四川中長(zhǎng)期清潔可再生能源電力供應(yīng)的挑戰(zhàn)與建議

李世鈺，彭加琳，劉 巖，周 佳

（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

0 前 言

受氣候變暖和資源枯竭等問(wèn)題影響，全球范圍內(nèi)的電力供應(yīng)正在由化石能源為主的電力供應(yīng)體系逐步向以水、風(fēng)、光為主的可再生能源結(jié)構(gòu)發(fā)展［1］。四川省是我國(guó)清潔能源示范省和國(guó)家重要的優(yōu)質(zhì)清潔能源基地，是國(guó)家“西電東送”“西氣東輸”的能源輸送樞紐，在國(guó)家能源安全戰(zhàn)略格局中具有重要地位。四川省清潔可再生能源豐富，主要以水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能為主，其中水力資源技術(shù)可開(kāi)發(fā)量1.48億kW，風(fēng)能資源技術(shù)可開(kāi)發(fā)量約2 000萬(wàn)kW，太陽(yáng)能資源發(fā)電技術(shù)可開(kāi)發(fā)量約8 000萬(wàn)kW。2020年底，全省電力裝機(jī)達(dá)10 295萬(wàn)kW，發(fā)電量4 140億kW·h，其中：水電裝機(jī)8 082萬(wàn)kW，水電發(fā)電量3 514億kW·h，均保持全國(guó)第一；風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)達(dá)到426萬(wàn)kW，光伏并網(wǎng)裝機(jī)達(dá)到191萬(wàn)kW。然而，由于四川省徑流年內(nèi)分配不均勻，水電發(fā)電出力豐枯差異大，新能源單獨(dú)供電存在波動(dòng)性和間歇性等問(wèn)題，在四川省建立清潔可再生能源電力供應(yīng)系統(tǒng)存在一定挑戰(zhàn)。本文在四川省能源電力供應(yīng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合四川省資源特點(diǎn)和未來(lái)電力需求，提出了四川省清潔可再生能源電力供應(yīng)系統(tǒng)建設(shè)的建議，以期為四川省清潔可再生能源電力發(fā)展規(guī)劃提供參考。

1 四川省中長(zhǎng)期清潔可再生能源電力供應(yīng)存在的挑戰(zhàn)

1.1 用電規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)

隨著成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈的建設(shè)，成渝地區(qū)在全國(guó)大局中的戰(zhàn)略地位將被極大提升，四川省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)將邁上新臺(tái)階。預(yù)計(jì)四川省2025年、2030年、2035年的全社會(huì)年需電量分別為3 700億kW·h、4 400億kW·h、4 900億kW·h，最大負(fù)荷分別為7 100萬(wàn)kW、8 500萬(wàn)kW、9 600萬(wàn)kW，電力市場(chǎng)仍有較大的發(fā)展空間（見(jiàn)圖1）。

圖1 四川省未來(lái)中長(zhǎng)期用電需求

1.2 水電發(fā)電出力豐枯差異大

四川省徑流年內(nèi)分配極不均勻，豐水期、平水期、枯水期匯入長(zhǎng)江的多年徑流量比重約為72%、12%、16%［2］，而且全省具有季及以上調(diào)節(jié)能力的水庫(kù)電站裝機(jī)容量?jī)H占水電總裝機(jī)的36%，調(diào)節(jié)能力不足，四川省長(zhǎng)期存在水力發(fā)電能力豐枯差異大的問(wèn)題（見(jiàn)圖2）。

圖2 四川省大渡河50年年內(nèi)來(lái)水過(guò)程

1.3 水風(fēng)光互補(bǔ)體制機(jī)制尚不健全

水電作為四川的主力電源，與風(fēng)光能源之間具備良好的互補(bǔ)特性，水風(fēng)光一體化和多能互補(bǔ)可較好地支撐未來(lái)高比例可再生能源發(fā)展的新型電力系統(tǒng)。但目前風(fēng)光水儲(chǔ)多能互補(bǔ)的技術(shù)體系和體制機(jī)制尚不健全，制約了四川清潔可再生能源的發(fā)展。

1.4 常規(guī)水電剩余可開(kāi)發(fā)量有限

全面梳理四川省剩余技術(shù)可開(kāi)發(fā)量后發(fā)現(xiàn)，扣除目前已建和在建電站、有環(huán)保移民問(wèn)題制約的電站后，四川水電剩余技術(shù)可開(kāi)發(fā)容量為2 400萬(wàn)kW，占四川技術(shù)可開(kāi)發(fā)容量的13.5%。按照當(dāng)前預(yù)測(cè)的四川省近中期負(fù)荷水平，并沿襲目前四川水電外送方式和比例，若沒(méi)有其他電源的補(bǔ)充，在大規(guī)模水電外送后，四川省近中期將面臨缺電的局面。2025年、2030年、2035年枯水年電力供應(yīng)缺口分別為1 200萬(wàn)kW、1 500萬(wàn)kW、2 200萬(wàn)kW，因此需要做好四川水電外送和自用的統(tǒng)籌規(guī)劃。

2 四川省中長(zhǎng)期清潔可再生能源電力供應(yīng)發(fā)展建議

為實(shí)現(xiàn)國(guó)家制定的碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，工程必須全面貫徹新發(fā)展理念和能源安全新戰(zhàn)略，加快構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。大力發(fā)展綠色低碳能源將是滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的能源消費(fèi)需求的必然選擇，未來(lái)電力系統(tǒng)的增量需求主要依托可再生能源。因此，結(jié)合能源資源特點(diǎn)，四川省能源電力供給側(cè)宜建立以水電為主，風(fēng)光電為輔的清潔可再生能源系統(tǒng)，具體發(fā)展建議包括：合理開(kāi)發(fā)剩余的水能資源，適度擴(kuò)大已有常規(guī)水電的調(diào)峰能力，有序加快加大風(fēng)能和太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)，試點(diǎn)建設(shè)抽水蓄能電站，實(shí)施水風(fēng)光儲(chǔ)多能互補(bǔ)系統(tǒng)建設(shè)，在滿(mǎn)足省內(nèi)需求的前提下，參與全國(guó)一次能源平衡。

2.1 合理開(kāi)發(fā)剩余水電

目前，扣除已在建水電站，四川水電剩余技術(shù)可開(kāi)發(fā)容量約4 300萬(wàn)kW，進(jìn)一步扣除存在環(huán)保、移民等制約因素以及經(jīng)濟(jì)性差的梯級(jí)電站后，四川水電剩余技術(shù)可開(kāi)發(fā)容量約2 400萬(wàn)kW，主要集中在金沙江、雅礱江、大渡河三大流域。具有開(kāi)發(fā)價(jià)值的重點(diǎn)梯級(jí)宜逐步開(kāi)發(fā)，主要有金沙江的崗?fù)?、波羅、昌波、旭龍、奔子欄，雅礱江的牙根一級(jí)、牙根二級(jí)、楞古、仁達(dá)、林達(dá)、樂(lè)安、甲西；大渡河巴拉、金川、巴底、安寧、丹巴、老鷹巖一級(jí)、老鷹巖二級(jí)等梯級(jí)電站。針對(duì)四川省電力結(jié)構(gòu)性矛盾比較突出，考慮到水庫(kù)電站儲(chǔ)能作用大、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，顯著增加下游梯級(jí)枯期電量對(duì)改善四川省電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作用顯著，應(yīng)積極推動(dòng)上寨、下?tīng)栠取㈣F籠堡等龍頭水庫(kù)電站的建設(shè)。

2.2 推動(dòng)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化開(kāi)發(fā)

為構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，提升能源清潔利用水平和電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，更好地發(fā)揮水風(fēng)光儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)在保障能源安全中的作用，應(yīng)積極探索其實(shí)施路徑。水風(fēng)光儲(chǔ)一體化可采取兩種方式，即：在水風(fēng)光資源較集中的區(qū)域盡可能實(shí)施站內(nèi)互補(bǔ)、風(fēng)光接入水電站互補(bǔ)，通過(guò)水電靈活調(diào)節(jié)風(fēng)光出力，形成優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的打捆出力，并利用水電送出線(xiàn)路輸入電網(wǎng)，消納新能源；在負(fù)荷中心區(qū)域，風(fēng)光直接接入電網(wǎng)互補(bǔ)，在電網(wǎng)中水電等電源或負(fù)荷中心附近建設(shè)抽水蓄能以進(jìn)行調(diào)節(jié)，平抑風(fēng)光出力波動(dòng)，這些都需要電網(wǎng)具有較強(qiáng)的調(diào)峰能力。未來(lái)四川省甘孜州、阿壩州的風(fēng)光資源將大規(guī)模開(kāi)發(fā)［3］，川渝特高壓交流網(wǎng)架建設(shè)實(shí)施，實(shí)現(xiàn)水風(fēng)光一體化送出，保障成渝雙城地區(qū)安全可靠供電。

2.3 適時(shí)啟動(dòng)水電擴(kuò)機(jī)

規(guī)模開(kāi)發(fā)新能源可解決電力系統(tǒng)的增量電量需求，但不能解決系統(tǒng)的容量需求。四川省電力系統(tǒng)以水電為主，水電整體調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)。利用調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)的水電站擴(kuò)機(jī)，配合水風(fēng)光互補(bǔ)運(yùn)行并提供調(diào)峰容量，共同滿(mǎn)足電力系統(tǒng)對(duì)容量和電量的增量需求。這不僅促進(jìn)大規(guī)模風(fēng)光電量的消納，也是當(dāng)前較經(jīng)濟(jì)合理的能源資源利用方式。目前，雅礱江中下游正在開(kāi)展水電規(guī)劃調(diào)整，從電源供給側(cè)分析了雅礱江中下游具備水電擴(kuò)機(jī)的建設(shè)條件，并結(jié)合工程建設(shè)工期和風(fēng)光資源接入條件，以二灘和官地水電站為先期試點(diǎn)工程，研究可行的投融資及電價(jià)政策，探索構(gòu)建四川省清潔可再生能源系統(tǒng)的新途徑。

2.4 布局抽水蓄能電站

大規(guī)模風(fēng)光接入系統(tǒng)后，系統(tǒng)峰谷差進(jìn)一步拉大。預(yù)計(jì)2030年以后，四川省不僅電量由盈余逐步轉(zhuǎn)向緊缺，調(diào)峰容量也逐步出現(xiàn)較大的缺口，至2035年，系統(tǒng)容量缺口約2 400萬(wàn)kW、調(diào)峰容量缺口約800萬(wàn)kW。抽水蓄能電站是目前技術(shù)最為成熟、可靠且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的大規(guī)模儲(chǔ)能電源，在電力系統(tǒng)中具有調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相、緊急事故備用、黑啟動(dòng)等功能。季調(diào)節(jié)抽水蓄能電站更是緩解四川豐枯矛盾的重要措施?！俺樗钅茈娬?新能源”是滿(mǎn)足四川電力系統(tǒng)需求和未來(lái)電源擴(kuò)展的重要方向之一，能較好地改善新能源運(yùn)行條件，解決新能源的消納問(wèn)題。目前四川省正在開(kāi)展抽水蓄能中長(zhǎng)期規(guī)劃編制工作，以推動(dòng)四川省抽水蓄能站點(diǎn)的前期工作，適時(shí)開(kāi)工較優(yōu)質(zhì)的抽水蓄能站點(diǎn)。

2.5 統(tǒng)籌自用和外送規(guī)模

“十四五”規(guī)劃中，四川將建成投產(chǎn)水電3 200萬(wàn)kW，新增雅中直流送江西、白鶴灘送江蘇各800萬(wàn)kW，金沙江上游送湖北800萬(wàn)kW 4條特高壓輸電線(xiàn)路，共計(jì)送電容量2 400萬(wàn)kW?？紤]自身用電負(fù)荷的增長(zhǎng)，“十四五”期間，四川將出現(xiàn)自用和外送不能兼顧的局面。從能源資源的高效利用及合理流向角度考慮，四川省應(yīng)統(tǒng)籌自用與外送關(guān)系，按照“優(yōu)先自用，合理外送”的原則，統(tǒng)籌安排電源建設(shè)時(shí)序，從而保障四川省電力供應(yīng)并兼顧區(qū)外送電。

2.6 遠(yuǎn)景接納西藏優(yōu)質(zhì)水電

四川省是我國(guó)可再生能源資源生產(chǎn)和消費(fèi)大省，是國(guó)家“西電東送”的能源輸送樞紐，在國(guó)家能源戰(zhàn)略格局中具有極其重要的地位。四川省在合理利用本地優(yōu)勢(shì)水能、風(fēng)光等清潔可再生能源滿(mǎn)足自身需求的同時(shí)，也為助力我國(guó)東中部地區(qū)能源供給清潔替代、推動(dòng)成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈建設(shè)發(fā)揮了重要作用。從遠(yuǎn)景分析來(lái)看，四川省電力缺口較大，為滿(mǎn)足四川省未來(lái)的能源需求，響應(yīng)國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略，四川省遠(yuǎn)期可考慮利用地理優(yōu)勢(shì)優(yōu)先吸納西藏優(yōu)質(zhì)水電，接續(xù)西電東送。隨著藏東南水電基地的逐步投產(chǎn)，屆時(shí)可通過(guò)特高壓輸電至四川，滿(mǎn)足2040年及以后的四川用電需求。

3 四川省中長(zhǎng)期清潔可再生能源電力供應(yīng)效益分析

3.1 有效提高清潔可再生能源占比

四川省電力系統(tǒng)2035年總裝機(jī)2.32億kW，其中四川火電1 700萬(wàn)kW左右，占7%，水電（含擴(kuò)機(jī)和抽水蓄能）、風(fēng)電和光伏等清潔可再生能源總裝機(jī)2.15億kW，占93%。2035年四川總發(fā)電量約6 330億kW·h，其中火電發(fā)電量587億kW·h（占比9%），其余清潔能源發(fā)電占比91%。預(yù)計(jì)到2035年，四川省外送規(guī)模將達(dá)5 450萬(wàn)kW，每年可向省外輸送約2 450億kW·h的清潔電能，如以燃煤火電為替代電源，則每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約7 350萬(wàn)t，減少排放二氧化碳1.9億t，節(jié)能減排效益顯著。因此，四川省宜積極建設(shè)清潔可再生能源系統(tǒng)，有序安排推進(jìn)常規(guī)水電擴(kuò)機(jī)、抽水蓄能建設(shè)，積極開(kāi)發(fā)四川省風(fēng)光資源，以促進(jìn)四川省電源結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，形成清潔低碳電力供應(yīng)體系，滿(mǎn)足四川省中長(zhǎng)期發(fā)展的電力需求，保障未來(lái)四川省電力持續(xù)外送能力。

3.2 有力保障成渝地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展

黨的十九大正式提出實(shí)施區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略，并成為新時(shí)代國(guó)家重大戰(zhàn)略之一，是貫徹新發(fā)展理念、建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的重要組成部分?！笆奈濉睍r(shí)期是四川搶抓國(guó)家重大戰(zhàn)略機(jī)遇、推動(dòng)成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈建設(shè)成勢(shì)見(jiàn)效的關(guān)鍵時(shí)期。四川省清潔可再生能源的開(kāi)發(fā)，為成渝地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供清潔電力，并依托工程建設(shè)，通過(guò)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化來(lái)帶動(dòng)社會(huì)結(jié)構(gòu)的變化，提高當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)化水平。這些措施對(duì)拉動(dòng)成渝地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、增加財(cái)政稅收及就業(yè)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展具有重大意義。另外，涉藏地區(qū)的可再生能源開(kāi)發(fā)，能夠有效推進(jìn)涉藏地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展，鞏固脫貧攻堅(jiān)成果。

3.3 有利于保障生態(tài)環(huán)境

堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先是四川省清潔可再生能源開(kāi)發(fā)的首要原則，在科學(xué)合理劃定并嚴(yán)守生態(tài)紅線(xiàn)的基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌資源開(kāi)發(fā)和生態(tài)保護(hù)的關(guān)系，做到“大保護(hù)、小開(kāi)發(fā)，在開(kāi)發(fā)中保護(hù)、在保護(hù)中開(kāi)發(fā)”，實(shí)現(xiàn)可再生能源利用與保護(hù)并重、建設(shè)與保護(hù)平衡、開(kāi)發(fā)與保護(hù)共贏。清潔可再生能源系統(tǒng)的建設(shè)，有效降低碳排放強(qiáng)度，有助于川渝地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型，建設(shè)生活更富裕、環(huán)境更優(yōu)美、人與自然和諧共生的宜居家園。

4 結(jié) 論

四川省是我國(guó)重要的清潔可再生能源基地，具有保障四川清潔可再生能源電力發(fā)展、有助東中部地區(qū)能源供給清潔替代、推進(jìn)全國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命、促進(jìn)全國(guó)清潔能源發(fā)展的作用。本文結(jié)合四川省資源稟賦特點(diǎn)，分析了四川電網(wǎng)清潔可再生能源電力存在的挑戰(zhàn)，并從合理開(kāi)發(fā)剩余水電、推動(dòng)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化開(kāi)發(fā)、適時(shí)啟動(dòng)水電擴(kuò)機(jī)、布局抽水蓄能電站、統(tǒng)籌自用和外送規(guī)模等方面提出了建議，并分析了清潔可再生能源發(fā)展的預(yù)期效果，以期實(shí)現(xiàn)四川省經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展。