调查｜动力转型中我国电力动力的结构、问题与趋势

　　握我国动力转型的大布景要看电力动力结构，首要从动力转型低碳化和数字化趋势这两个方面来考虑当时电力动力结构的特色与问题，在此根底上剖析我国电力结构的未来。

　　我国电力动力结构的特色可以首要从几个方面来论述：一是电力在一个国家动力服务中的方位，二是发电结构的低碳化，三是电网结构，四是用户侧电力结构。

　　电力是一种优质动力，凭借不断延伸的电网给许多工商企业和居民供应服务。但是，从终端动力消费看，电力一向仅仅供应动力服务的一种能量来历。如表1，2018年电力在终端动力消费中的占比，国际平均水平到达19.2%，排第二位。占比排名最高的是石油（41%），第三位是热力（14.3%），终究是煤炭（10.4%）。北美、欧盟等兴旺国家电力占比基本上到达21%左右，亚洲国家电能占比遍及较高，日本、韩国和我国别离为28.9%，25.1%和23.9%。依据国网动力院最达观估量，到2050年，我国电能占终端部分动力消费比重将到达50%，但仍有一半对错电动力。

　　我国发电结构现在火电仍占肯定主导方位。发电装机和发电量开端从高速添加进入低速添加阶段，从两位数添加转为个位数添加。不管是发电装机容量仍是发电量，都呈现出可再生动力占比扩展的趋势。2019年，发电装机容量59.2%，非化石动力装机（含核电、水电、风电、光伏发电①）占40.8%。图1显现了我国1990年以来发电装机总量和结构改变趋势。

　　图2显现了我国1990年以来发电量结构的份额改变。可以看出，火电在发电量中的份额从2011年开端呈现下降趋势，而核电、水电、风电光伏发电等发电量占比稳步上升。2019年，我国发电量中，火电占68.9%，非化石动力发电量占31.1%。

　　2013年开端，我国电力出资中，电源出资为主的气势被改变，电网出资继续超越电源出资（如图3）。2019年，全国电力出资7995亿元，同比削减2%。其间电网出资4856亿元，同比削减9.6%，占电力总出资的61%，电源出资3139亿元，同比添加12.6%，其间火电出资仅占20%，其他均为风电、水电、核电和太阳能发电等非化石动力电源出资。非化石动力电源出资已全面超越火电出资（如图4）。

　　榜首，从火电装机看，其装机规划日趋扩展。出于削减污染物排放和下降单位发电煤耗的意图，2004年国家发改委出台了新建燃煤电站的技能规范，要求新建火电单机容量原则上应为60万千瓦及以上，发电煤耗要操控在286克规范煤/千瓦时以下。2019年，在役火电机组容量的44.7%为60万千瓦及以上。

　　二是在可再生动力中，前期建造的光伏发电绝大部分是规划化集中式电站，首要建在西北太阳能资源丰富的区域。2016年，集中式光伏电站份额仍然占有光伏发电站的86.7%。到2019年前9月，这一份额现已下降为69.1%，而房顶分布式光伏电站份额上升到30.9%。新长脸伏电站也逐步从西向东开展。2019年前三季度，华北、华中区域新长脸伏电站占当年的52.6%，西北新增装机仅占26.9%。

　　有专家说到，我国可再生动力开展规划现已超越美国成为国际榜首，现已是国际动力转型的引领者。以2017年数据为例，我国可再生动力总装机约6.5亿千瓦，占全球可再生动力装机总量的29.8%；其间水电装机(含抽水蓄能)3.41亿千瓦，占全球水电装机的29.6%；非水可再生动力电力装机3.34亿千瓦，相当于欧盟28国装机总和（3.2亿千瓦），是美国非水可再生动力电力装机（1.61亿千瓦）的2倍。①2017年，我国可再生动力发电量完结1.63万亿千瓦时，占当年全球可再生动力发电量的26.2%。我国可再生动力发电量是美国的2.3倍、德国的7.5倍、日本的9.2倍、英国的16.4倍。②可再生动力开展确实为气候改变作出了奉献，2017年，因可再生动力开展而削减的二氧化碳排放量为1494百万吨，占当年总排放量的16.4%。③

　　但是，即使可再生动力开展规划的领先方位决议了我国在应对气候改变方面的全球先行者人物，但这并不意味着我国在动力转型方面也处于相同的方位。动力转型，本质上是一个国家内部的动力代替问题。因而，可再生动力的相对量，即在动力体系中的比重，更能反映动力转型的阶段。跟着可再生动力在动力体系中份额进步到不同水平，其开展特征和所面对的问题是不同的。

　　国际上通行用非水可再生动力（风力发电和光伏发电）占总发电量的比重来衡量动力转型的开展，由于风力发电和光伏发电既是未来新增可再生动力发点电主力军，一起也是对旧有电力体系冲击最大的可再生动力。如图5，我国、美国、印度、加拿大、日本等国，其总发电量中风景电份额还不到10%，都归于动力转型的初级阶段。

　　知道电源结构存在的问题，需求有一个潜在的点评规范。也便是说，用什么规范去点评某一个特色到底是长处仍是问题。有必要从动力转型的趋势和逻辑视点去考虑电力动力结构，乃至当时电力体系的悉数问题。

　　本次动力转型是应对气候改变所推进的，终究意图是大幅削减人类活动的二氧化碳排放，按捺全球变暖趋势。动力转型是影响包含电力职业在内的一切动力职业未来50年最基本和耐久的要素，对电力职业开展方向、商业模式和电力体系都将产生深远影响。

　　动力转型的趋势。经过逐步下降动力出产和消费中所产生的碳排放，逐步树立一个依据零碳动力的动力体系。转型的中心使命便是推进现在以化石动力为主导的动力体系，转向以可再生动力为主导的动力体系。

　　动力转型的两个支柱。从各国实践看，低碳到零碳动力的完成，一是依托大力进步动力功率，削减化石动力消费总量；二是大力开展可再生动力。而转型的要害是动力体系的转型，其间电力体系转型是要害之要害。

　　对电力职业的影响。动力转型的要求详细到电力职业，其影响首要表现为两个方面：发电、电网和用电环节的低碳化；二是整个电力体系的数字化，用数字技能来习惯动力转型进程中的应战，更好地习惯用户的需求改变。

　　从低碳视点谈电力结构的问题，自然会说到火电比重太高级问题。但笔者以为，这仅仅我国电力职业的阶段性特征，由于火电比重近年来确实在继续下降，非化石动力装机和发电量稳步上升。而以煤为主的动力结构，不可能快速跨越到以低碳电力为主。

　　跟着带有波动性特色的风景电比重的上升，必定要求电力体系以更高的灵敏性来应对这种波动性。依据欧洲的经历，进步现有电力体系波动性的常见办法有如下五种：

　　一是进步除风电和光伏之外其他发电厂的灵敏度。包含对燃煤发电机组进行灵敏性改造，下降最小电厂功率，进步最大负荷梯度添加，缩短开机时刻等；热电联产发电厂可以将热能导入储能体系或集中供热网络，可以扩展其出力的调理规划。

　　二是加强区域电网的互联互通，发挥相邻电网的“直接储能体系”作用，优化资源使用，削减体系整体本钱。

　　三是进步电力需求侧的灵敏性，首要是归纳运用储能、热泵、电动汽车、智能电表等技能手段，进步负荷的可调理性。

　　四是开展可再生动力供热、添加储热设备，添加电厂灵敏度。与储电比较，储热在技能上愈加易于完成，本钱也相对要低价得多。

　　现在，除了煤电机组的灵敏性改造，电化学储能本钱高之外，其他四种途径在我国都由于存在各种妨碍，要么没动作，要么作用十分有限，导致现在电力体系的灵敏性仍是很差。当然，更重要的是多年来电源开发与电网规划不匹配，因而才呈现了处于动力转型初级阶段、风景电无法上网的比重高企的局势。

　　现在，许多电力方针思路基本上不考虑动力转型的影响。最典型的便是电力职业节能减排和筛选落后产能的方针中一向推重、并被推行到其他职业的“上大压小”方针。尔后，关停小火电机组的规范不断进步。现在，现已要求20万及其以下千瓦火电机组有必要封闭，并鼓舞上大机组。据统计，60万千瓦及其以上火电机组占悉数机组的比重现已占到44%以上。

　　但是，不断进步火电机组规划，本质上不利于进步电力体系灵敏性。由于跟着可再生动力发电机组份额的进一步进步，火电机组未来将从基荷电源改变为备用电源。也便是说，在风景电发电顶峰，许多的火电机组就要停下来或许低负荷运转让风景电机组优先发电；当风景电出力掉下来时，火电机组要立刻顶上去。这就要求火电机组有满足的灵敏性。明显，机组规划越大，灵敏性越差。并且，60万千瓦的超临界机组假如低负荷运转，煤耗和排放都要大幅度添加，节能减排的意图也无法彻底完成。

　　动力转型对电力体系来说，至少会产生两个严峻的方向性改变：一是跟着许多分布式光伏、小型生物质电站、多能互补的微电网等在用户侧呈现，电力体系电能将从出产端向消费端的单向活动，改变为双向活动（用户端也出产电能——即产消者，prosumer）；二是电网从纵向一体化的集中式电网向分布式扁平电网改变。

　　这两个改变，都需求一个数字化、智能化水平高和本地平衡能力强的本地配电网。不管是出于许多小型的分布式电站“集成”的需求，仍是许多储能设备、电动企业等分布式接入对配电网优化运转和操控的需求，加速完成配电网转型都火烧眉毛。

　　我国的输电网的技能水平被业界以为是国际领先的，但长期以来，我国出资都是“重输轻配”，导致电网结构单薄，自动化水平低；根底数据切割严峻无法同享，信息化水平低，远不能应对电力体系转型的进程所带来的应战，也不能习惯未来才智城市和低碳开展的要求。

　　电力结构未来开展趋势从两个视点论述，一个是依照动力转型的要求，对未来电力结构的一个“情形剖析”，二是动力转型从结构方面导致电力体系的改变，即电力体系转型。

　　未来电力结构（供应或消费结构）低碳到达何种程度，各家组织有自己不同的观点。整体上看，可再生动力研究组织基本上是倾向达观猜测，而化石动力集团发布的各种陈述基本上是保存估量。不管达观仍是保存，其实它们仅仅是反映了既定条件下的“情形剖析”罢了。重要的是如何能到达完成这个情形的条件。

　　这儿引证我国电力规划院对我国2035年电力结构的一个情形剖析。剖析分为基准情形（NPS）和可继续开展情形（SDS）。

　　从图6可以看到，与基准情形比较，可继续开展情形的装机结构中，光伏发电比重添加8%，风电添加4%，核电添加1%，而燃气发电和燃煤发电别离削减1%和12%。发电结构方面，可继续开展情形中，光伏发电量添加了8%，风电添加了6%，水电添加了4%，核电添加了4%，燃气发电不变，而燃煤发电则大幅削减24%。

　　注：SDS情形与NPS情形比较，引入了更多的可再生动力以及更少的化石动力发电技能。

　　对情形剖析的过度重视，简略导致一种倾向：把电力转型简略理解为不断添加发电结构中可再生动力的比重，从而会倾向于采纳传统的“大干快上”（比方我国建风电三峡）的方法，短期内大幅进步可再生动力比重。可再生动力比重比较小的时分，化石动力与可再生动力之间的对立不大，但跟着可再生动力比重的进一步进步，两者之间的利益对立必定导致可再生动力开展面对种种妨碍。正如现在咱们所面对的问题相同：电网先假定自己不需求做大的革新，并把呈现抵触的原因归于可再生动力发电方。

　　电力体系转型，要害在电网转型。不管是上游的可再生动力发电，仍是下流因可再生分布式动力和微电网等电力体系新生力量的进入，以及动力转型所推进的电力职业的技能立异与商业模式立异，都首要产生在用户侧。因而，一个与未来分布式扁平化开展趋势方向彻底不同的传统电网，有必要要尽快转型来完成这一革新趋势。一方面要经过技能革新和出资方向的调整来完成转型，另一方面需求经过电力体系改革，真实完成一个可以“管住”的“中心”，使“中心”真实成为一个单纯的运送通道，而不是上下流的“要害”。不然，“中心”管不住的成果，便是“两头”被“中心”管住了。

　　朱彤.动力转型中我国电力动力的结构、问题与趋势[J].经济导刊,2020(06):48-53.

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