秦斌 柯強(qiáng)

（湖北黃岡供電公司電力設(shè)計院，湖北 黃岡 438000）

0 引言

在“十二五”能源發(fā)展戰(zhàn)略中，我國政府明確提出了爭取到2020年中國非化石能源占一次能源消費的比重達(dá)到15%左右、單位GDP的CO2排放比2005年下降30%～40%的目標(biāo)。研究結(jié)果表明，2020年全國發(fā)電裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到17.6億kW左右，其中煤電10.3億kW、燃?xì)獍l(fā)電5890萬kW、核電8030萬kW、常規(guī)水電3.4億kW、抽水蓄能5000萬kW、風(fēng)電1.5億kW、太陽能發(fā)電2400萬kW、生物質(zhì)發(fā)電1500萬kW。“十二五”是我國工業(yè)化和城市化發(fā)展的關(guān)鍵時期，也是我國能源實現(xiàn)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型、推進(jìn)科學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵時期。電網(wǎng)調(diào)峰節(jié)能規(guī)劃一直是電網(wǎng)規(guī)劃中的重點。而合理地處理好所在區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)的峰谷差問題以及網(wǎng)內(nèi)無功功率問題是進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)峰節(jié)能規(guī)劃的關(guān)鍵所在。

1 電網(wǎng)調(diào)峰節(jié)能規(guī)劃所面臨的問題和挑戰(zhàn)

電網(wǎng)調(diào)峰能力的強(qiáng)弱，直接關(guān)系到電能利用率的高低。由于我國幅員遼闊，各種客觀因素影響著電網(wǎng)運行，目前我國電網(wǎng)的調(diào)峰建設(shè)整體上還處于起步階段。下面對幾個比較突出的問題進(jìn)行簡述。

1.1 氣溫變化對負(fù)荷級電網(wǎng)運行的影響

我國大部分地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，因此電網(wǎng)負(fù)荷隨氣溫變化波動明顯。大部分地區(qū)用電年負(fù)荷曲線上有兩個高峰段，即夏季6～9月（最高段）和冬季12～3月（次高段）。兩峰段中，前者（夏季）對電網(wǎng)運行影響較大。原因是：改革開放以來，人們整體生活水平提高了，用電環(huán)境相對比較寬松，并且隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，高檔電器快速普及，空調(diào)負(fù)荷上升得尤其快。以湖北為例，相關(guān)資料顯示，當(dāng)夏季氣溫在25～35℃時，降溫負(fù)荷隨氣溫上升而逐步爬升，其上升速度比較平緩；當(dāng)氣溫＞35℃時，降溫負(fù)荷呈直線急劇上升。并有資料表明，當(dāng)氣溫＞35℃，每上升1℃，負(fù)荷高峰值將增加300～400MW，低谷值增加100～200MW，這基本都是空調(diào)負(fù)荷造成的。但往往一場雷雨后，空調(diào)負(fù)荷又立馬陡降幾百到幾千MW。降溫負(fù)荷“量”的驟然變化，對電網(wǎng)運行影響極大，它要求電網(wǎng)有足夠“儲備”能力、快速“響應(yīng)”能力和調(diào)峰能力；否則，如此劇烈的變化將造成電能的大量浪費。

1.2 資源分布不均對電網(wǎng)運行造成的影響

目前我國電源結(jié)構(gòu)以煤電為主，每年用于火力發(fā)電的煤炭量占到總產(chǎn)煤量的70%左右。中國煤炭分布呈東多西少的狀態(tài)，而電能的需求則呈現(xiàn)出北多南少、西多東少的態(tài)勢，這樣的分布格局在很大程度上阻礙了中國火電企業(yè)的發(fā)展。我國目前煤電布局以“分省就地平衡”為主，跨省跨區(qū)輸電能力較低。實踐證明，這種方式已造成中東部地區(qū)煤炭供應(yīng)高度依賴區(qū)外調(diào)入、中東部地區(qū)大氣污染和酸雨污染嚴(yán)重等問題。從運輸方式來看，鑒于中國目前公路建設(shè)的不完善性，煤炭的公路運輸運量一直較小，而且伴隨著近年來國際石油價格的不斷攀升，公路運輸成本也在不斷上升。水路運輸主要分為海運和內(nèi)河航運，雖然水路運輸在煤炭運輸上具有巨大潛力，但受其運輸速度以及運輸航道的選擇等限制，水路運輸運量也不是主流選擇。目前我國相對比較理想的運輸方式為鐵路運輸。據(jù)資料統(tǒng)計，煤炭鐵路運輸?shù)倪\輸量占整體煤炭運輸能力的60%以上。這導(dǎo)致鐵路長期忙于運煤且運力不足，煤電運緊張局面反復(fù)出現(xiàn)，缺煤停機(jī)現(xiàn)象時有發(fā)生。這不僅危及電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，也不利于國民經(jīng)濟(jì)和相關(guān)行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

1.3 各種發(fā)電機(jī)構(gòu)的特性對電網(wǎng)運行造成的影響

目前，我國電源結(jié)構(gòu)主要由煤電、常規(guī)水電、風(fēng)電組成，而且北方大部分地區(qū)的供熱機(jī)組在煤電裝機(jī)中占有較大比重。常規(guī)水電主要指的是徑流式水電，長期以來系統(tǒng)調(diào)峰能力不足。風(fēng)電更是有反調(diào)峰特性，這使得現(xiàn)在系統(tǒng)所要面臨的調(diào)峰壓力日益增大。由于我國地域遼闊，跨省跨區(qū)的輸電能力薄弱，目前我國主要的電源機(jī)構(gòu)所凸顯出來的調(diào)峰能力差而浪費的電能相當(dāng)驚人。

2 電網(wǎng)調(diào)峰節(jié)能規(guī)劃的優(yōu)化措施

由于我國目前的電源結(jié)構(gòu)特色以及我國存在的資源分布、氣候特點等人力不可改變的因素存在，導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)峰節(jié)能規(guī)劃實施非常困難。從發(fā)電機(jī)構(gòu)的特性分析入手，目前調(diào)峰能力比較好的方案為燃?xì)獍l(fā)電以及抽水蓄能發(fā)電。從電網(wǎng)用戶用電習(xí)慣分析入手，目前值得提倡的調(diào)峰方案為階梯電價模式。

2.1 燃?xì)獍l(fā)電

天然氣發(fā)電機(jī)組啟動迅速、運行靈活，有望成為電力調(diào)峰的優(yōu)選。一般E級機(jī)組冷態(tài)時啟動至滿負(fù)荷需2 h，而燃煤機(jī)組則會在6～8 h。另外，天然氣發(fā)電較燃煤發(fā)電在降低碳排放方面具有一定的優(yōu)勢。國家發(fā)改委擬“十二五”期間大規(guī)模開發(fā)天然氣，將天然氣發(fā)電裝機(jī)容量由目前的2800萬k W提升至5800萬kW，預(yù)計天然氣在能源消費結(jié)構(gòu)中的比例由目前的4%提高到8%左右。但是我國屬于富煤、貧油、少氣的國家，天然氣儲備量不高，人均擁有量僅相當(dāng)世界平均水平的6.5%，天然氣資源依賴外部進(jìn)口。從電力系統(tǒng)整體經(jīng)濟(jì)性的角度來看，我國燃?xì)怆娬镜陌l(fā)展規(guī)模尚需深入研究，以達(dá)到改善我國能源結(jié)構(gòu)和滿足電力系統(tǒng)調(diào)峰的綜合平衡的目標(biāo)。

2.2 抽水蓄能發(fā)電

抽水蓄能電站具有調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、事故備用、黑啟動等多種功能，且響應(yīng)速度快，具有良好的負(fù)荷跟蹤能力，對確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運行具有重要作用。抽水蓄能電站與火電站比，負(fù)荷跟蹤性能好，起停靈活、增減工作出力快，從全停到滿載發(fā)電一般在2～3 min，從全停到滿載抽水約6 min，從滿載發(fā)電或滿載抽水到與電網(wǎng)解列約1 min；與燃油電廠比可節(jié)省燃油，調(diào)峰能力強(qiáng)；與常規(guī)水電廠比，需要水但基本不耗水，其裝機(jī)容量一般可不受自然來水量的限制?？梢哉f他是目前最為經(jīng)濟(jì)可靠的蓄能電源。資料顯示，我國抽水蓄能站址資源豐富，全國抽水蓄能電站前期選址總量超過1.3億kW。其中，華東和華中電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)域的抽水蓄能站址資源約占全國的50%；華北電網(wǎng)、東北電網(wǎng)及南方電網(wǎng)各自約占全國的15%；西北電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)域的抽水蓄能站址資源較少，不到全國總量的10%。未來我國抽水蓄能電站將主要分布在華東、華北、華中和南方電網(wǎng)覆蓋的地區(qū)。

2.3 階梯電價

階梯電價的主要思想為：隨著戶均消費電量的增長，1 kW·h電價逐級遞增。對居民用電價實行階梯式遞增可提高能源效率。通過分段電量可實現(xiàn)細(xì)分市場的差別定價，提高用電效率，并且能補(bǔ)貼低收入居民。同時階梯電價里融入了分時電價的思想，引導(dǎo)用戶在用電高峰期盡量少用電，在用電低谷期盡量多用電。同時階梯電價還能很好地配合抽水蓄能發(fā)電的需要，節(jié)約發(fā)電成本。

3 結(jié)語

“十二五”是我國全面建設(shè)小康社會的關(guān)鍵時期，電力工業(yè)發(fā)展既要為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供安全可靠的電力保障，又要適應(yīng)全球氣候變化推動的能源格局清潔化的深刻演變。電網(wǎng)調(diào)峰節(jié)能規(guī)劃一直是電網(wǎng)規(guī)劃里比較重要的一個部分，合理運用環(huán)境、資源以及電源設(shè)備自身的特點，取長補(bǔ)短，能很好地發(fā)揮電網(wǎng)的調(diào)峰節(jié)能作用。我們不能改變自然環(huán)境，但我們可以利用現(xiàn)有條件適應(yīng)自然環(huán)境。高質(zhì)量的“十二五”電力規(guī)劃必將促進(jìn)電力與能源工業(yè)的整體協(xié)調(diào)發(fā)展，為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變與經(jīng)濟(jì)社會的全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。

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