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新闻调查丨绿色发展与用电安全双重需求下 如何建立电力行业新秩序?
来源:爱游戏app官方网站    发布时间:2024-03-17 19:50:44

  1月26日,国家能源局发布2023年全国电力工业统计多个方面数据显示:截至2023年12月底,我国可再次生产的能源总装机突破14亿千瓦,占全国发电总装机比重超过50%,历史性超过火电装机。其中,并网太阳能发电装机规模同比增长55.2%;风电装机同比增长20.7%。

  与电力行业绿色低碳转型跨越式发展同时存在的是国际能源价格高涨、极端天气频发等多个挑战。而在新能源大规模投产的背景下,有些地方出现缺电和以“弃风弃光”为表象的新能源电力资源浪费的矛盾性困境,是整个电力行业当下正在面临的巨大挑战。

  本期《新闻调查》关注:绿色发展与用电安全的双重需求之下,“绿电提速”的漫漫长路上,建立新秩序的探索与困惑。

  河西走廊自古以来就是连接中原和西域的重要的交通要道,这一个地区也是我们的祖国的风能和太阳能资源最为丰富的地区之一。

  这两年,常常会看见像这样拉着风电机组叶片、拉着光伏板这样一些新能源装备的货车,穿梭往来。而和这些新能源装备同行,甚至要先行一步的,是许许多多的赶路人。

  行进在这条贯穿河西走廊的高速公路上,54岁的杨德州脑海中常常不经意间浮现出一连串的数字,与之相伴的,是越来越紧迫的倒计时进度条。

  国网甘肃电力发展事业部副总经理 杨德州:“十四五”这五年,甘肃新能源新增装机容量是过去20年的2.38倍。

  绿电,是以风能、太阳光能为主的新能源发电电力。截至2023年年底,甘肃省新能源发电装机规模已突破5000万千瓦,约占全省电源总装机容量的60%,然而,翻阅《甘肃省“十四五”能源发展规划》的时间表,到“十四五”末,甘肃新能源发电装机规模将超过8000万千瓦,这在某种程度上预示着,在未来两年,整个甘肃电力系统需开足马力,完成等同于过去二十年发展总量的一半,才能跑完规划中的进度条。国网甘肃电力的杨德州和同事们身处其中,感受着沉甸甸的责任与压力。

  国网甘肃电力发展事业部副总经理 杨德州:我们定了发展目标,实际上现在有多大的难度。

  酒泉、嘉峪关地区,一直以来是甘肃新能源的主战场。这里的困难与挑战更为突出。

  据国网酒泉供电公司职员李常生介绍,产出电量530亿千瓦时,本地消纳使用仅为70亿,生产与就地消纳能力之间的差异巨大,而与此同时,风光资源富集、装机总量在全国领先的河西走廊,在迎峰度冬、度夏两个特殊时段,也面临着电力保供的巨大压力。

  国网酒泉供电公司三级职员 李常生:2021年底的时候,当时也是光资源也不行,那一年刚好也没有风,从十月份开始到十二月份,每天晚上都有两三个小时,是全省电力的缺口。当时我记忆非常深刻,新能源越多,在关键时刻,有可能有一定的电力缺口。

  在全球气候变暖及化石能源日益枯竭的大背景下,推动清洁能源加快速度进行发展已成为全世界共识,全力发展可再生新能源替代传统化石能源已成为必然趋势。但由于风电光伏等新能源电力具有波动性和随机性的特点,转型伴随的挑战也超乎人们的想象。

  我国新能源电力起步于2000年前后,当时正逢社会经济加快速度进行发展,国家能源转型的讨论、筹备时期,关于用能方式的新尝试,不仅是社会经济发展的需要,也是国家能源可持续发展的策略的重要方向。

  甘肃河西走廊特殊的地理环境和地形及季风的影响,使其蕴藏着丰富的风能资源。

  1997年,四台风电试验机组在这个国内最早的风力发电场投产发电,标志着我国新能源电力正式开启试验阶段。25年后的今天,仍在运行中的这四台试验机组因外形小巧,被工人们亲切地称为“四小天鹅”。由它们而起,风力发电项目纷纷落地,国家也经过了试验阶段,正式开启新能源战略。

  2007年,甘肃在酒泉地区筹划启动全国首个千万千瓦级风电基地建设,新能源电力发展乘风而起。

  随着风车机组慢慢的变多,从甘肃新能源电力发展图表中能够正常的看到,2010年到2015年,新能源发电实际增长了1700万千瓦。实际上,利用率的问题一直存在。

  利用率是指发电机组出力情况的体现,以2016年60.2%的利用率为例,意味着,这一年,甘肃全省的风电机组只发挥了60.2%的工作效率,因为电具有即发即传即用的特性,发出来的电若无法被消耗使用掉,则只能限制发电机组的工作量,在业内,这种困境被称为“弃风弃光”现象。

  从甘肃新能源发展历史图表里能够正常的看到,当时的甘肃省消纳电量的能力相较于新能源发电的能力来说,差异巨大。

  2012年,《新闻调查》曾播出《探路风电》,关注河西走廊风电场“弃风”现象,然而,十多年过去了,生产与消纳间的平衡困境,至今仍是我国新能源电力发展过程中,要一直完善解决方案的问题之一。我们试图从起点开始,厘清困境的根源。

  由于我国风光资源分布呈西产东销态势,服务于传统电力模式的既有电网架构,只能提供西北地区有限的跨省输送运力,从甘肃到中部东部地区的远距离电力输送,在当时还史无前例。

  国网甘肃电力发展事业部副总经理 杨德州:以前没有外送新能源,而且大规模送稳定的电源,送火电为主,现在以送新能源为主,电源怎么来配,比如说火电配多少,风电配多少,光伏配多少,这是世界性的课题,所以在前期论证的时候,花费了很长的时间,因为国家需要决策,一定要科学严谨。

  事实上,提出千万千瓦级风电基地建设目标的同时,甘肃省经过调研分析,就开始规划建设一条甘肃直达湖南的特高压直流通道,专门用来把甘肃的新能源电力输送到用电负荷能力强大的华中地区。但新能源电场电站迅速落地投产,特高压通道的建设却跟不上节奏。

  时任国网甘肃电力副总经理、党委委员 行舟:风电和光伏、基本就是就地一圈、就可以开建了。但是跨省通道的开建前的工作就要四到五年,输电通道的建设和电源的建设,这两个在匹配度上是我们从始至终在呼吁的问题,就是电源这边能够和电网的建设能够同步,而不是说电源超前开展工作。

  产销异地、电源电网建设存在的时序差、新事物带来系列新课题等原因、造成的新能源供需结构性困境在全国很多地区的新能源发展过程中都有不同程度的体现。国家能源局的多个方面数据显示,2015年上半年,全国平均弃风率15.2%。其中,甘肃弃风率31%。不少风电场和光伏电站因为不能全容量发电而浪费。在基层电力工作者的回忆中,当时全社会还没有对绿色低碳的认知。而电,究竟是火电、风电、光电,在使用体验上没有区别,绿电在市场上也没有价格上的优势。那一段时间,甘肃在穷尽办法增加省内消纳,将传统火电的自备电厂利用小时数下压,为新能源发电让路,更希望能够通过多种途径增加电量消纳。

  然而,努力收效甚微。问题的根本是我国能源革命所带来的相关行业生产关系、生产方式升级调整的迫切需求,困境的改变需要从另一个高度去发力。2016年,国家风电光伏开发引导机制发布,将甘肃等问题严重的几个省,列入新能源开发的红色预警区域,以国家调控的方式,协调电源建设与消纳能力的协同发展步伐。

  国网甘肃电力发展事业部副总经理 杨德州:国家也看出来电源的发展、一定要跟需求结合起来,一定要协调。

  在这样的七八级风都算是家常便饭的戈壁大漠上,在2017年6月,±800千伏特高压直流线路祁韶线建成投入运行,这也打开了甘肃新能源电力外送的一条主要通道,而电通过这条特高压,从甘肃送到湖南用时只需要0.008秒。除了计划当中的维修之外,这条电力高速通道建成之后,就要一直通行下去,但是路建成了并不代表万事大吉,怎么样让这条电力高速路产生最大的效益,怎么样去不断拓展受电端的市场?这是一个比线路建设更为复杂的工程。

  国网甘肃电力发展事业部副总经理 杨德州:2023年,甘肃全社会用电量1600亿千瓦时了,增速排名全国第七位了。

  如今的甘肃电网是西电东送的重要通道、西北电力交换的枢纽,建成了以特高压和超高压为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网。

  近年来,随着绿电更广泛地应用于社会生活的多个层面,全社会关于绿色、低碳、转型的社会共识正在逐步形成。

  无论是风资源还是光资源,都受天气影响,不可控而随机波动。波动性跟随机性,给电网的运行跟控制带来了很大的挑战。

  从前,电网运行靠火电、核电、水电,输出相对来说比较稳定。自从风、光新能源成为电网运行的重要参与者,且占比慢慢的变大之后,这个不稳定的新成员给电网安全运作带来的安全风险隐患呈指数级增长。对于多年从事电网调度工作的张柏林来说,如何调配、调度各个电源有效参与电网运行,保供应、保安全的压力是当前他们面临的重要挑战。

  时任国网甘肃电力调度中心主任 张柏林:一般人都会问,新能源来了就让它发,我们把火电全停掉不就行了,这样我们就实现了新能源最高效利用。但这涉及一个问题,如果要保证新能源的高效利用,把火电就要开到最低或者为零。但是有一个问题,当新能源没有的时候怎么办?这样一个时间段电网的保供能力是没有支撑的。火电机组整个的起机过程还是比较漫长的。另一方面来说,要把火电机组开到最大,是不是就保证了供应的绝对安全,但是这样一个时间段,势必会减小新能源的消纳空间,增加新能源的“弃电”。

  能源革命、“双碳”目标的大局之下,构建新型电力系统势在必行。那么,保供应与增加新能源消纳矛盾该如何破解?新能源与常规电源的各个电种、电厂如何科学地参与到电网运行中?在这个已经启动且不断走向深入的资源重新分配的过程中,各方参与者经历了怎样的变化?

  白银热电厂,建设之初就承担着为城市供热、配合电网调峰调频的重任。2015年,白银市取消176台高耗能供暖锅炉,建成这个集供电、供热、工业用气等能源梯级利用为一体的大型煤电联营项目,这是白银当时城市蓝天保卫工程的重要行动之一。白银热电厂投产之时,正是甘肃新能源遭遇消纳困境的红色预警时期。当时新能源弃风弃光严重,作为传统火电厂在整个电力系统中一损俱损,同样深受影响。

  因为发电量受限,火电机组不能全效率发挥作用,甚至一度影响了白银热电厂为城市供热的能力。在传统的电网运行模式下,又要保住电网安全稳定的底线,又要协调好新能源和常规电源的出力比重,让各方参与者获益,几乎成了一个死结。而绝地逢生的转机,来源于电力系统走向市场化的又一次探索。

  整个甘肃电网的电力调度都是在国家电网甘肃电力公司完成的。只不过,谁发电,谁用电,保障电网的安全运行,以前更多的是通过人工下发调度指令。而现在,更多通过市场来完成。实现这样一个转变有一个背景,那就是甘肃的新能源的装机容量和发电量逐步的提升,随之而来的消纳、调峰的需求更大,也更为复杂。市场如何助力电力调度更优化、更加透明,同时能消纳更多的新能源绿电?而发电方和用电方又如何在这样的市场调节下实现利益的最大化呢?

  接触电网调度工作二十余年,张柏林的记忆中,最艰难的工作是靠行政命令平衡新能源电力和常规电力的过渡期。当时,依照国家政策及能源发展大势,增加新能源的发电比例势在必行。

  时任国网甘肃电力调度中心主任 张柏林:当时因为整个火电机组不愿调峰。电网跟电源企业签的并网调度协议,国家的电网运行准则明确规定了,火电机组的义务就是50%,它没有往50%以下再去调节的义务,或者是动力。

  按照当时的规定,国家政策鼓励新能源发展,在风光条件好、新能源电力大发之时,常规火电让出50%的发电量,调节电网运行的峰谷曲线。但这个调节力度远远跟不上新能源带来的曲线波动的幅度。

  时任国网甘肃电力调度中心主任 张柏林:火电机组降到50%,不愿意降了,也不能长期地强制火电机组低于最小技术出力来运行,所以我们推出了甘肃电力辅助服务市场。这里边最核心的两点,第一,火电机组开展灵活性改造以后,如果是低于50%的出力运行,在低于50%这部分有补偿的。用市场的手段,激励火电机组进行灵活性改造。

  如果说新能源电力发展,带动电力系统的组织生产方式走向全面升级,那么以电力市场的方式来协调各方参与者的行为和利益关系,则是电力系统从计划时代走向市场时代的重要显现。

  2015年新一轮电力体制改革启动,《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》提出进行市场机制改革的重要任务。也是因曾经的红色预警,甘肃在电力市场的建设方面继续先行探路。

  2017年,甘肃被国家发改委和国家能源局确定为全国首批8个电力现货交易试点地区之一。

  甘肃电力交易中心有限公司董事长 傅铮:我们也是坚持探索,实现了交易由年、月向月内延伸,灵活开展交易。2022年1月,我们启动了中长期连续运营了,实现了周交易。2023年7月29日,发电侧实现了合同电量转让Day+3的滚动交易,也就是实现了交易按日的连续开始,365天,全年无休。

  眼前这块不算大的屏幕,背后活跃着423家发电企业,2555家用电企业,2023年总交易量达61.6万笔、96.66亿千瓦时(Day+3交易电量)。这里的交易逻辑,体现着新能源电力大发展的时代新的运行规则。

  甘肃电力交易中心有限公司董事长 傅铮:以前在计划模式下,每个发电厂发多少电,都是有计划的,计划是政府制订的优先发电计划,现在转变了,全部的计划都是由市场根据供需关系,供需关系就决定价格,最后购售双方的需求,通过市场化来进行匹配,相当于是用市场,把计划模式替代了。

  在这个“看不见的市场”里,交易合同有以年度、季度为单位的中长期,也有七天、三天为期间的短期,还有当日实时进行着的现货交易。市场交易的颗粒度越来越小,以满足多种需求。

  三台电脑,七个账号,23个交易单元,这个几平方米的空间就是龙源集团交易员兰艳超的战场。整个龙源集团70%的电量通过年度、季度和月度交易订单在市场上完成,剩下的Day+3和现货交易,就是由兰艳超这样的专职交易员完成。她每天任务是,盯紧电力市场的这几个波动曲线,以较低的价格买到发电权,再用较高的价格把发出来的电量卖出去,兰艳超的工作很有技术含量。

  甘肃龙源新能源有限公司运营分公司运行调控中心数据分析专责 兰艳超:再争取一分钱。

  兰艳超学电力出身,从前是一名数据操作员,自从甘肃电力市场越来越活跃,大家深入认识到,交易的专业性能更好地在市场中获利,她就成了单位的专职交易员。

  现货市场每天15点闭市,越临近,竞价越激烈,而兰艳超一天的交易成果,也将在这一刻得以体现。

  甘肃龙源新能源有限公司运营分公司运行调控中心数据分析专责 兰艳超:肯定是赚的,我们一度电多挣了3分9。

  企业依据自己能力在市场中弹性调节自己的发电量,对于以安全稳定运行为第一原则的电网调度来说,市场已成为最重要的调节新能源波动性、随机性的手段。

  时任国网甘肃电力调度中心主任 张柏林:大家在这样的平台上公平竞价,公平参与,最后通过这一个平台,能够实现所有的市场主体的各类资源,在里边最大化的优化的配置。

  当下,当电成为商品在市场交易中越来越活跃地运行,不只是电力生产者在其中寻求利润,用户也在市场规则的引导下,改变着用电方式。

  时任国网甘肃电力副总经理、党委委员 行舟:我们一种理念的变化,现在我们提出来绿水青山就是金山银山,提出来我们“双碳”战略、“3060”的目标,对于送端省份来说,对绿色的诉求和当时完全是不一样的,他们愿意更多去用绿电。

  2024两会政府工作报告:新一年,我国将深入推动能源革命,加快建设新型能源体系,加强大型风电光伏基地和外送通道建设,确保经济社会持续健康发展用能需求。

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