【沙龙观点】能源安全背景下如何实现电力保供

 

2022年以来,欧洲天然气供应危机已快速传导至全球,引发国际能源市场动荡。面对能源危机带来的能源供应波动和日渐频发的极端天气导致的用能需求激增,如何在能源安全背景下保证电力供应已成为全球关注的重点。

 

中国同样面临能源安全和电力保供的双重挑战。《新形势下中国电力转型与发展》系列沙龙首期聚焦“能源安全背景下如何实现电力保供”,邀请到北京大学能源研究院特聘研究员杨富强担任主持,华北电力大学经管学院教授袁家海、北京大学能源研究院特聘研究员涂建军、国网能源研究院能源互联网研究所综合能源室主任张宁参与对话,共同探讨不同能源品种、源网荷储在保供中的作用,以及欧美清洁电力转型中可借鉴的保供经验等议题。

 

该系列沙龙由北京大学能源研究院气候变化与能源转型项目主办,绿色创新发展研究院、中国能源网协办。

 

煤电核准规模增长不等于放开煤电

 
2022年,中国全年新核准煤电装机规模达到“十三五”以来的最高值。其中,广东省、安徽省、江苏省是核准规模排名前三的省,三省煤电核准规模约占2022年总核准规模的一半。
 
袁家海表示,煤电核准增长的驱动因素主要有四:其一,近年来中国电力供需形势发生变化,局部地区在冬夏季节出现短期尖峰资源不足;其二,2021年三季度以来,中国部分地区出现严重缺煤限电,多省实施有序用电,引发各界关注;其三,2022年四川及部分长江中下游省份因长期高温、干旱、缺水,多个省级电网用电负荷再创新高,严重的电力供应短缺给多地生产生活造成冲击;最后是更深层次的原因,即全球政治经济形势变化和全球能源市场波动带来的连锁影响。
 
对于电力供需形势变化,特别是近期社会用电量呈现出的快速增长趋势,袁家海进一步解释到,尽管在经济复苏等因素驱动下,社会用电需求近期出现较快增长,2023年2月全社会用电量同比增长甚至高达11%,但不能因为短期需求增长和潜在电力保供压力就大规模放开煤电,从中,社会用电需求大概率将保持中速增长。“在电力供需平衡方面更应关注中长期电力的周期性平衡,而非短期因素”,他说到。
 
在国际层面,近年来国际形势不确定性加剧,特别是俄乌冲突爆发后,欧洲能源危机已发展成为全球能源危机。在能源安全风险骤增的背景下,欧洲国家清洁能源转型也面临反复。以德国为例,多台已退役煤电机组被重启,部分即将退役的机组也被延长退役时间。煤电是否会 “退而复返”被广泛关注和讨论。
 
对此,涂建军表示,煤电作为保供电源而出现回潮主要是应对能源安全危机的应急之举,从中长期看,欧盟以及众多欧洲国家仍在坚定推进2050年净零排放目标,并出台了包括REPowerEU在内的多项政策法案,大力推动可再生能源发展以满足能源供应。对中国而言,中国在包括核电、水电、风电、光伏等在内的清洁能源基础赋存条件上优于大多数欧洲国家,各方应坚定对于中国清洁能源转型和如期实现“双碳”目标的信心。
 
袁家海也提到,从碳达峰和碳中和整体进程来看,煤电在中长期将逐渐从基础电源转向调节电源,进而转向备用电源转变,其在电力和电量方面的作用都将逐步弱化。
 
杨富强进一步表示,中国要坚持加快推动煤电优化退出,让煤电在为新能源腾出电量空间的基础上,发挥在电力系统安全可靠性中的兜底保障作用。具体措施包括:坚持控制煤电装机规模,着力推进煤电节能改造,持续优化煤电装机结构;充分发挥煤电在中近期作为重要灵活性资源供应主体的作用,加强煤电机组的优化运行调度。
 
 

重新定位气电,挖掘生物质能潜力

 
能源转型已成为全球共识,但是考虑到可再生能源的间歇性和波动性,如何保证电力供需平衡和电力系统安全稳定运行正成为各国面临的重要挑战。
 
 
天然气发电和核电是被普遍认为是能源转型和电力保供背景下值得大力发展的能源品种。其中,天然气甚至一度被诸多国家定位为能源转型的过渡能源,然而本轮欧洲天然气供应危机让各国开始反思天然气的定位问题。
 
涂建军表示,欧洲天然气危机中有两个经验教训值得中国吸取,一方面,为确保能源安全长期稳定,能源进口领域不能过度依赖单一国家;另一方面,中国也需要思考究竟应该如何与时俱进地调整气电在中国清洁能源转型以及电力行业清洁化转型中的地位。
 
对于中国应如何定位气电,袁家海认为,气电在电力系统中更应被视为一个过渡电源,充分发挥其在灵活性方面的优势。杨富强也提到,电力领域应提高天然气调峰比例,替代煤电调峰,以便在兼顾电网运行安全高效的同时,助力可再生能源实现高比例接入。
 
就国内而言,天然气发电目前主要布局在长三角、珠三角、京、津等经济发展水平较高的地区。
 
天然气发电当前面临的主要问题为气源保障不足和气价较高,袁家海总结到。为更好发挥天然气在发电以及供热领域的优势,他提出三点建议,一是重视气电调峰技术及应用;二是通过建设天然气储备库等方式来解决气源问题,从而实现有气可存、有气可调;三是通过价格机制优化调整,更加充分地发挥天然气调峰价值。
 
在核电定位方面,袁家海认为,在“双碳”大背景下,中国核电行业有必要在坚持安全的前提下实现积极发展。涂建军进一步指出,核电行业发展可以从两方面来看,即沿海核电如何在保证安全的前提下进一步发展,以及内陆审批核准能否放开。此外,未来如何在标准化的前提下实现部分优势核电堆型的规模经济性也是核电行业需要面对的挑战。
 
从电力行业脱碳的最终目标来看,发挥多种能源的协同作用,在动态发展中定位不同能源品种的经济性、互补性和可利用性,有助于进一步明确转型路径,袁家海表示。他举例称,生物质能在能源转型中具有发挥更大作用的潜力,目前中国拥有较多未充分利用的生物质资源,可以通过制定更加完善的体制机制来更好发挥生物质能的作用,比如通过在煤电机组中适量掺烧生物质燃料,实现以较少投入获得显著减碳和煤炭替代效果的目标。
 
 

挖掘需求侧的保供潜力

 
在维持电力供需平衡、实现电网安全稳定运行的过程中,用户侧资源同样发挥着重要作用。
 
当前,能源电力系统正在向能源互联网演进,源网荷储协调和多能互补都是能源互联网的重要特征。其中,源网荷储是指打破能源的生产、传输、存储、消费不同环节的壁垒,多能互补则指打破电、热、冷、气、氢不同能源系统之间的壁垒,以实现更大范围的优化。张宁表示,两者都可以通过挖掘不同元素之间的协调互补优化价值来助力电力保供。
 
他介绍称,可控负荷的优化利用、分布式电源如何成为可靠的保供资源是需求侧近期关注的重点。在可控负荷优化利用方面,主要潜力在于多能转换类的负荷,包括电制热、电制冷,以及远期的电制氢,因为这些负荷利用了热、冷、氢等其他能源系统的相对易存储性、可时移性、可调节性来补充电力系统的灵活性。近期尤其应当重视热泵等电采暖负荷和空调等电制冷负荷的调节价值,解决冬季、夏季负荷高峰期间的保供问题。
 
但是张宁也提醒到,源网荷储作为一种新技术、新业态、新模式,离不开市场机制的保障。在这之中有三个问题值得重点关注,一是市场准入和标准问题,即什么样的新兴主体能够参与电力市场,以及如何参与。在很多省份,虚拟电厂、储能、负荷聚合商等已经可以参与到辅助服务等市场中,但是准入机制与相关标准仍需持续完善;二是市场激励程度,即参与系统调节和平衡保供的激励能否反映其对电力系统产生的实际价值,能否使新兴主体形成合理的盈利模式。三是用户参与意愿,电动汽车、采暖和制冷等都是可控负荷的重要组成,但这些新兴的、分散的资源并没有被充分激发,其中很重要的原因在于用户的参与意愿,例如很多用户担心接受系统优化调度会影响采暖制冷的舒适性,同时许多工厂、大型公建的采暖制冷有专门的运营厂商,其参与电力市场的积极性有限。因此如何通过有效的商业模式和产业协作生态来激励广大用户也是源网荷储发展需要面对的挑战。
 
此外,对于储能行业接下来的发展重点,张宁认为,抽水蓄能是一种比较成熟稳定、适合大规模开发利用的储能方式,也是目前在储能装机容量中占主要地位的储能方式。但随着电化学储能等技术的成熟,以及其经济性和安全性的提升,储能行业呈现出多元化发展的局面。他同时提到,考虑到风电、光伏占比提升,储能在长周期调节中的作用将愈发凸显,需要从现在开始研究布局电氢协同等长周期储能技术,以解决将来一周、一个月甚至更长时间风光出力不足的问题。
 
杨富强总结到,解决电力保供问题,需要从源网荷储各个方面发力。在发电侧,努力实现多种电源的协同出力;在电网侧,进一步提升电网灵活性;在需求侧,挖掘可控负荷和分布式能源的保供潜力,并通过多种方式实现节能;在储能方面,努力实现储能技术多元化发展。