)高(gao)(gao)壓(ya)輸(shu)(shu)變電線路(lu)為(wei)載體(ti)的新(xin)能(neng)源供給(gei)消(xiao)納(na)體(ti)系。在(zai)特(te)高(gao)(gao)壓(ya)交流未實現跨區(qu)互聯(lian)(除華北(bei)、華中弱(ruo)聯(lian)接(jie)外)前,對于大基(ji)地遠距離跨區(qu)外送(song),靠的是直(zhi)流特(te)高(gao)(gao)壓(ya)輸(shu)(shu)電線路(lu)。
(二(er))風光火(huo)+特高壓外送存在的(de)問(wen)題
盡(jin)管(guan)風光(guang)與支撐性煤電打捆,對于(yu)提(ti)升直流特高壓外送系統穩定支撐能力和(he)輸(shu)電效率非常必(bi)要,但(dan)仍(reng)存在(zai)一定問題:
一是新能源間歇性和低密(mi)度特性使輸(shu)電(dian)(dian)效率(lv)降低。新能源發電(dian)(dian)基本“靠天(tian)吃飯”的特性,同等(deng)裝機功率(lv)下發電(dian)(dian)利用小時數低,即便考(kao)慮風電(dian)(dian)、光伏發電(dian)(dian)功率(lv)互補(bu)以及送端調峰,直流(liu)特高壓輸(shu)送新能源的效率(lv)仍然(ran)較低。
二是(shi)配(pei)置大(da)量火電(dian)(dian)可(ke)(ke)能(neng)(neng)擠占一定(ding)的(de)輸電(dian)(dian)空間(jian)(jian)。從(cong)安全(quan)穩定(ding)運(yun)行方面,新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)+煤(mei)電(dian)(dian)是(shi)應對電(dian)(dian)力系統(tong)客觀物(wu)理(li)特(te)性不(bu)得已的(de)選(xuan)擇,在(zai)兩者(zhe)比(bi)例方面基(ji)本(ben)上是(shi)“面多了加(jia)水、水多了加(jia)面”。根據騰格(ge)里沙漠和庫布齊沙漠基(ji)地項目為例,大(da)約按照特(te)高壓額定(ding)功(gong)率的(de)1:0.5:0.5:0.25分(fen)別配(pei)置光伏、風電(dian)(dian)、煤(mei)電(dian)(dian)和儲能(neng)(neng),盡管從(cong)總(zong)電(dian)(dian)量上看(kan)直(zhi)流(liu)特(te)高壓輸送新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)的(de)等(deng)效(xiao)時(shi)間(jian)(jian)能(neng)(neng)達到3000小(xiao)時(shi),也(ye)滿足“可(ke)(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)占比(bi)不(bu)低(di)于50%”的(de)要(yao)求(qiu),但考慮煤(mei)電(dian)(dian)發電(dian)(dian)以及電(dian)(dian)力平衡后,真實(shi)輸送效(xiao)果可(ke)(ke)能(neng)(neng)大(da)打(da)折扣。
三、直流特高壓輸送新能源的成績單
《通報》發布的2022年直流特高(gao)壓輸電成績單,在新能(neng)源輸送方面也驗證了(le)以(yi)上問題。
(一(yi))直流特(te)高壓輸電(dian)情況
2022年(nian),我國新投產直(zhi)(zhi)流特高(gao)(gao)壓(ya)(ya)3條,全(quan)(quan)部(bu)在運(yun)直(zhi)(zhi)流特高(gao)(gao)壓(ya)(ya)共計(ji)20條,總輸(shu)電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)力約(yue)1.58億千瓦(wa)時,同(tong)比(bi)增長18%。《通報》顯(xian)示直(zhi)(zhi)流特高(gao)(gao)壓(ya)(ya)全(quan)(quan)年(nian)輸(shu)送(song)電(dian)(dian)(dian)量(liang)5638億千瓦(wa)時,其中(zhong)可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源電(dian)(dian)(dian)量(liang)3166億千瓦(wa)時,同(tong)比(bi)提高(gao)(gao)10.3%,可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源電(dian)(dian)(dian)量(liang)占全(quan)(quan)部(bu)輸(shu)送(song)電(dian)(dian)(dian)量(liang)的56.2%,同(tong)步(bu)降低2.6個(ge)百(bai)分點。2022年(nian)全(quan)(quan)國直(zhi)(zhi)流特高(gao)(gao)壓(ya)(ya)的平均輸(shu)電(dian)(dian)(dian)小(xiao)時數約(yue)為3555小(xiao)時,同(tong)比(bi)降低2.09個(ge)百(bai)分點。各直(zhi)(zhi)流輸(shu)電(dian)(dian)(dian)情況見(jian)表1:
表1 2022年直(zhi)流(liu)特高壓輸(shu)電情(qing)況
(二(er))直(zhi)流特高壓輸(shu)送新能(neng)(neng)源能(neng)(neng)力堪憂(you)
我國2022年在運直(zhi)流(liu)特高(gao)壓地域(yu)分(fen)布(bu)如下(xia)圖,從直(zhi)流(liu)特高(gao)壓的(de)電(dian)力來源(yuan)可(ke)以大致(zhi)分(fen)為兩組:一(yi)是(shi)復(fu)奉、錦蘇、賓金等(deng)(deng)南(nan)方10條(tiao)(tiao)直(zhi)流(liu)特高(gao)壓,用于(yu)將西南(nan)的(de)水電(dian)輸送至(zhi)華東、南(nan)方等(deng)(deng)區域(yu)電(dian)網;二(er)是(shi)天中、靈紹等(deng)(deng)10條(tiao)(tiao)直(zhi)流(liu)特高(gao)壓,用于(yu)將三北地區的(de)風光火水打捆輸送至(zhi)東部負荷(he)中心。
圖1 2022年底我國特高壓骨干網架示意圖(此圖參考全球能源互聯網合作組織:《中國“十四五”電力發展規劃研究》)
結合表(biao)1數(shu)(shu)據(ju),盡(jin)管2022年(nian)直流(liu)(liu)特高(gao)(gao)(gao)壓可(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)占(zhan)(zhan)比達到56.2%,滿足“新(xin)建通道可(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)電量(liang)(liang)比例原則上不(bu)低(di)于50%”的要(yao)求,但主(zhu)要(yao)貢獻來自于水電基地外送(song)(song)的直流(liu)(liu)特高(gao)(gao)(gao)壓,包括(kuo)西南水電基地對應的10條(tiao)(tiao)特高(gao)(gao)(gao)壓和青豫直流(liu)(liu),此類直流(liu)(liu)輸(shu)送(song)(song)電量(liang)(liang)中(zhong)(zhong)絕大部(bu)分為(wei)(wei)(wei)水電。剔除上述11條(tiao)(tiao)直流(liu)(liu)后,風光火打捆外送(song)(song)的9條(tiao)(tiao)直流(liu)(liu)特高(gao)(gao)(gao)壓(表(biao)中(zhong)(zhong)序號標(biao)黃)可(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)占(zhan)(zhan)比則非常低(di)。風光火打捆外送(song)(song)直流(liu)(liu)總額定容量(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)8200萬千(qian)(qian)瓦(wa)(wa),2022年(nian)總輸(shu)送(song)(song)電量(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)3384億千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)時,平均利用(yong)小時數(shu)(shu)為(wei)(wei)(wei)4126小時。輸(shu)送(song)(song)可(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(可(ke)以認為(wei)(wei)(wei)基本上為(wei)(wei)(wei)新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan))電量(liang)(liang)922億千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)時,占(zhan)(zhan)比僅(jin)為(wei)(wei)(wei)27.25%,而在全國新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)總發電量(liang)(liang)占(zhan)(zhan)比中(zhong)(zhong)僅(jin)為(wei)(wei)(wei)7.75%。
上述數(shu)據(ju)表明(ming),特(te)高(gao)(gao)(gao)壓(ya)輸送新(xin)能(neng)源的(de)能(neng)力(li)(li)并(bing)不及預期,一則特(te)高(gao)(gao)(gao)壓(ya)利用小(xiao)(xiao)時(shi)數(shu)受(shou)限(低(di)于國(guo)家(jia)要(yao)(yao)求的(de)4500小(xiao)(xiao)時(shi)),二則新(xin)能(neng)源所占比例遠低(di)于可再生能(neng)源50%的(de)要(yao)(yao)求。而要(yao)(yao)提高(gao)(gao)(gao)特(te)高(gao)(gao)(gao)壓(ya)輸送新(xin)能(neng)源的(de)能(neng)力(li)(li),需要(yao)(yao)配置大容(rong)量的(de)調節電(dian)源,將帶(dai)來成本(ben)的(de)快(kuai)速增加(jia)。根(gen)據(ju)相關(guan)研究成果,要(yao)(yao)使外送通道利用小(xiao)(xiao)時(shi)數(shu)達到6000小(xiao)(xiao)時(shi),新(xin)能(neng)源發(fa)電(dian)量占比達到50%,綜合發(fa)電(dian)成本(ben)在0.392元/千(qian)瓦(wa)時(shi),發(fa)輸電(dian)成本(ben)合計0.447元/千(qian)瓦(wa)時(shi),高(gao)(gao)(gao)于全國(guo)平(ping)均水平(ping)。
國(guo)家電(dian)網提出“十四(si)五(wu)”期間(jian),將規(gui)劃建設(she)特(te)(te)高壓(ya)(ya)(ya)工程(cheng)“24交14直(zhi)(zhi)(zhi)”,而“十三五(wu)”期間(jian)建成(cheng)投(tou)產(chan)直(zhi)(zhi)(zhi)流(liu)特(te)(te)高壓(ya)(ya)(ya)為(wei)9條(tiao)(tiao)。如果(guo)加(jia)大(da)直(zhi)(zhi)(zhi)流(liu)特(te)(te)高壓(ya)(ya)(ya)建設(she)規(gui)模,2030年之前配套新(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源大(da)基地開發再(zai)建成(cheng)10條(tiao)(tiao)直(zhi)(zhi)(zhi)流(liu)特(te)(te)高壓(ya)(ya)(ya),即便(bian)達到(dao)4500小時/50%新(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源的指標,能(neng)(neng)(neng)(neng)新(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)增(zeng)1800億(yi)千瓦時的新(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源電(dian)量(liang)外(wai)送。而4.55億(yi)千瓦大(da)基地全部投(tou)產(chan)后,新(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)增(zeng)新(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源發電(dian)量(liang)將達到(dao)1萬億(yi)千瓦時,意味著直(zhi)(zhi)(zhi)流(liu)特(te)(te)高壓(ya)(ya)(ya)新(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)增(zeng)新(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源外(wai)送能(neng)(neng)(neng)(neng)力僅(jin)占總電(dian)量(liang)不(bu)足20%。而如果(guo)直(zhi)(zhi)(zhi)流(liu)特(te)(te)高壓(ya)(ya)(ya)新(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源輸送效率仍維持(chi)當(dang)下指標,則(ze)新(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)增(zeng)新(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源外(wai)送僅(jin)為(wei)新(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)增(zeng)新(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源電(dian)量(liang)的10%左右(you)。
四、破解新能源大基地消納問題
直流(liu)特高(gao)壓建(jian)設時序滯(zhi)后(hou),以及(ji)其輸(shu)送新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)能(neng)(neng)力不及(ji)預期,使大基地并(bing)網(wang)消納押寶特高(gao)壓外送,既是(shi)遠水(shui)難救(jiu)近(jin)火,也有杯(bei)水(shui)車薪之感(gan)。大基地外送難題(ti)難尋(xun)解決(jue)之道,但筆(bi)者認(ren)為采用以下措(cuo)施能(neng)(neng)有所裨益(yi):
一是(shi)創新(xin)(xin)就地消納(na)模(mo)式。新(xin)(xin)能源(yuan)(yuan)的波動性、間歇(xie)性和(he)低(di)密度特性,必(bi)然(ran)帶來(lai)遠距離輸送的技術難度以(yi)及成本的增加。發揮市(shi)場調節(jie)作用,創新(xin)(xin)就地消納(na)模(mo)式是(shi)必(bi)然(ran)出路,內蒙古自(zi)治區已推動新(xin)(xin)能源(yuan)(yuan)制(zhi)氫一體化(hua)(hua)、源(yuan)(yuan)網荷儲(chu)一體化(hua)(hua)等新(xin)(xin)能源(yuan)(yuan)市(shi)場化(hua)(hua)項目,對(dui)于本地化(hua)(hua)消納(na)新(xin)(xin)能源(yuan)(yuan)已發揮了顯著效果。特別對(dui)于新(xin)(xin)能源(yuan)(yuan)制(zhi)氫一體化(hua)(hua)模(mo)式,配(pei)合氫能下游在(zai)工業、交通(tong)的有效應用,對(dui)于促進新(xin)(xin)能源(yuan)(yuan)更大(da)規模(mo)發展,以(yi)及推進工業、交通(tong)等領域的深度脫碳意義重(zhong)大(da)。
二是加(jia)強技術(shu)創新(xin)(xin)(xin)和(he)應用。提(ti)升(sheng)壓縮空氣儲能(neng)(neng)等具(ju)備物(wu)理轉(zhuan)動慣量儲能(neng)(neng)系統的(de)比例,能(neng)(neng)提(ti)高本地(di)電力系統的(de)安(an)(an)全穩定支(zhi)撐能(neng)(neng)力,顯著(zhu)提(ti)升(sheng)特高壓通(tong)道的(de)功率極限,提(ti)高通(tong)道的(de)利用效率和(he)新(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)占比。加(jia)大柔性直流等新(xin)(xin)(xin)型特高壓技術(shu)的(de)研發與應用,柔性直流具(ju)有(you)靈活的(de)有(you)功、無(wu)功支(zhi)撐能(neng)(neng)力,能(neng)(neng)降(jiang)低直流系統對送受端電網(wang)(wang)的(de)安(an)(an)全依賴,具(ju)備多端直流組網(wang)(wang)功能(neng)(neng),有(you)利于(yu)新(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)電力的(de)多點組織和(he)匯集,特別適用于(yu)偏遠地(di)區、電網(wang)(wang)薄弱地(di)區新(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)大基(ji)地(di)的(de)外(wai)送。