中国储能网讯:“十四五”初,我国电力供需偏紧。尤其是2022年8月,川渝发生了罕见的高温、旱情,用电受到较大影响。2022年秋开始,我国大规模建设煤电、气电等支撑性电源,并积极建设新的特高压输电通道。考虑到前期准备工作和工程建设耗时,新项目于2024年起次第投产,2025—2026年投产规模增加,将有效保障电力供应。
本文利用电力电量平衡计算方法,基于常温平水年,预测几个重点省市电力供需形势:川渝大规模建设气电,重启煤电,四川在建水电陆续投产,新疆—重庆特高压预计2025年投产,“十五五”初,川渝电力供需趋于平衡。江浙皖大规模建设煤电、气电、核电等支撑性电源,2024年开工陕西—安徽、甘肃—浙江两条特高压,考虑到江浙皖用电基数大、增速高,“十五五”初电力供需依然偏紧,为本省和沙戈荒大基地的外送项目留出空间。2024年下半年,预计有本文未考虑到的电源、特高压开工建设,“十五五”初的实际供需情况,将比本文的测算结果宽松。
计算方法
缺顶峰装机、缺燃料、缺环保指标,均可能导致电力供应紧张。例如,2021年三季度的大范围电力供应紧张,是因为缺煤、煤价高、缺环保指标;其余多轮用电紧张,大多是因为寒潮或热浪拉动负荷,能稳定出力的水电、煤电、气电、核电等支撑性电源不足。本文主要探讨负荷峰值时,支撑性电源是否足够。
为简化计算,本文的计算作了以下简化:
1. 原则上应对比一个区域的存量和增量供需,本文在考虑供需现状的前提下,仅对比了增量供需。
2. 本文仅考虑电力平衡,未计算电量平衡。
3. 新增顶峰能力=新增装机容量×出力系数/(1+备用率)
4. 参数选择:出力系数按照抽蓄、煤电、气电、核电不受阻考虑(本文测算的省份均为非供暖区,仅有工业供热,供热机组占比低,为简化计算,假设所有增量煤电、气电、核电均不供热)。夏峰水电出力系数90%;风电出力系数较低,一般为5%—10%,为简化计算,暂不考虑新增风电装机带来的顶峰能力;晚峰无光,太阳能发电出力系数为0。不考虑特高压压降。各省备用率取值于《国家能源局关于发布2023年煤电规划建设风险预警的通知》(国能发电力〔2020〕12号)。
5. 暂不分析储能的装机增长和影响。
6. 夏峰时新增顶峰装机,考虑上一年度下半年和本年度上半年的新增装机。
7. 建设期估算:煤电、气电18—24个月,核电5年,水电、抽蓄5—6年。
01 2024年全国电力供需紧平衡
2023年夏,全国最高用电负荷为13.39亿千瓦,2024年7月24日,全国最大电力负荷达14.51亿千瓦,增长1.12亿千瓦。中电联预计,2024年全国电力供需形势总体紧平衡,迎峰度夏和迎峰度冬期间,华北、华东、华中、西南、南方等区域中有部分省级电网电力供应偏紧,部分时段需要实施需求侧响应等措施。
迎峰度夏的关键时点是“七下八上”。2024年7月,长江流域来水偏多,对防洪形成压力的同时,压降用电负荷峰值。上半年充裕的来水补充了水库库存,保障了水电出力,助力电力系统度过八月上旬的夏峰。
02 川渝:大量建设气电、重启煤电,新建特高压
重庆本地的气电、煤电陆续投产,叠加2025年新疆—重庆特高压投产,重庆电力供应趋于平衡甚至宽松。四川大规模建设气电、煤电,“十三五”期间开工的水电陆续投产,电力供需趋于平衡。
(一)重庆:
2024年紧平衡,2025—2026年平衡偏宽松
“十四五”前三年,重庆年均用电量和用电负荷增速分别为7.0%、6.0%。
表1:重庆用电量及用电负荷
“十四五”前三年,重庆新增水电17万千瓦、抽蓄30万千瓦、火电233万千瓦,新增支撑性电源偏少。
表2:重庆电源装机(万千瓦)
电力供需平衡的2020年,重庆煤电利用小时数为4024小时。2021年迎峰度夏,重庆电力供需偏紧;2022年8月,因高温、旱情,工商业用电受到较大影响。2023年,重庆煤电利用小时数提高至4783小时。
重庆大规模建设气电、抽蓄,重启煤电建设,具体投产时序如下表所示。2022年6月,《重庆市能源发展“十四五”规划》发布,未提及新建煤电;同年8月,重庆因高温旱情长时间缺电;2023年3月,国电投双槐三期煤电2×100万千瓦项目核准,预计2024年开工。2023年8月,新疆—重庆特高压直流开工建设,输电能力为800万千瓦,预计2025年投产。
重庆电力系统备用率取15%,2024年重庆新增夏峰顶峰能力107万千瓦,相对于2023年负荷峰值2603万千瓦,可保证4.1%的负荷增长。预计2024年夏峰,重庆电力供需维持紧平衡,或缺口略有扩大。2024—2026年,重庆累计新增夏峰顶峰能力1280万千瓦,可保障14.2%的年均负荷增长。2025年预计新疆—重庆特高压投产,重庆的电力供需迅速恢复平衡,甚至略宽松。
表3:重庆新增顶峰能力(万千瓦)
重庆是受端省,接受四川、湖北、贵州的送电,其中四川占50%。重庆供需恢复平衡,可减轻各送端的压力。
(二)四川:
2024年缺口扩大,2025—2026年趋于平衡
四川是水电送端省,通过交流特高压为重庆送电,通过直流特高压为江浙沪送电。
四川用电侧增长迅猛,“十四五”前三年,年均用电量和用电负荷增速分别为9.0%、5.8%。
表4:四川用电量及用电负荷
“十四五”前三年,四川新增水电1867万千瓦(大部分为外送的白鹤滩、乌东德)、火电249万千瓦。
表5:四川电源装机(万千瓦)
四川是水电大省,2023年水电装机占比75.4%,水电发电量占比77.5%。供需平衡的2019年,四川煤电利用小时数为2849小时。2020年夏峰、2021年初冬峰和2022年初冬峰,四川供给增长落后于需求增长,电力供需偏紧;2022年8月,因高温、旱情,工商业用电受到较大影响。2023年,四川煤电利用小时数提高至5010小时,考虑到四川以水电为主的电源结构,煤电利用小时数过高。
根据《2024年四川省重点项目清单》(川府发〔2024〕4号),四川新增电源如下表所示,备用率取14%。2024年,四川新增夏峰顶峰能力166万千瓦,相对于2023年夏峰负荷5989万千瓦,仅能保障2.8%的负荷增长,预计2024年夏峰,四川电力缺口扩大。随后两年,水电、气电、煤电大量投产,2024—2026年,预计四川累计新增夏峰顶峰能力1832万千瓦,可保障9.3%的年均负荷增速;新疆—重庆特高压投产后,有效增加川渝的供给,预计2025—2026年,四川可有效缓解存量缺口,电力供需趋于平衡。
表6:四川新增支撑性、调节性电源(万千瓦)
四川的电力政策非常务实。2022年3月,四川印发《四川省“十四五”能源发展规划》(川府发〔2022〕8号),计划在建煤电项目投产后,不再新建煤电;8月,川渝遭遇罕见高温、旱情,工商业用电让电于居民用电;12月,四川印发《四川省电源电网发展规划(2022—2025年)》(川府发〔2022〕34号),重提增强煤电顶峰兜底能力。经过一段时间的前期工作,预计2024年开工两个煤电项目:国家电投川东北2×100万千瓦煤电项目、中煤广元2×100万千瓦煤电一体化项目。
03 华东:大规模建设支撑性火电,新建特高压
安徽是华东网内部的送端省份,通过皖电东送交流特高压为江浙沪送电。陕西—安徽特高压投产后,安徽的供需趋于平衡,可缓解下游江苏、浙江的压力。江浙经济发达、消纳能力强、“十五五”初有供需缺口,是沙戈荒大基地外送的理想受端。2024年7月,甘肃送浙江特高压开工建设,后续会有送江苏特高压开工,以缓解江浙的电力供应压力。
(一)安徽:
2024年缺口扩大,2026年紧平衡
“十四五”前三年,安徽年均用电量和用电负荷增速分别为9.8%、6.9%。
表7:安徽用电量及用电负荷
“十四五”前三年,安徽仅新增510万千瓦火电,新增支撑性电源不足。
表8:安徽电源装机(万千瓦)
2020年,安徽供需平衡,煤电利用小时数为4509小时。2021年初冬峰、2022年夏峰、2023年底冬峰,安徽进行了错避峰或负荷侧管理。随着电力供应趋紧,2023年安徽煤电利用小时数提高至5097小时。
如下表所示,2024—2026年,安徽将投产近1900万千瓦支撑性电源,其中煤电1624万千瓦(未开工机组400万千瓦),气电270万千瓦;2024年3月,陕西—安徽特高压开工,预计2026年投产。
表9:安徽新增支撑性电源和外送电(万千瓦)
2024年,安徽新增夏峰顶峰能力237万千瓦,相对于2023年夏峰负荷5605万千瓦,可保障4.2%的负荷增速,预计电力供需缺口扩大;2024—2026年,预计安徽累计新增夏峰顶峰能力1809万千瓦,相对于2023年的负荷,可保障9.8%的年均负荷增速。2025—2026年,预计电力供需缺口缩小,趋于紧平衡,但并无冗余电力增援江苏和浙江。
(二)江苏:
2024年缺口扩大,2026年供需偏紧
“十四五”前三年,江苏年均用电量和用电负荷增速分别为7.1%和4.5%。
表10:江苏用电量及用电负荷
“十四五”前三年,江苏本省新增的支撑性电源主要为:火电669万千瓦、核电112万千瓦,新增白鹤滩特高压外送电800万千瓦,新增支撑性电源偏少。
表11:江苏电源装机(万千瓦)
2020年,江苏电力供需平衡,煤电利用小时数为4463小时。2021年初寒潮、2022年夏峰、2023年底寒潮,江苏进行了需求侧响应。2023年,江苏煤电利用小时数提高至5096小时。
2024—2026年,预计江苏新增支撑性电源约2400万千瓦,其中煤电1937万千瓦,气电336万千瓦,核电126万千瓦。
表12:江苏新增顶峰能力(万千瓦)
2024年,江苏新增夏季顶峰能力仅334万千瓦,叠加上游交流特高压送端安徽电力缺口扩大、2023年江苏有存量缺口,预计电力供需缺口将扩大。2024年7月23日,江苏电力缺口约600万千瓦。2024—2026年累计新增夏季顶峰能力约1868万千瓦,相对于江苏的大基数(2023年用电负荷1.31亿千瓦),仅能保障4.5%的年均负荷增速。2025—2026年,江苏依然存在一定的缺口,平衡偏紧。
(三)浙江:
2024年缺口扩大,2026年供需偏紧
“十四五”前三年,浙江年均用电量和用电负荷增速分别为8.6%、4.2%。
表13:浙江用电量及用电负荷
“十四五”前三年,浙江本省新增的支撑性电源为437万千瓦火电,新增外送电为白鹤滩特高压800万千瓦,新增支撑性电源偏少。
表14:浙江电源装机(万千瓦)
2020年,浙江电力供需平衡,煤电设备利用小时数为4495小时。2021年初寒潮、2022年夏峰、2023年底寒潮,浙江电力供应存在缺口;随着供需趋紧,2023年,浙江煤电利用小时数提高至5614小时。
2024—2026年,预计浙江新增支撑性电源约2600万千瓦,其中煤电1762万千瓦,气电606万千瓦,核电240万千瓦,另新增560万千瓦抽蓄。2024年7月29日,甘肃—浙江±800千伏特高压直流输电工程开工,额定功率800万千瓦,预计2026年下半年投产。
表15:浙江新增支撑性电源和外送电(万千瓦)
2024年夏峰,浙江新增顶峰能力403万千瓦,相对于2023年夏峰负荷10500万千瓦,仅能保障3.8%的负荷增速;且上游交流特高压送端安徽电力缺口扩大、浙江2023年有存量缺口,浙江电力缺口也将扩大。2024—2026年,浙江累计新增夏峰顶峰能力约2600万千瓦,相对于2023年基数,可保证7.1%的年均负荷增长。2025—2026年,随着支撑性电源大规模投产,福建供需平衡偏宽松可略增送浙江电力,预计浙江的供需形势略有好转,但依然存在缺口,平衡偏紧。
04 总结与思考
“十四五”初用电负荷增速低于用电量增速。一般来说,用电负荷的增速会略高于用电量增速。但“十四五”前三年,四川、重庆、安徽、江苏、浙江的用电负荷增速均低于用电量增速。侧面说明各地采取了需求侧管理、错避峰等方式削减负荷峰值。
电力供需平衡的火电利用小时数应逐年降低。火电利用小时数达5000小时即为电力电量平衡的观点已过时。随着发、用电两侧的波动性提高(发电侧风光占比提高,用电侧三产、生活用电占比提高),火电必须更多地发挥调节功能,电力供需平衡时的火电利用小时数应逐年降低。
2020年,华东电网电力供需平衡,江苏、浙江、安徽煤电利用小时数分别为4463、4495、4509小时,到2023年分别提高了633、1119、589小时。各省电力供需重返平衡时的火(煤)电利用小时数应低于2019—2020年水平。
电量平衡重要性下降。电力电量平衡,顾名思义,需要同时平衡电力和电量:负荷峰值时,各电源合计出力能覆盖负荷;一年累计的煤电设备利用小时数在合理区间。目前,电力系统波动性增大,煤电更多的时段在调峰,电力平衡对应的煤电利用小时数逐年下行,如果电力能平衡,电量自然也能平衡。
气电大省需关注冬峰时天然气供给情况。近年来,我国的电力负荷峰值冬夏双峰并峙。2021年初寒潮,全国最高用电负荷为11.89亿千瓦,夏峰最高负荷为11.92亿千瓦,差额仅300万千瓦;2023年,安徽夏峰、冬峰负荷峰值分别为:5605、5546万千瓦,差额仅59万千瓦。冬季是用气高峰,气电出力可能受阻;例如:2021年1月初寒潮,我国气电装机近1亿千瓦,因供气不足,出力仅5000万千瓦。江苏、浙江是气电大省,冬峰时需关注天然气供给情况。四川是正在大规模建设气电的水电大省,预计2026年气电装机将占火电装机的1/3,冬峰需应对好枯水期水电出力下降和用气高峰叠加带来的挑战。
抽蓄、储能不具备主动、持续的顶峰能力。本文暂不考虑储能的增量及影响,但进行电力平衡测算时,抽蓄、储能按100%出力计算,然而,抽蓄库容有限,能连续发电6—11小时,储能能连续放电2—4小时,如果遭遇类似2022年8月四川长时间电力紧缺的情况,抽蓄和储能释放完存量库容或电力后,将无法顶峰、调峰。抽蓄、储能占比较高的省份需防范时间略长时,抽蓄、储能的功能丧失。
长期供需偏紧省份须关注存量煤电可靠性。供需长期偏紧的区域煤电利用小时数上行,检修维护的窗口时间减少;煤电机组如果频繁日内启停,将影响机组可靠性。迎峰度夏/冬时,需高度重视大型煤电机组的可靠性,避免因机组故障导致供需缺口突然扩大,扰动电力系统运行。