“十二五”能源發(fā)展戰(zhàn)略下電網(wǎng)調峰節(jié)能規(guī)劃探究

秦斌 柯強

（湖北黃岡供電公司電力設計院，湖北 黃岡 438000）

0 引言

在“十二五”能源發(fā)展戰(zhàn)略中，我國政府明確提出了爭取到2020年中國非化石能源占一次能源消費的比重達到15%左右、單位GDP的CO2排放比2005年下降30%～40%的目標。研究結果表明，2020年全國發(fā)電裝機規(guī)模將達到17.6億kW左右，其中煤電10.3億kW、燃氣發(fā)電5890萬kW、核電8030萬kW、常規(guī)水電3.4億kW、抽水蓄能5000萬kW、風電1.5億kW、太陽能發(fā)電2400萬kW、生物質發(fā)電1500萬kW?！笆濉笔俏覈I(yè)化和城市化發(fā)展的關鍵時期，也是我國能源實現(xiàn)戰(zhàn)略轉型、推進科學發(fā)展的關鍵時期。電網(wǎng)調峰節(jié)能規(guī)劃一直是電網(wǎng)規(guī)劃中的重點。而合理地處理好所在區(qū)域內電網(wǎng)的峰谷差問題以及網(wǎng)內無功功率問題是進行電網(wǎng)調峰節(jié)能規(guī)劃的關鍵所在。

1 電網(wǎng)調峰節(jié)能規(guī)劃所面臨的問題和挑戰(zhàn)

電網(wǎng)調峰能力的強弱，直接關系到電能利用率的高低。由于我國幅員遼闊，各種客觀因素影響著電網(wǎng)運行，目前我國電網(wǎng)的調峰建設整體上還處于起步階段。下面對幾個比較突出的問題進行簡述。

1.1 氣溫變化對負荷級電網(wǎng)運行的影響

我國大部分地區(qū)屬于亞熱帶季風氣候，因此電網(wǎng)負荷隨氣溫變化波動明顯。大部分地區(qū)用電年負荷曲線上有兩個高峰段，即夏季6～9月（最高段）和冬季12～3月（次高段）。兩峰段中，前者（夏季）對電網(wǎng)運行影響較大。原因是：改革開放以來，人們整體生活水平提高了，用電環(huán)境相對比較寬松，并且隨著科學技術的快速發(fā)展，高檔電器快速普及，空調負荷上升得尤其快。以湖北為例，相關資料顯示，當夏季氣溫在25～35℃時，降溫負荷隨氣溫上升而逐步爬升，其上升速度比較平緩；當氣溫＞35℃時，降溫負荷呈直線急劇上升。并有資料表明，當氣溫＞35℃，每上升1℃，負荷高峰值將增加300～400MW，低谷值增加100～200MW，這基本都是空調負荷造成的。但往往一場雷雨后，空調負荷又立馬陡降幾百到幾千MW。降溫負荷“量”的驟然變化，對電網(wǎng)運行影響極大，它要求電網(wǎng)有足夠“儲備”能力、快速“響應”能力和調峰能力；否則，如此劇烈的變化將造成電能的大量浪費。

1.2 資源分布不均對電網(wǎng)運行造成的影響

目前我國電源結構以煤電為主，每年用于火力發(fā)電的煤炭量占到總產煤量的70%左右。中國煤炭分布呈東多西少的狀態(tài)，而電能的需求則呈現(xiàn)出北多南少、西多東少的態(tài)勢，這樣的分布格局在很大程度上阻礙了中國火電企業(yè)的發(fā)展。我國目前煤電布局以“分省就地平衡”為主，跨省跨區(qū)輸電能力較低。實踐證明，這種方式已造成中東部地區(qū)煤炭供應高度依賴區(qū)外調入、中東部地區(qū)大氣污染和酸雨污染嚴重等問題。從運輸方式來看，鑒于中國目前公路建設的不完善性，煤炭的公路運輸運量一直較小，而且伴隨著近年來國際石油價格的不斷攀升，公路運輸成本也在不斷上升。水路運輸主要分為海運和內河航運，雖然水路運輸在煤炭運輸上具有巨大潛力，但受其運輸速度以及運輸航道的選擇等限制，水路運輸運量也不是主流選擇。目前我國相對比較理想的運輸方式為鐵路運輸。據(jù)資料統(tǒng)計，煤炭鐵路運輸?shù)倪\輸量占整體煤炭運輸能力的60%以上。這導致鐵路長期忙于運煤且運力不足，煤電運緊張局面反復出現(xiàn)，缺煤停機現(xiàn)象時有發(fā)生。這不僅危及電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，也不利于國民經濟和相關行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

1.3 各種發(fā)電機構的特性對電網(wǎng)運行造成的影響

目前，我國電源結構主要由煤電、常規(guī)水電、風電組成，而且北方大部分地區(qū)的供熱機組在煤電裝機中占有較大比重。常規(guī)水電主要指的是徑流式水電，長期以來系統(tǒng)調峰能力不足。風電更是有反調峰特性，這使得現(xiàn)在系統(tǒng)所要面臨的調峰壓力日益增大。由于我國地域遼闊，跨省跨區(qū)的輸電能力薄弱，目前我國主要的電源機構所凸顯出來的調峰能力差而浪費的電能相當驚人。

2 電網(wǎng)調峰節(jié)能規(guī)劃的優(yōu)化措施

由于我國目前的電源結構特色以及我國存在的資源分布、氣候特點等人力不可改變的因素存在，導致電網(wǎng)調峰節(jié)能規(guī)劃實施非常困難。從發(fā)電機構的特性分析入手，目前調峰能力比較好的方案為燃氣發(fā)電以及抽水蓄能發(fā)電。從電網(wǎng)用戶用電習慣分析入手，目前值得提倡的調峰方案為階梯電價模式。

2.1 燃氣發(fā)電

天然氣發(fā)電機組啟動迅速、運行靈活，有望成為電力調峰的優(yōu)選。一般E級機組冷態(tài)時啟動至滿負荷需2 h，而燃煤機組則會在6～8 h。另外，天然氣發(fā)電較燃煤發(fā)電在降低碳排放方面具有一定的優(yōu)勢。國家發(fā)改委擬“十二五”期間大規(guī)模開發(fā)天然氣，將天然氣發(fā)電裝機容量由目前的2800萬k W提升至5800萬kW，預計天然氣在能源消費結構中的比例由目前的4%提高到8%左右。但是我國屬于富煤、貧油、少氣的國家，天然氣儲備量不高，人均擁有量僅相當世界平均水平的6.5%，天然氣資源依賴外部進口。從電力系統(tǒng)整體經濟性的角度來看，我國燃氣電站的發(fā)展規(guī)模尚需深入研究，以達到改善我國能源結構和滿足電力系統(tǒng)調峰的綜合平衡的目標。

2.2 抽水蓄能發(fā)電

抽水蓄能電站具有調峰、填谷、調頻、調相、事故備用、黑啟動等多種功能，且響應速度快，具有良好的負荷跟蹤能力，對確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經濟運行具有重要作用。抽水蓄能電站與火電站比，負荷跟蹤性能好，起停靈活、增減工作出力快，從全停到滿載發(fā)電一般在2～3 min，從全停到滿載抽水約6 min，從滿載發(fā)電或滿載抽水到與電網(wǎng)解列約1 min；與燃油電廠比可節(jié)省燃油，調峰能力強；與常規(guī)水電廠比，需要水但基本不耗水，其裝機容量一般可不受自然來水量的限制?？梢哉f他是目前最為經濟可靠的蓄能電源。資料顯示，我國抽水蓄能站址資源豐富，全國抽水蓄能電站前期選址總量超過1.3億kW。其中，華東和華中電網(wǎng)經營區(qū)域的抽水蓄能站址資源約占全國的50%；華北電網(wǎng)、東北電網(wǎng)及南方電網(wǎng)各自約占全國的15%；西北電網(wǎng)經營區(qū)域的抽水蓄能站址資源較少，不到全國總量的10%。未來我國抽水蓄能電站將主要分布在華東、華北、華中和南方電網(wǎng)覆蓋的地區(qū)。

2.3 階梯電價

階梯電價的主要思想為：隨著戶均消費電量的增長，1 kW·h電價逐級遞增。對居民用電價實行階梯式遞增可提高能源效率。通過分段電量可實現(xiàn)細分市場的差別定價，提高用電效率，并且能補貼低收入居民。同時階梯電價里融入了分時電價的思想，引導用戶在用電高峰期盡量少用電，在用電低谷期盡量多用電。同時階梯電價還能很好地配合抽水蓄能發(fā)電的需要，節(jié)約發(fā)電成本。

3 結語

“十二五”是我國全面建設小康社會的關鍵時期，電力工業(yè)發(fā)展既要為經濟社會發(fā)展提供安全可靠的電力保障，又要適應全球氣候變化推動的能源格局清潔化的深刻演變。電網(wǎng)調峰節(jié)能規(guī)劃一直是電網(wǎng)規(guī)劃里比較重要的一個部分，合理運用環(huán)境、資源以及電源設備自身的特點，取長補短，能很好地發(fā)揮電網(wǎng)的調峰節(jié)能作用。我們不能改變自然環(huán)境，但我們可以利用現(xiàn)有條件適應自然環(huán)境。高質量的“十二五”電力規(guī)劃必將促進電力與能源工業(yè)的整體協(xié)調發(fā)展，為促進經濟發(fā)展方式的轉變與經濟社會的全面、協(xié)調、可持續(xù)發(fā)展作出更大的貢獻。

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