智能电网如何顺应能源电力转型趋势,促进资源优化配置?
发布者:lzx | 来源:南方能源观察 | 0评论 | 829查看 | 2019-12-03 17:36:41    

智能电网是新时代电网乃至电力工业高质量发展的具体体现,应结合能源电力转型的大趋势把握电网智能化发展的方向。电力发展现状,能源电力的转型趋势,以及“十四五”全国电力发展整体方向,可为智能电网发展提供一个初步的思考。


一、“十三五”电力发展简析


(一)我国“十三五”期间用电需求保持刚性增长


2018年,全国全社会用电量达6.9万亿千瓦时,同比增速8.4%,连续三年保持增速上涨,“十三五”前三年年均增速约6.6%。全国人均用电量达4945千瓦时,从世界水平横向比较,我国人均用电量仅为韩国的1/2、略超美国的1/3,还有很大的增长潜力。


(二)电力供给侧结构性改革取得积极进展


“十三五”以来,在保障电力供应安全的前提下,全国电源结构显著优化。煤电化解产能过剩风险取得初步成效,2018年煤电装机占比为53%,较2015年下降7个百分点。“十三五”前三年淘汰关停落后煤电产能2000万千瓦以上,完成节能改造规划任务,形成了全球最大的清洁煤电供应体系。新能源呈跨越式发展,占比达到19%,较2015年上升5个百分点,已成为第二大电源。同时有效解决了消纳问题。2018年,风电平均利用率达到93%,光伏平均利用率达到97%。


在电源供应充足的基础上,电力资源优化配置能力持续增强,西电东送规模已达2.4亿千瓦,目前已明确的输电通道投产后,规模将进一步上升至2.9亿千瓦左右,其中清洁能源输送规模占比达45%左右,将有力支撑清洁能源发展。


(三)电力在能源的中心地位日益明显


“十三五”前三年,电能替代总量累计超过3900亿千瓦时,纯电动汽车保有量211万辆,北方地区推广电采暖面积5亿平方米以上。电能占终端能源消费比重达到25.5%,电气化水平持续提升,达到世界先进水平。


(四)电力科技装备水平进一步提升


随着全球长度最长、容量最大的准东-华东特高压直流工程顺利投产,全球首个特高压管廊“苏通GIL综合管廊”顺利投产,全球在建规模最大、单机容量最大的白鹤滩水电站和具有完全自主知识产权的“华龙一号”核电机组首堆建成在即,无论在发电领域还是输电领域,近年来电力行业的科技装备水平正在整体稳步提升。


(五)电力市场化改革进入深水区


国家持续推进电力的体制改革,电力市场的主体范围进一步的扩大。2018年,八省份开始了现货市场试点与结算试运行,全国市场化交易电量达到2万亿千瓦时,约占全社会用电量的30%。配售电业务加快放开,售电侧市场机制逐步完善,电力交易中心股份制改造进入快车道。在取得这些成绩的基础上,电力体制改革下一步还将继续深化。


(六)电力“一带一路”国际合作逐步展开


近年来,我国与30多个国家成立“一带一路”能源合作伙伴关系,与有关国家、国际和地区组织建立能源合作机制近40项,签署能源合作文件100余份。


二、能源电力转型趋势分析


(一)我国将步入更高水平电气化时代


电力是能源发展的中心,随着一些新产业新业态和电能的紧密结合,电能在终端消费的比重预计还将持续地提高。根据电规总院的预测,到2035年这个比例将达到35%左右,成为能源消费的主体。


一是随着我国经济结构的不断升级,能源和经济发展的关联度会持续地降低,但电力和经济发展的关联度不会降低,联系还会更加紧密。电力今后仍然是经济转型的重要支撑。


二是从终端能源消费和利用的角来看,电能和氢能是互相补充的关系。考虑到电力工业在我国有长期的积累,它的产业布局与建立有长期的积累与沉淀。与之相比,氢能产业刚刚起步,全产业体系的建设还需要较长时间。因此,电能与氢能之间应当是相互补充的关系。氢能作为新型二次能源,短期内尚无法取代电力在能源领域中的中心地位。


(二)新时代我国电力消费增长仍具潜力


全国人均用电量约4950千瓦时,与世界发达国家水平相比还有较大差距。未来,我国需要处理好人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分发展之间的矛盾,还需要继续坚持经济的高质量发展,这些都需要电力的支撑。根据电规总院的测算,虽然未来全国用电增速会逐渐回落,但未来用电增长仍有较大潜力。预计2035年用电量达到12.2万亿千瓦时,人均用电量达到8500千瓦时。


(三)新时代电力发展需要安全与绿色并重


目前,电力安全保障体系的建设仍有短板和不足,未来应当在保持规模持续增长的同时,向更加清洁、绿色的方向转变,有力支撑经济社会可持续发展,保障电力安全可靠供应。一是需要从现在就要开始研究“十四五”电力安全的保障体系的问题。二是需要研究在电力能源转型的过程中,如何既能支撑新能源大规模的消纳、并网,同时还能保证电力系统的安全稳定运行,这两个挑战从中长期来看是不可忽视的。预计到2035年新能源装机将达到12亿千瓦左右,如此大规模的新能源装机意味着未来电力系统对储能的巨大需求,这将对未来电力系统运行安全和可控带来一定的挑战。


(四)新时代电力高质量发展需要科技创新的驱动


科技创新是电力工业高质量发展的强大动力。电力工业仍有部分关键装备技术亟待突破,提升自主化水平,同时,一批新兴技术仍需要加快自主创新,提升行业国际话语权。传统电力与前沿技术集成融合,将引领能源电力更高质量发展。在科技创新方面,电力将是未来的重点领域。智能电网又将是我国电网领域甚至是电力整个领域科技创新的重要体现。


(五)新时代电力国际合作前景广阔


在电力建设、投资、装备、科技、研发等方面,我国与“一带一路”的沿线国家都有较好的互补性。据统计,“一带一路”沿线国家电力发展相对落后,2015年人均用电量、人均装机分别为1633千瓦时/人、409瓦/人,均仅为世界平均水平的55%左右。沿线国家人均装机水平如达到世界平均水平,新增装机潜力近10亿千瓦;若达到我国人均装机水平,新增装机潜力18亿千瓦左右,超过目前全国装机规模;若达到德国人均装机水平,新增装机潜力更高达48亿千瓦左右,市场前景十分可观。


三、能源电力转型趋势分析


(一)智能电网是电力安全保障体系的重要组成部分


“十四五”电力工业安全保障要从过去的主要考虑供应侧保障向更加注重电力的产供销综合保障体系建设转变,这也是电规总院围绕“十四五”电力发展提出的一个重大命题。电网既连接着电源,又连接着用户,在电力系统中处于枢纽地位,所以加强智能电网建设将成为电力安全保障体系构建的核心。


从未来电力需求来看,还有很大的消费增长潜力。一是根据预测,2035年电动车保有量将达到2亿辆,2050年大概率突破5亿辆,这对用电量的拉动是巨大的。二是随着数字中国、数字经济的建设,大数据中心的用电量也会呈现显著增长。据测算,2025年全社会用电量预计达到约9.5万亿千瓦时,年均增速约4.7%,人均用电量6500千瓦时/人左右。预计南方五省(区)全社会用电量约1.7万亿千瓦时,年均增速约5.0%。


在此预测基础上,未来需要更加重视电力产供销全环节的需求,特别是要更加重视需求侧管理的效果。从规划长时间尺度来看,主要任务将是削减系统尖峰负荷。很多省份最大负荷持续利用小时数不足一百小时,若为了短时的负荷增加大量的装机,显然是不经济的,所以在“十四五”期间就要加强研究如何保证电力系统产供储各环节合理的需求,抑制不合理的用电消费。从运行的尺度来看,需要通过智能电网的建设,通过分层分级调控手段,为大规模分布式电源和灵活负荷运行提供重要支撑。


(二)智能电网是实现电力绿色转型关键环节


“十四五”是电力绿色低碳转型的关键时期,新能源比重还将持续增加,电力系统将加快从旋转型设备向电力电子型设备的转变。增加灵活调节手段(储能、FACTS),突破性提升智能调控水平,打造绿色能源高效配置的智能电网平台成为推动电力绿色转型的关键。预计2025年全国新能源装机将达到8亿千瓦左右,非化石能源装机占比近半,非化石能源消费占比提高至18%左右。电网需通过持续加强系统调节能力建设、强化省间互济等手段,充分发挥新能源消纳平台作用。


南方电网未来除水电消纳外,海上风电的消纳需求也将出现大幅增长。预计2025年南方五省区新能源规划装机约8300万千瓦,非化石能源装机占比约53%。其中,广东省海上风电规划装机6680万千瓦,“十四五”期间预计投产约1600万千瓦。为提高系统消纳能力、提高海风利用效率,需集中建设240万千瓦抽蓄电站,同时布局约400万千瓦储能电站。如何利用系统内的调节能力以适应大规模海上风电的消纳,也是“十四五”期间南方电网需重点研究的问题。


(三)智能电网是促进资源优化配置的创新手段


过去电力资源优化配置的相关研究主要以煤电与水电基地外送问题为主,在“十四五”期间,研究重点将转向国家综合能源基地外送问题。具体来看,“十四五”期间电力资源优化配置面临存量调整、增量优化的新形势,跨省区输电规模还将进一步扩大,清洁能源输送比重还需持续提升。大规模新能源汇集送出(陆上、海上)、多回大规模直流输电通道建设等场景,都需要创新柔性多端直流输电、交直流混联大电网运行控制等技术手段,加快智能输电网建设。


“十四五”电力流向将逐步形成稳定西电东送,增加北电南送的电力资源配置新格局。预计将新增跨省跨区电力流规模约8000万千瓦,至2025年全国跨省跨区资源配置能力将达到约3.6亿千瓦左右。为适应这样一个大规模的电力资源配置格局,需要电力技术手段进一步创新。


近几年,南方电网一直在加快直流输电技术的研发步伐,目前乌东德特高压柔性混合直流是世界上第一条大型柔性多端直流输电工程。未来,为满足粤港澳大湾区及深圳先行示范区用能需要,在考虑乌东德直流投产后,“十四五”期间还需考虑引入北方综合能源基地电力流,在现有电力流基础上还需增加2000万千瓦左右外来电力,需对南方电网主网架进一步优化调整。


(四)智能电网是提升电力普遍服务能力的重要途经


“十四五”是提升电力服务水平的重要时期。目前,城市供电可靠性仍有待进一步提升,农村电网供电质量亟待加强,电能替代范围还需进一步扩大。智能配电网通过应用高可靠性配电网自愈控制、直流配电网、农网低电压精准治理、智能用电等技术,全面提升电力服务水平。


在国家《配电网建设改造行动计划(2015—2020年)》取得显著成效的基础上,“十四五”期间将重点解决电网区域发展不平衡不充分问题,提升电网全景感知、智能决策及互动用电水平。从南方电网的实践来看,“十四五”期间,南方电网应继续推进昆明、贵阳、南宁、广州、海口、深圳先行区等高可靠性城市电网建设,加强20个智能电网示范区建设,开展智能配电重大技术攻关,实现安全、可靠、低碳的用能保障。


(五)智能电网是构建能源共享经济的重要平台


“十四五”期间,随着能源转型的加速推进,以及“云大物移智”等新技术的不断成熟应用,共享经济将向能源电力领域拓展。智能电网将和综合能源、多能互补、分布式能源等用能形式融合发展,催生出智慧绿色建筑、智慧交通、智慧能源等具有共享经济特点的新业态、新模式,如雄安智慧能源城市建设。整体来看,通过建设智能电网可为能源共享经济搭建一个重要的平台。从电网企业的角度,未来还需要进一步加大在电网资产增值、数据资产价值挖掘、能源互联网创新服务等领域的拓展,创新企业价值。


(六)智能电网是电网企业提质增效的重要抓手


“十四五”期间,电网企业还需要适应电力体制改革,创新发展模式,促进提质增效。智能电网以数字化手段实现物理系统的全景感知和模拟运行,通过深入挖掘资产的数据价值,提升智能决策水平,降低运行维护成本,提高资产利用效率,同时构建智能电网产业生态圈,带动产业创新发展,这也是电网企业下一步重点的一个方向。

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