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信平变压器:科学统筹能源转型期传统电源的规划布局

2018-03-03 08:35:39 德州信平电子有限公司 阅读

一、对已建交流特高压工程进行后评估

我国已建的交流特高压工程,刚投运就碰上国家经济进入新常态,GDP和电力负荷增速变缓,部分产业产能过剩的情况,其输电利用率都很低,看起来是“生不逢时”,其实也是对事物客观规律缺乏深刻认识导致的结果。进入新时代、开启新征程、确立新目标的时候,有必要对已建交流特高压工程进行一次全面、客观、科学的后评估。现在的政治生态越来越好,为实事求是总结经验教训创造了良好条件。政府主管部门应当委托有资质、有能力、有信誉、有担当的咨询研究单位,组织专家工作组,深入实际调查研究,用数字和事实说话,提出经得起历史和人民检验的后评估报告,为我国新时代的电网规划建设提供借鉴。

回顾和总结过去,有一些宝贵的经验和启示,值得记取和深思:

(1)掌握辩证法,学会辩证思维,对于电网规划工作尤其重要。只有善于区分什么是貌似强大的旧事物,什么是看似弱小的新事物,敬畏客观规律,才能顺应能源革命的潮流,真正把握住我国电网的未来。

(2)直流特高压和交流特高压没有共生、共存、共荣的关系。直流输电潮流可控,输电电压和容量可根据需要灵活确定,是让直流工程满足电网的需要,还是让电网满足直流工程的要求,是直流工程规划建设中存在的两种做法。显然,前者是明智的,后者是愚笨的。

(3)不可把创造世界第一当做工程建设的必要性。创世界第一是工程建设的结果,而不是工程建设的原因。追求世界第一是可以理解的,但不能为第一而第一,特别是在别人不屑参与竞争的工程领域,没必要把世界第一看得太重。

(4)对于国计民生影响重大、且专业性特别强的垄断企业,如果不采取必要的措施限制、反而一味地强化其垄断性,结果可能会导致本位主义膨胀,出现绑架政府的情况。南方电网公司所以能够对电网的发展规划进行多方案比较,最终淘汰交流特高压而选择“直流特高压+500千伏电网”方案,就是因为它的垄断度尚未达到使监管失效的地步。

(5)我国的电力体制改革相对滞后,一些长距离特高压输电工程的建设,并不是市场选择的结果,而是垄断企业借助行政力量推动的结果。全面深化电力体制改革,建立公平公正的电力市场,对于确保电网规划建设的合理性至关重要。

二、科学统筹能源转型期传统电源的规划布局

欧美等发达国家的电网,在上世纪传统电源占主导地位的条件下,以400千伏或500千伏的最高电压(美国和加拿大局部电网最高电压为750千伏),满足了负荷基本饱和的需要,避免了交流特高压的出现。在世界进入能源互联网时代的今天,我国避免采用交流特高压的条件无疑是更好了,关键的问题是,在大力发展可再生能源的同时,要按照电网技术和电力市场规律的要求,切实做好能源转型期传统电源的规划布局工作。

(1)煤电的有限增量一定要用在刀刃上

我国能源转型需要的时间,与发达国家相比无疑会更长一些。原因一是我国尚未完成第二次能源转型的任务,导致我国是在以煤炭为主的条件下,而不是在以气和油为主的条件下进行第三次能源转型的。二是能源互联网的建设,除需要依赖先进的技术外,还要有好的体制和机制,以及拥有新观念的大众的参与与配合,而创造这些条件同样也需要时间。可以判断,今后20年或者更长时期内,煤电仍将是我国的主力电源,只不过煤电的增量是有限的。

我国能源转型的整个过程,就是煤电的地位从主要到次要,再到退出的过程,也是煤电从主要承担基荷到主要承担调峰和保安的过程。今后的新建煤电,无论是绝对增量还是替代容量,都应根据煤电地位和作用的变化,从有利于促进能源转型的要求出发进行合理布局。

布局灵活是煤电的一大优势。在整个能源转型期,煤电比任何时候更需要布局在受电端,因为只有这样,煤电才能充分发挥其调峰和保安的功能,从而为提升电网消纳可再生能源的能力创造有利条件。煤电的远距离输送应当尽可能减少,因为除存在能损大和增加安全风险等问题外,更为不利的是它不仅不能贡献自身的调峰容量,反而还要求受端为其调峰,结果双倍减少电网的调峰容量,降低电网接纳可再生能源的能力。

从长远看,煤电是要逐步退出的,无论从电网的经济性、安全性,还是接纳可再生能源的需要等方面考虑,首先退出的都应当是距离负荷中心最远的电厂,按由远及近的次序分批退出。如果新建煤电厂都很遥远,只有老旧煤电厂在受电端,退出的次序可能会被迫反向,这正是今天的煤电规划布局需要解决的问题。

将有限的煤电布局在受电端,即符合电网自身的技术规律,也是按照市场经济规律配置资源的一种方式,更是能源转型过渡期的需要,应当成为我国今后电网规划建设的一个基本原则。可以庆幸的是,煤电清洁化利用技术和我国铁路交通的发展,为煤电在受电端的建设提供了比过去更好的条件。

  • (2)充分发挥天然气在能源转型中的桥梁作用

欧美等发达国家最终能够避免出现交流特高压,一个重要原因是他们实现了第二次能源转型,大幅提高了天然气在能源消费结构中的占比。2015年欧洲天然气发电量占全社会用电量比例超过17%,俄罗斯达到50%,美国为32%。由于天然气电厂都建在用电端,自然减少或避免了电力的远距离输送。

我国天然气目前在一次能源消费中的占比约为7%,发电量占全社会用电量比例约3%,提升的空间还相当大。煤电和气电都可以承担电网的调峰和保安任务,但由于碳排放量不同,在能源转型过程中,首先退出的肯定是煤电,气电在电网中的比例越大,煤电退出的速度也越快。法国能够宣布2021年关停所有煤电厂,就是因为法国的煤电目前只占总装机的2.3%。

2017年6月,国家发展改革委等13个部委,联合印发了《加快推进天然气利用的意见》,明确要逐步将天然气培育成为我国现代清洁能源体系的主体能源之一,重审了2020年和2030年天然气消费占比要分别达到10%和15%的目标,显示了政府坚定的决心和信心。

实施天然气发电工程(主要是天然气热电联产和分布式能源),是提高天然气消费占比的一个重要途径。为落实13部委的意见,有必要在全国拟建、新建和已建的产业园区、工业园区等开发区,普遍、深入开展以天然气分布式能源为主的天然气发电工程规划及可行性研究工作(包括对已有规划和工程方案的调整研究)。这样,一是可摸清全国可以实施天然气发电工程的开发区数量,以及天然气分布式电源和热电联产潜在的装机容量;二是可找到妨碍、制约天然气发电工程规划建设的真正原因,从而有针对性地采取措施解决存在问题。

天然气分布式能源是产业园区建设能源互联网,实施多能互补的核心。无论是新建产业园区,还是现有产业园区,天然气分布式能源规划或可行性研究,今后都应当成为园区总体发展规划不可或缺的重要内容。由于天然气承担着能源转型的桥梁作用,天然气分布式能源项目的建设,只要条件允许,一般都不应当受到限制。它生产的电力,首先满足园区自身的需求,少量富余部分应允许参与分布式发电市场交易。

(3)不要急于开发送电距离远建设条件差的水电

与我国较大的电力需求相比,我国水能资源的量是有限的,据有关统计,满打满算可开发容量约为6.6亿千瓦。按照《水电发展“十三五”规划》(发布稿),全国2025年常规水电装机预计为3.8亿千瓦,开发度达到58%。水电的开发度取决于各国各地水电的开发条件,不存在统一的衡量标准。国外若以洲计算,欧洲和北美洲的水电开发度,目前分别约为54%、39%;若以国计算,法国为88%,德国74%,美国67%,日本73%。我国到2020年,东部地区的水电开发度可达到72%,中部地区可达到90%,已接近或超过发电国家。西部地区统一计算为44.5%,但其中四川、云南的开发度均已超过60%;2025年若目前在建和已纳入规划的一些大型水电投运后,还将进一步分别提高到75%左右(现在两省政府都作出了限制中小水电开发的决定,因此开发度不会也不应当再提高)。

我国水电的开发是从易到难,从东往西逐步推进的。目前尚未开发的大型水电,主要集中在云南的怒江干流和西藏的雅鲁藏布江、易贡藏布江、帕隆藏布江,以及澜沧江、怒江上游等河流上,这些水电的特点:一是位于少数民族地区,尽管需要搬迁的人口数量相对不大,但涉及宗教问题;二是送电距离远,不仅要翻越海拔超过3000米的高山大岭,而且还不得不穿越自然保护区;四是投资大,单位千瓦造价超过现有电站的一倍,甚至更多,落地电价已缺乏竞争力;五是地质复杂,交通和施工条件差,开发难度大。在这样的条件下,还要将西藏的水电开发度提高到70%以上,是极不明智的。

如果是站在全局而非狭隘的立场上,承认由市场发挥决定性作用,同时真正像对待生命一样保护生态环境,显然,今天的人们没有必要为开发这些水电而伤脑筋,完全可以将这个问题留给下一代人去解决。很多专家学者呼吁,不要再开发怒江水电,务必给子孙后代保留一条大型原生态河流。这是一个无法拒绝的诉求,今天的一代人无论需要克服什么困难都应当予以满足,否则如何面对子孙后代?

传统水电在能源转型中的重要性正逐渐减弱。我国政府确定的能源转型阶段目标是:非化石能源消费占比2020年达到15%,2030年达到20%。按照电力发展“十三五”规划,2020年全国风电和太阳能装机分别达到2.1和1亿千瓦以上,常规水电和核电装机分别达到3.4和0.58亿千瓦(2017年太阳能装机已经超规划达到1.3亿千瓦),再加上沼气、地热、生物质能等能源,实现政府确定的目标是完全没有问题的。2030年全国能源消费总量将控制在60亿吨标煤以内,只要风电和太阳能装机分别再增加2亿和3亿千瓦,核电装机再增加0.6亿千瓦,即使常规水电装机只有4亿千瓦,亦可实现非化石能源消费占比20%的目标(实际上风电和太阳能装机还会更大)。

我国常规水电装机2030年规划为4亿千瓦左右,看来是合理的。过去水电的可开发容量有两个概念:经济可开发容量和技术可开发容量,现在已不再区分,所谓的可开发容量基本上等同于技术可开发容量。在市场经济条件下,其实水电的经济可开发容量还是存在的,只不过它的大小不是由水电规划工作者而是由市场来决定。

可以想象,若干年后西藏(包括四川和云南)余下的那些开发条件困难的水电,或许还会被开发出来,但并不是通过特高压线路,而是一部分转变为液态氢,借助超导设施与电力一起送出,一部分则用充电电池通过火车运送给用户;或许不再规划修建水电站,而是通过巧妙的设计,让这些河流宝贵的水资源,为改善中国西部的生态环境作出更大贡献。


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