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| 杜忠明：從我國能源電力轉(zhuǎn)型看智能電網(wǎng)發(fā)展 |
| （時(shí)間:2019-12-5 8:22:04） |
智能電網(wǎng)是新時(shí)代電網(wǎng)乃至電力工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的具體體現(xiàn)，應(yīng)結(jié)合能源電力轉(zhuǎn)型的大趨勢把握電網(wǎng)智能化發(fā)展的方向。電力發(fā)展現(xiàn)狀，能源電力的轉(zhuǎn)型趨勢，以及“十四五”全國電力發(fā)展整體方向，可為智能電網(wǎng)發(fā)展提供一個(gè)初步的思考。
1“十三五”電力發(fā)展簡析
（一）我國“十三五”期間用電需求保持剛性增長
2018年，全國全社會用電量達(dá)6.9萬億千瓦時(shí)，同比增速8.4%，連續(xù)三年保持增速上漲，“十三五”前三年年均增速約6.6%。全國人均用電量達(dá)4945千瓦時(shí)，從世界水平橫向比較，我國人均用電量僅為韓國的1/2、略超美國的1/3，還有很大的增長潛力。
（二）電力供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革取得積極進(jìn)展
“十三五”以來，在保障電力供應(yīng)安全的前提下，全國電源結(jié)構(gòu)顯著優(yōu)化。煤電化解產(chǎn)能過剩風(fēng)險(xiǎn)取得初步成效， 2018年煤電裝機(jī)占比為53%，較2015年下降7個(gè)百分點(diǎn)�！笆濉鼻叭晏蕴P(guān)停落后煤電產(chǎn)能2000萬千瓦以上，完成節(jié)能改造規(guī)劃任務(wù)，形成了全球最大的清潔煤電供應(yīng)體系。新能源呈跨越式發(fā)展，占比達(dá)到19%，較2015年上升5個(gè)百分點(diǎn)，已成為第二大電源。同時(shí)有效解決了消納問題。2018年，風(fēng)電平均利用率達(dá)到93%，光伏平均利用率達(dá)到97%。
在電源供應(yīng)充足的基礎(chǔ)上，電力資源優(yōu)化配置能力持續(xù)增強(qiáng)，西電東送規(guī)模已達(dá)2.4億千瓦，目前已明確的輸電通道投產(chǎn)后，規(guī)模將進(jìn)一步上升至2.9億千瓦左右，其中清潔能源輸送規(guī)模占比達(dá)45%左右，將有力支撐清潔能源發(fā)展。
（三）電力在能源的中心地位日益明顯
“十三五”前三年，電能替代總量累計(jì)超過3900億千瓦時(shí)，純電動汽車保有量211萬輛，北方地區(qū)推廣電采暖面積5億平方米以上。電能占終端能源消費(fèi)比重達(dá)到25.5%，電氣化水平持續(xù)提升，達(dá)到世界先進(jìn)水平。
（四）電力科技裝備水平進(jìn)一步提升
隨著全球長度最長、容量最大的準(zhǔn)東-華東特高壓直流工程順利投產(chǎn)，全球首個(gè)特高壓管廊“蘇通GIL綜合管廊”順利投產(chǎn)，全球在建規(guī)模最大、單機(jī)容量最大的白鶴灘水電站和具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“華龍一號”核電機(jī)組首堆建成在即，無論在發(fā)電領(lǐng)域還是輸電領(lǐng)域，近年來電力行業(yè)的科技裝備水平正在整體穩(wěn)步提升。
（五）電力市場化改革進(jìn)入深水區(qū)
國家持續(xù)推進(jìn)電力的體制改革，電力市場的主體范圍進(jìn)一步的擴(kuò)大。2018年，八省份開始了現(xiàn)貨市場試點(diǎn)與結(jié)算試運(yùn)行，全國市場化交易電量達(dá)到2萬億千瓦時(shí)，約占全社會用電量的30%。配售電業(yè)務(wù)加快放開，售電側(cè)市場機(jī)制逐步完善，電力交易中心股份制改造進(jìn)入快車道。在取得這些成績的基礎(chǔ)上，電力體制改革下一步還將繼續(xù)深化。
（六）電力“一帶一路”國際合作逐步展開
近年來，我國與30多個(gè)國家成立“一帶一路”能源合作伙伴關(guān)系，與有關(guān)國家、國際和地區(qū)組織建立能源合作機(jī)制近40項(xiàng)，簽署能源合作文件100余份。
2能源電力轉(zhuǎn)型趨勢分析
（一）我國將步入更高水平電氣化時(shí)代
電力是能源發(fā)展的中心，隨著一些新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)和電能的緊密結(jié)合，電能在終端消費(fèi)的比重預(yù)計(jì)還將持續(xù)地提高。根據(jù)電規(guī)總院的預(yù)測，到2035年這個(gè)比例將達(dá)到35%左右，成為能源消費(fèi)的主體。
一是隨著我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的不斷升級，能源和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)度會持續(xù)地降低，但電力和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)度不會降低，聯(lián)系還會更加緊密。電力今后仍然是經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的重要支撐。
二是從終端能源消費(fèi)和利用的角來看，電能和氫能是互相補(bǔ)充的關(guān)系�？紤]到電力工業(yè)在我國有長期的積累，它的產(chǎn)業(yè)布局與建立有長期的積累與沉淀。與之相比，氫能產(chǎn)業(yè)剛剛起步，全產(chǎn)業(yè)體系的建設(shè)還需要較長時(shí)間。因此，電能與氫能之間應(yīng)當(dāng)是相互補(bǔ)充的關(guān)系。氫能作為新型二次能源，短期內(nèi)尚無法取代電力在能源領(lǐng)域中的中心地位。
（二）新時(shí)代我國電力消費(fèi)增長仍具潛力
全國人均用電量約4950千瓦時(shí)，與世界發(fā)達(dá)國家水平相比還有較大差距。未來，我國需要處理好人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分發(fā)展之間的矛盾，還需要繼續(xù)堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展，這些都需要電力的支撐。根據(jù)電規(guī)總院的測算，雖然未來全國用電增速會逐漸回落，但未來用電增長仍有較大潛力。預(yù)計(jì)2035年用電量達(dá)到12.2萬億千瓦時(shí)，人均用電量達(dá)到8500千瓦時(shí)。
（三）新時(shí)代電力發(fā)展需要安全與綠色并重
目前，電力安全保障體系的建設(shè)仍有短板和不足，未來應(yīng)當(dāng)在保持規(guī)模持續(xù)增長的同時(shí)，向更加清潔、綠色的方向轉(zhuǎn)變，有力支撐經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展，保障電力安全可靠供應(yīng)。一是需要從現(xiàn)在就要開始研究“十四五”電力安全的保障體系的問題。二是需要研究在電力能源轉(zhuǎn)型的過程中，如何既能支撐新能源大規(guī)模的消納、并網(wǎng)，同時(shí)還能保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，這兩個(gè)挑戰(zhàn)從中長期來看是不可忽視的。預(yù)計(jì)到2035年新能源裝機(jī)將達(dá)到12億千瓦左右，如此大規(guī)模的新能源裝機(jī)意味著未來電力系統(tǒng)對儲能的巨大需求，這將對未來電力系統(tǒng)運(yùn)行安全和可控帶來一定的挑戰(zhàn)。
（四）新時(shí)代電力高質(zhì)量發(fā)展需要科技創(chuàng)新的驅(qū)動
科技創(chuàng)新是電力工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的強(qiáng)大動力。電力工業(yè)仍有部分關(guān)鍵裝備技術(shù)亟待突破，提升自主化水平，同時(shí)，一批新興技術(shù)仍需要加快自主創(chuàng)新，提升行業(yè)國際話語權(quán)。傳統(tǒng)電力與前沿技術(shù)集成融合，將引領(lǐng)能源電力更高質(zhì)量發(fā)展。在科技創(chuàng)新方面，電力將是未來的重點(diǎn)領(lǐng)域。智能電網(wǎng)又將是我國電網(wǎng)領(lǐng)域甚至是電力整個(gè)領(lǐng)域科技創(chuàng)新的重要體現(xiàn)。
（五）新時(shí)代電力國際合作前景廣闊
在電力建設(shè)、投資、裝備、科技、研發(fā)等方面，我國與“一帶一路”的沿線國家都有較好的互補(bǔ)性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，“一帶一路”沿線國家電力發(fā)展相對落后，2015年人均用電量、人均裝機(jī)分別為1633千瓦時(shí)/人、409瓦/人，均僅為世界平均水平的55%左右。沿線國家人均裝機(jī)水平如達(dá)到世界平均水平，新增裝機(jī)潛力近10億千瓦；若達(dá)到我國人均裝機(jī)水平，新增裝機(jī)潛力18億千瓦左右，超過目前全國裝機(jī)規(guī)模；若達(dá)到德國人均裝機(jī)水平，新增裝機(jī)潛力更高達(dá)48億千瓦左右，市場前景十分可觀。
3能源電力轉(zhuǎn)型趨勢分析
（一）智能電網(wǎng)是電力安全保障體系的重要組成部分
“十四五”電力工業(yè)安全保障要從過去的主要考慮供應(yīng)側(cè)保障向更加注重電力的產(chǎn)供銷綜合保障體系建設(shè)轉(zhuǎn)變，這也是電規(guī)總院圍繞“十四五”電力發(fā)展提出的一個(gè)重大命題。電網(wǎng)既連接著電源，又連接著用戶，在電力系統(tǒng)中處于樞紐地位，所以加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)將成為電力安全保障體系構(gòu)建的核心。
從未來電力需求來看，還有很大的消費(fèi)增長潛力。一是根據(jù)預(yù)測，2035年電動車保有量將達(dá)到2億輛，2050年大概率突破5億輛，這對用電量的拉動是巨大的。二是隨著數(shù)字中國、數(shù)字經(jīng)濟(jì)的建設(shè)，大數(shù)據(jù)中心的用電量也會呈現(xiàn)顯著增長。據(jù)測算，2025年全社會用電量預(yù)計(jì)達(dá)到約9.5萬億千瓦時(shí)，年均增速約4.7%，人均用電量6500千瓦時(shí)/人左右。預(yù)計(jì)南方五�。▍^(qū)）全社會用電量約1.7萬億千瓦時(shí)，年均增速約5.0%。
在此預(yù)測基礎(chǔ)上，未來需要更加重視電力產(chǎn)供銷全環(huán)節(jié)的需求，特別是要更加重視需求側(cè)管理的效果。從規(guī)劃長時(shí)間尺度來看，主要任務(wù)將是削減系統(tǒng)尖峰負(fù)荷。很多省份最大負(fù)荷持續(xù)利用小時(shí)數(shù)不足一百小時(shí)，若為了短時(shí)的負(fù)荷增加大量的裝機(jī)，顯然是不經(jīng)濟(jì)的，所以在“十四五”期間就要加強(qiáng)研究如何保證電力系統(tǒng)產(chǎn)供儲各環(huán)節(jié)合理的需求，抑制不合理的用電消費(fèi)。從運(yùn)行的尺度來看，需要通過智能電網(wǎng)的建設(shè)，通過分層分級調(diào)控手段，為大規(guī)模分布式電源和靈活負(fù)荷運(yùn)行提供重要支撐。
（二）智能電網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)電力綠色轉(zhuǎn)型關(guān)鍵環(huán)節(jié)
“十四五”是電力綠色低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，新能源比重還將持續(xù)增加，電力系統(tǒng)將加快從旋轉(zhuǎn)型設(shè)備向電力電子型設(shè)備的轉(zhuǎn)變。增加靈活調(diào)節(jié)手段（儲能、FACTS）,突破性提升智能調(diào)控水平，打造綠色能源高效配置的智能電網(wǎng)平臺成為推動電力綠色轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。預(yù)計(jì)2025年全國新能源裝機(jī)將達(dá)到8億千瓦左右，非化石能源裝機(jī)占比近半，非化石能源消費(fèi)占比提高至18%左右。電網(wǎng)需通過持續(xù)加強(qiáng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力建設(shè)、強(qiáng)化省間互濟(jì)等手段，充分發(fā)揮新能源消納平臺作用。
南方電網(wǎng)未來除水電消納外，海上風(fēng)電的消納需求也將出現(xiàn)大幅增長。預(yù)計(jì)2025年南方五省區(qū)新能源規(guī)劃裝機(jī)約8300萬千瓦，非化石能源裝機(jī)占比約53%。其中，廣東省海上風(fēng)電規(guī)劃裝機(jī)6680萬千瓦，“十四五”期間預(yù)計(jì)投產(chǎn)約1600萬千瓦。為提高系統(tǒng)消納能力、提高海風(fēng)利用效率，需集中建設(shè)240萬千瓦抽蓄電站，同時(shí)布局約400萬千瓦儲能電站。如何利用系統(tǒng)內(nèi)的調(diào)節(jié)能力以適應(yīng)大規(guī)模海上風(fēng)電的消納，也是“十四五”期間南方電網(wǎng)需重點(diǎn)研究的問題。
（三）智能電網(wǎng)是促進(jìn)資源優(yōu)化配置的創(chuàng)新手段
過去電力資源優(yōu)化配置的相關(guān)研究主要以煤電與水電基地外送問題為主，在“十四五”期間，研究重點(diǎn)將轉(zhuǎn)向國家綜合能源基地外送問題。具體來看，“十四五”期間電力資源優(yōu)化配置面臨存量調(diào)整、增量優(yōu)化的新形勢，跨省區(qū)輸電規(guī)模還將進(jìn)一步擴(kuò)大，清潔能源輸送比重還需持續(xù)提升。大規(guī)模新能源匯集送出（陸上、海上）、多回大規(guī)模直流輸電通道建設(shè)等場景，都需要創(chuàng)新柔性多端直流輸電、交直流混聯(lián)大電網(wǎng)運(yùn)行控制等技術(shù)手段，加快智能輸電網(wǎng)建設(shè)。
“十四五”電力流向?qū)⒅鸩叫纬煞�(wěn)定西電東送，增加北電南送的電力資源配置新格局。預(yù)計(jì)將新增跨省跨區(qū)電力流規(guī)模約8000萬千瓦，至2025年全國跨省跨區(qū)資源配置能力將達(dá)到約3.6億千瓦左右。為適應(yīng)這樣一個(gè)大規(guī)模的電力資源配置格局，需要電力技術(shù)手段進(jìn)一步創(chuàng)新。
近幾年，南方電網(wǎng)一直在加快直流輸電技術(shù)的研發(fā)步伐，目前烏東德特高壓柔性混合直流是世界上第一條大型柔性多端直流輸電工程。未來，為滿足粵港澳大灣區(qū)及深圳先行示范區(qū)用能需要，在考慮烏東德直流投產(chǎn)后，“十四五”期間還需考慮引入北方綜合能源基地電力流，在現(xiàn)有電力流基礎(chǔ)上還需增加2000萬千瓦左右外來電力，需對南方電網(wǎng)主網(wǎng)架進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整。
（四）智能電網(wǎng)是提升電力普遍服務(wù)能力的重要途經(jīng)
“十四五”是提升電力服務(wù)水平的重要時(shí)期。目前，城市供電可靠性仍有待進(jìn)一步提升，農(nóng)村電網(wǎng)供電質(zhì)量亟待加強(qiáng)，電能替代范圍還需進(jìn)一步擴(kuò)大。智能配電網(wǎng)通過應(yīng)用高可靠性配電網(wǎng)自愈控制、直流配電網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)低電壓精準(zhǔn)治理、智能用電等技術(shù)，全面提升電力服務(wù)水平。
在國家《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動計(jì)劃（2015—2020年）》取得顯著成效的基礎(chǔ)上，“十四五”期間將重點(diǎn)解決電網(wǎng)區(qū)域發(fā)展不平衡不充分問題，提升電網(wǎng)全景感知、智能決策及互動用電水平。從南方電網(wǎng)的實(shí)踐來看，“十四五”期間，南方電網(wǎng)應(yīng)繼續(xù)推進(jìn)昆明、貴陽、南寧、廣州、海口、深圳先行區(qū)等高可靠性城市電網(wǎng)建設(shè)，加強(qiáng)20個(gè)智能電網(wǎng)示范區(qū)建設(shè)，開展智能配電重大技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)安全、可靠、低碳的用能保障。
（五）智能電網(wǎng)是構(gòu)建能源共享經(jīng)濟(jì)的重要平臺
“十四五”期間，隨著能源轉(zhuǎn)型的加速推進(jìn)，以及“云大物移智”等新技術(shù)的不斷成熟應(yīng)用，共享經(jīng)濟(jì)將向能源電力領(lǐng)域拓展。智能電網(wǎng)將和綜合能源、多能互補(bǔ)、分布式能源等用能形式融合發(fā)展，催生出智慧綠色建筑、智慧交通、智慧能源等具有共享經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)的新業(yè)態(tài)、新模式，如雄安智慧能源城市建設(shè)。整體來看，通過建設(shè)智能電網(wǎng)可為能源共享經(jīng)濟(jì)搭建一個(gè)重要的平臺。從電網(wǎng)企業(yè)的角度，未來還需要進(jìn)一步加大在電網(wǎng)資產(chǎn)增值、數(shù)據(jù)資產(chǎn)價(jià)值挖掘、能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新服務(wù)等領(lǐng)域的拓展，創(chuàng)新企業(yè)價(jià)值。
（六）智能電網(wǎng)是電網(wǎng)企業(yè)提質(zhì)增效的重要抓手
“十四五”期間，電網(wǎng)企業(yè)還需要適應(yīng)電力體制改革，創(chuàng)新發(fā)展模式，促進(jìn)提質(zhì)增效。智能電網(wǎng)以數(shù)字化手段實(shí)現(xiàn)物理系統(tǒng)的全景感知和模擬運(yùn)行，通過深入挖掘資產(chǎn)的數(shù)據(jù)價(jià)值，提升智能決策水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高資產(chǎn)利用效率，同時(shí)構(gòu)建智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，帶動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，這也是電網(wǎng)企業(yè)下一步重點(diǎn)的一個(gè)方向。（杜忠明 作者系電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院黨委書記、院長，國家電力規(guī)劃研究中心副主任）
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