從電網規劃視角看電力供需

　　2023年，全球能源供應短缺持續蔓延，國際能源供需形勢依然錯綜復雜，國內經濟恢復發展帶動能源需求穩定增長，區域性、時段性能源供需矛盾依然存在。在推動新型電力系統建設的背景下，我國能源安全與供需平衡仍面臨較大考驗。

　　電力供需矛盾對我國電網規劃布局提出了新的要求，迫切需要加強電網主網架和配電網建設，提高跨區域電力輸送能力和大型清潔能源基地外送能力，以及應對極端天氣等突發因素的抗風險能力。面對電力供需緊張，必須立足我國能源資源稟賦，統籌發展與安全、統籌保供與轉型，警惕極端天氣、地緣政治等“黑天鵝”因素引起的電力供需緊張，提前做好電網規劃，有效應對各類風險沖擊，防范潛在問題的發生。

　　我國電力供需現狀和特點

　　目前我國電力供需不平衡存在以下主要特點：

　　我國電力投資和建設取得長足發展，裝機容量不斷提高，但隨著國民經濟持續增長、疫情后居民消費穩定恢復，經濟社會對于電力需求增長不斷加快，整體上，我國電力供需仍處于緊平衡狀態。

　　電力需求與供給間存在局部不平衡的矛盾。我國資源分布與需求存在逆向分布，東部、中部地區用電需求較大，但能源資源比較匱乏，西部地區用電需求較小，而能源資源比較豐富，因此造成了“東部缺電，西部窩電”的問題。

　　電力供需存在季節性不平衡問題。我國夏季和冬季的用電量處于高位運行，迎峰度夏期間，華東、華中等區域供需偏緊，迎峰度冬期間，華東、華中、華北等區域電力供需緊張。由于輸電容量限制，迎峰度夏、度冬期間，西部的電量難以送到華東、華中等負荷中心。

　　極端天氣引起供需不平衡。2022年7、8月，我國出現了近幾十年來持續時間最長、影響范圍最廣的極端高溫少雨天氣，疊加經濟恢復增長，拉動用電負荷快速增長，全國有21個省級電網用電負荷創新高，華東、華中區域電力保供形勢嚴峻，浙江、江蘇、安徽、四川、重慶、湖北等地區電力供需形勢緊張。

　　我國清潔能源基地布局

　　“十四五”期間我國將重點打造冀北、松遼、新疆等“九大清潔能源基地”和福建、浙江等“五大海上風電基地”，以大型清潔能源基地為重要抓手，通過重大基地支撐發展，通過示范工程引領發展，加快實施可再生能源的替代工程，持續加強新能源電力消納和跨區輸送能力建設，有序推進風電、光伏發電的集中式開發，積極推進多能互補的清潔能源基地建設，促進可再生能源高比例、高質量、低成本、市場化發展。在西部、北部等新能源資源富集地區，科學規劃、布局一批以新能源為主的電源基地和電力輸送通道，實現新能源電力全局優化配置。

　　除以上清潔能源基地布局外，“沙戈荒”“藏東南”等清潔能源基地開發也是重要發展方向。我國西部、北部地區的沙漠戈壁荒漠地區擁有優質而豐富的太陽能和風能資源，2022年12月14日中共中央國務院印發《擴大內需戰略規劃綱要(2022～2035年)》，明確指出要大幅提高清潔能源利用水平，建設多能互補的清潔能源基地，以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點加快建設大型風電、光伏基地;藏東南地區水電、光伏資源稟賦優異，是未來西藏清潔能源基地開發的重點地區，2022年6月，我國發布了《“十四五”可再生能源發展規劃》，統籌推進藏東南等水風光綜合基地一體化開發。

　　我國部分清潔能源基地存在電力外送通道建設相對滯后、配套電源調峰能力弱、外送電源和電網建設不協調等問題，這些都是清潔電力大規模外送的掣肘因素，在建設新型電力系統過程中亟需補強。

　　我國特高壓工程規劃現狀

　　為解決新能源大基地送出問題，加大跨區外送能力建設成為必然。光伏、風電等裝機量持續攀升和大型新能源基地開發，對構建特高壓直流聯合外送系統提出了迫切需求。

　　截至2021年底，我國已建成特高壓直流工程17項，輸電容量合計約1.4億千瓦，線路長度約3萬千米，建成特高壓交流工程15項，線路長度約1.4萬千米，形成“17直15交”格局，覆蓋我國七個區域電網，為大規模開發西部大型能源基地外送創造了條件。“十四五”期間，國家電網公司規劃建設特高壓線路“24交14直”，涉及線路3萬余千米。

　　考慮我國能源資源與能源消費呈逆向分布的基本國情以及區域間水火互補、豐枯互濟聯網效益且彼此為鄰的地理特點，我國特高壓電網仍存在薄弱區域，如“三華”與東北、西北與川渝藏間聯系相對薄弱，西部和北部清潔能源外送能力有待加強，未來需在重點區域特高壓工程建設方面加快布局與建設。

　　從電網規劃視角分析我國電力供需不平衡原因

　　區域能源分配不均衡的結構性矛盾

　　我國中東部地區用電需求大，能源資源較為匱乏，西部用電需求小，但能源資源豐富，這種負荷中心遠離資源中心的現狀需要通過特高壓等方式解決。同時，我國電力供應以煤電為主，上游煤炭價格大幅度上漲，煤電成本大幅度增加，給煤電企業正常經營帶來極大的壓力，進而影響到煤電機組的正常運行。在嚴重的情況下煤電機組發不起電，有裝機、無出力，會給電力供需平衡帶來極大的影響。

　　風、光等新能源接入給電力實時平衡帶來不確定性

　　隨著新能源裝機容量的快速增長，新能源接入對大電網供需平衡的影響越來越值得關注。風光等新能源具有隨機性、波動性、間歇性等特點，其出力往往與負荷曲線波動的趨勢相背離，即在負荷高峰時出力低，在負荷低谷時出力高。需要備用大量常規的火電機組為新能源調峰，以對沖其波動帶來的不平衡。截至2022年底，我國可再生能源裝機達到12.13億千瓦，占全國發電總裝機的47.3%，其中風電3.65億千瓦、太陽能發電3.93億千瓦。隨著新能源在系統中比例越來越大，需要備用的調峰機組容量也越來越大，保持電力供需平衡的難度也越來越大。當出現極端天氣帶來風機、光伏出力極低甚至為零的情況下，可能因為備用機組容量不足導致系統供需失衡。

　　電網主網架布局不夠完善，跨省輸送能力不足

　　我國已建成的特高壓輸電線路讓“西電東送”能力大大提升，但在局部區域的布局仍不完善。以川渝地區為例，成渝地區與周邊地區還未建立堅強的互補互濟電網，2022年夏季極端高溫天氣疊加降水少、用電負荷大等因素，引起川渝地區供電不足，其他區域電力難以送入，造成川渝地區出現較大規模的“用電荒”。

　　局部地區配網結構薄弱

　　目前，我國很多地區的配電網存在電力規劃不到位、建設滯后等問題，不能滿足高峰時期用電需求，在老舊城區、偏遠地區和發展過快超出規劃預期的地方，這種情況表現得尤為突出。主要有以下幾方面問題：一是配網規劃與城市規劃沒有進行緊密的聯系，以及城市園區的建設、拆遷等不確定性因素給電網的負荷預測造成了一定的困難，容易引起電網負荷不平衡、電網與社區建設不匹配等問題;二是隨著用戶的發展，分支線路逐漸延長，所接配電變壓器逐漸增多,負荷逐漸變大,有的分支線所掛的配電變壓器達十多臺，負荷容量較大，在運行中經常發生支線過負荷，引起停電故障;三是配網設備不合理，在配電網中存在著劣質絕緣子、穿墻套管，在各種過電壓的作用下會發生擊穿，造成線路故障;四是隨著工業發展逐步向農村轉移，農村對電網的需要也在不斷加大，農網線路接線基本是單電源樹狀結構，且線路開關數量少，線路保護設備簡陋，設備老化嚴重。

　　電網規劃建議

　　堅持系統觀念，科學謀劃。電力建設發展具有較長的周期性和路徑依賴，要加快解決電力系統運行中存在的突出問題，從行業全局來統籌協調已建發電設施的合理運行問題。一是統籌考慮各類電源中長期規劃、網源規劃及電力行業內部產業鏈條的緊密接續，將國家清潔能源戰略更好地融入電力規劃頂層設計，推動電力規劃從供應側、輸電網向配網側、用戶端延伸;二是強化電力統一規劃，建立健全政府電力規劃管理體系，完善電力規劃研究協作體系和滾動調整機制，真正做到各類電源之間、電源電網之間相協調，區域布局及項目與消納市場、配套電網以及調峰電源相統籌，健全國家規劃剛性實施機制;三是根據“十四五”電力規劃中長期電力發展目標，在特高壓電網、城農網建設與改造、智能電網等方面，謀劃一批符合電力行業長遠發展的重大項目儲備。

　　加快電網規劃投資建設。一是加快推進跨省跨區特高壓輸電工程規劃建設，解決電網發展結構性問題，完善區域500千伏和750千伏主干網架，提高電網整體供電能力特別是跨省跨區支援能力，強化電網骨干網架，提升跨省輸送能力，充分利用好現有跨省跨區電網，擴大跨省跨區電量支援調配，最大限度地利用各區域電力結構特點，錯峰緩解各省電力緊張局面，推動建立跨省跨區備用輔助服務市場，強化跨省跨區交易組織保障，充分應用跨區跨省輸電通道能力，優化電網運行方式，強化電網風險預控，密切跟蹤經濟走勢、電力需求、天氣變化，合理安排電網運行方式，加強電網運行方式和電力電量平衡協調;二是加強各級電網建設，提高配電網和農村電網發展質量，提高電網接納和優化配置多種能源的能力，滿足多元用戶供需互動，支撐經濟結構調整、動能轉換、區域協同，切實加強配電網建設，暢通供電“最后一公里”;三是解決電網兩頭薄弱問題，加強新能源與電網、新能源與調峰電源的統一規劃，統籌新能源開發與市場需求，建立新能源基地與電網工程同步規劃、同步投產的有效機制，提升電網接納新能源的能力。

　　加快“三華”、川渝、東北等區域特高壓工程建設。根據中電聯電力供需報告，預計2023年迎峰度夏期間，華東、華中、南方區域電力供需形勢偏緊;迎峰度冬期間，華東、華中、南方、西北區域電力供需偏緊。華中地區崛起勢頭正勁，能源需求旺盛，增長潛力很大，預計“十四五”期間華中地區局部時段存在一定的能源缺口。建議未來加快“三華”與東北通過特高壓交流聯網，形成東部同步電網，將西北與川、渝、藏通過特高壓交流聯網，形成西部同步電網，全國形成東部、西部、南方3個同步電網。采用特高壓工程將西部能源基地電力直送華中負荷中心，滿足華中經濟發展及負荷增長需求。成渝地區通過白鶴灘、烏東德等電站往東部地區輸送的是水電，考慮到水電存在的季節性問題，為保證川渝地區電力供應穩定，建議在川渝地區與寧夏、甘肅、青海、新疆等西北地區建立特高壓輸電通道，形成互補互濟的開發格局，促進西北地區可再生能源的發展。

　　加快清潔能源基地外送電通道建設，提高新能源外送規模和消納能力。因地制宜發展新能源，綜合各地資源條件、電網條件、負荷水平等因素優化可再生能源項目開發時序，堅持集中式和分布式并舉開發新能源。持續優化新能源發展布局，風電和光伏發電進一步向中東部地區和南方地區優化布局，在東部地區建立多能互補能源體系，在西部北部地區加大風能、太陽能資源規模化、集約化開發力度。盡快提出云南、四川和“三北”地區可再生能源基地的跨省區消納輸電通道方案，加大西部、北部富余電力送出力度。加快跨省跨區電力通道的建設，有效發揮大電網綜合平衡能力，促進新能源發電消納。

　　優化能源結構，推進能源多元開發、多能互補。豐富不同種類能源的供應，發揮煤電與新能源發電的特性互補優勢、調劑余缺。加強風電、太陽能等新能源發電的統籌規劃，積極安全有序發展核電，協調推進新能源開發與配套網源建設，確保新能源能并能發，保障大規模新能源消納，實現大范圍資源優化配置。

　　提高系統應急保障能力。加強源網荷儲協同互動，對電力柔性負荷進行策略引導和集中控制，充分利用用戶側資源，化解短時電力供需矛盾。推進多元化儲能技術研發與應用，優化儲能布局場景，推動獨立儲能發揮調節作用。通過源網荷儲協同互動的整體解決方案，增強電網柔性調節能力，提升對特大自然災害、事故災難等極端情況的承受和恢復能力。

　　本文刊載于《中國電力企業管理》2023年02期，王光達、楊彪、張琛供職于國網能源研究院有限公司