期刊信息
主办:国家电网有限公司
主管:国家电网有限公司
ISSN:1000-3673
CN:11-2410/TM
语言:中文
周期:月刊
影响因子:3.184708
数据库收录:
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期刊热词:
电力系统
电力大变局:特高压、储能与智能电网(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】由于光伏、风能发电的闲歇性和不稳定性,传统电力系统将面临巨大的考验。 图:我国未来各电源发电量预测(万亿千瓦时),资料来源:中电联,申万
图:我国未来各电源发电量预测(万亿千瓦时),资料来源:中电联,申万宏源
02 电力系统正面临前所未有挑战- 电力供需平衡难度剧增
过去这些年,我国一直将调整电力供应结构作为电力系统优化的工作重点,逐步减少火力发电量的比例,并增加可再生能源装机,电力供需平衡悄然被重塑。
图:中国火力发电量占全国发电量的比例逐步减少,资料来源:中电联,国家统计局
理论上讲,用可再生能源能源弥补火电发电量的减少不是什么难事。但是光伏、风电是间歇性能源,往往光伏、风电的出力高峰与用电高峰是不一样的,结果就是,弃风弃光一直是风电、光伏行业的痛点,再加上风电、光伏的长期缺乏价格优势,各地主动消纳意愿不足,根据2014年的数据,当时东北部分地区的弃风率甚至超过10%。
图:光伏功率曲线与负载功率曲线不匹配,资料来源:户用光伏网,长江证券
图:2014年部分地区的弃风情况,资料来源:长江证券
- 电气化场景加速
不被大众所了解的是,我国的电气化起步虽然大大落后欧美发达国家,但是发展速度惊人,今天我国电能占终端能源消费比重从2000年的不足12%提高到了2020年的27%左右,远超全球平均水平的19%。
未来电气化的场景还将会越来越丰富,包括工业领域电气化、电动汽车、电动工具、智能家居、5G基站等等。根据全球能源互联网发展合作组织预测,到2060年,电能占终端用能的比重有望达到66%,电能将成为最主要的能源消费品种。
电气化场景加速对电力系统主要会有两方面的影响,一是显著增加对电力的需求;二是电气化场景复杂之后对电网的调节能力可是一大考验。
图:电能占终端用能比重逐渐提高,资料来源:全球能源互联网发展合作组织
以大家熟悉的电动汽车为例,随着电动汽车保有量的增长,私人充电桩的保有量也在快速增加,但是私人充电桩一般都是在晚上进行充电从而满足白天的用车需求,这将导致以往用电的低谷期将会变成用电高峰期,进而产生调峰的需求。
- 终端用户需求的增长
我国经济还处在快速发展过程中,人们生活水平还在逐步提高,自然对电的需求同步增多,包括家庭中的电子设备产品快速增长;冬季高峰期取暖用电用气需求不断攀升,都加大了调峰保供的难度。以美国作为参照,美国居民用电量在全社会用电量的占比是中国的三倍之多,中国的人均用电量增长潜力还很大。
图:中国和美国的居民用电量对比,资料来源:中银国际
03 大变局:发展新型电力系统是必由之路- 短期的限电难以彻底解决
相比发达国家目前大约1%-2%的平均经济增速,中国超过5%的经济增速还将维持较长时间,叠加电气化驱动和“双碳目标”,全社会用电量增速将显著高于GDP增速。
但从供应端来看,在严控煤电装机背景下,新增装机减少,又要面临老旧机组逐步淘汰,煤电的供应显然无法满足用电量的增长,水电资源受到地理因素限制,难以继续大规模发展。毫无疑问未来的电力增量落在风电、光伏头上,与此同时,风电、光伏还要更进一步替代煤电的市场份额。
前文已经论述过风电、光伏是间歇性能源:光伏一碰到雨雪天气就无法出力、风电在没风的时候也转不起来,它们是典型的“靠天吃饭”。截止2020年,风电、光伏的装机占比已经达到24.3%,但是去年全年的发电量占比只有9.5%,相反火电是可以24小时开机。显而易见,用不稳定的电力代替稳定成熟的电力,很难做到平稳过渡,一旦前者发生点意外,就会再次出现东北拉闸限电的情况。
纵观全球能源转型过程,缺电、电力系统安全稳定等问题不是个别现象。离我们最近的案例便是德国:由于弃核脱煤政策使得其对于可再生能源的依赖大幅上升,但由于恶劣天气的影响风电和光伏发电存在明显的供需缺口,因此导致德国的电价大幅抬升,同时电力进口量也大幅抬升。
文章来源:《电网技术》 网址: http://www.dwjszzs.cn/zonghexinwen/2021/1013/1411.html