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谷峰:減煤量不等于減煤機

文章來源:南方能源觀察谷峰2021-01-19 13:34

限電引發對有效容量的思考

 
在過去數年里,通常認為中國的電力供給是過剩的。當然,必須要指出的是,過剩并非特指煤電過剩,而是所有電源都過剩了,這種過剩是指電量生產能力的過剩。2020年冬湖南、江西、浙江等地發布有序用電通知,多地電力供應出現短缺。內蒙古、山西、甘肅這三個能源送出大省(區)也經歷不同程度的錯峰限電。內蒙古2020年錯峰100天,2021年將錯峰150天。這些省區,單單比較電力裝機規模和負荷規模,前者遠大于后者,也印證了通常意義理解的“過剩”。但如果確實過剩,為何仍然需要錯峰限電?主要原因是電能量除了電量的要求,還存在電力的要求,電量生產能力的過剩,不等于電力的過剩,即銘牌容量總和不等于有效容量總和。
 
例如,煤機和燃機的有效容量指的是在最大負荷情況下能夠提供的容量,扣減廠用電、檢修時間、缺煤(氣)時間、非停時間等等,煤機有效容量能達到80%,燃機有效容量能夠達到90%。即一般規律上,以各類電源總裝機容量100萬千瓦為例,煤機在高峰時段能貢獻的可靠容量大概是80萬千瓦,核電是90萬千瓦,燃機也能到90多萬千瓦。
 
與礦石能源機組相比,考慮來水的不確定性,多年調節水電的有效容量只有40%多;光伏的有效容量更低。從北美ISO統計數據來看,在光照資源最好的地方,100萬千瓦的光伏能提供30萬千瓦有效容量,最低為5萬千瓦。當系統最需要電力時,比如晚高峰,光伏發電是缺位的。隨著再電氣化和人民生活水平的提高,國內的負荷季節特點會出現冬季高峰大于夏季高峰,晚高峰大于日高峰的趨勢。為保持電力系統穩定可靠運行,高峰負荷時,需要足夠的發電容量冗余。根據國內一些測算,在電力現貨市場試點地區,風電的有效容量為10%左右。例如,內蒙古要解決錯峰問題,需要投資建設4臺100萬千瓦的煤機,風電則需要上3000萬千瓦。在目前出現錯峰的地方,其實是系統中有效的裝機容量是不足的,不是名義容量(銘牌)不足,更不是電量生產能力不足。
 
綜上,為實現碳中和,電力領域努力的方向是減少煤炭的消耗量,而不是減少煤機的裝機數量。如果不能依靠儲能來消納可再生能源,必須要依靠電網的話,就需要相應地發展煤機。以山東為例,從系統可靠性上看,山東現在的停電時間(年)約20分鐘。假設山東風電增加800萬千瓦,光伏增加800萬千瓦,負荷增加800萬千瓦時,在不增加火電機組的情況下,山東電網停電時間將變成1759小時。這也意味著,一年有五分之一的時間有可能停電。為了縮短停電時間,需要配上煤機(或燃機),增加有效容量。當煤機增加200萬千瓦,停電時間將逼近1000小時;當煤機增加到600萬千瓦的時候,電網的停電時間將縮短至60小時左右。此時還沒有考慮可能出現的輸電阻塞,導致一個地區的煤電無法輸送到另一個地區需要增加更多煤機的問題。
 
總而言之,從目前條件來看,要保障系統可靠性,必須依靠大電網,受大電網正常運行的要求,在大規模發展可再生能源的時候,需要配套發展煤機。建議“十四五”在考慮各個地區電源配比的時候,重點考慮不同類型電源的有效容量。也許我們會發現,現在的煤機并沒有過剩,尤其是在可再生能源富集的地區,考慮到供電可靠性需求,煤機實際上是緊張的。“十四五”規劃,應該控制的是煤量而不是煤機數量。當然對于煤機來說,必須努力壓減利用小時數,配合碳中和,而必須指出的是,具備完善的電能量、容量和輔助服務的電力市場是實現這個目標最好的方式。同時,要對有效容量給予補償。補償不僅僅給煤機,能夠提供有效容量的可再生能源也需要獲得補償,即碳中和需要在市場環境下完成,通過計劃模式,無法達到目標。
 
(本文由eo記者潘秋杏、周慧之根據作者在eo創刊十周年圓桌研討會“能源轉型:如何發揮多元價值”上的演講內容整理而成,已經本人審閱。)
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