趙爽，王志敏，段平生，楊浚文

（1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)研究中心，2.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司規(guī)劃部，云南 昆明 650011）

0 前言

新型電力系統(tǒng)是適應(yīng)大規(guī)模高比例新能源發(fā)展的全面低碳化電力系統(tǒng)，構(gòu)建具有更強(qiáng)新能源消納能力的新型電力系統(tǒng)將成為保障電力“碳達(dá)峰、碳中和”如期實(shí)現(xiàn)的重要依托。

云南省綠色能源居全國(guó)前列，綠色電力不僅服務(wù)于云南，也為我國(guó)西電東送的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。云南省能源資源總體呈現(xiàn)“貧煤少氣多水”的特征，風(fēng)光新能源資源較為豐富，技術(shù)經(jīng)濟(jì)可開發(fā)總量約1.38億千瓦，“十四五”及中長(zhǎng)期剩余開發(fā)潛力約1.25億千瓦；水電技術(shù)經(jīng)濟(jì)可開發(fā)總量約1.18億千瓦，水風(fēng)光為主體的能源結(jié)構(gòu)將成為未來(lái)云南特性新型電力系統(tǒng)的基本特征。隨著云南水電建設(shè)高峰基本結(jié)束，后續(xù)新增大型電源潛力有限，中長(zhǎng)期兩江流域水電剩余開發(fā)潛力約880萬(wàn)千瓦；抽水蓄能技術(shù)經(jīng)濟(jì)開發(fā)總量約1910萬(wàn)千瓦。但目前云南省內(nèi)鋁、硅、電池等項(xiàng)目相繼落地不斷推高全社會(huì)用電量，而“十四五”至2030年前電力裝機(jī)增加有限、供給側(cè)增長(zhǎng)乏力，加之可再生能源“靠天吃飯”的特性，將導(dǎo)致供需不匹配矛盾更加嚴(yán)重。

本文從云南現(xiàn)狀電力供應(yīng)的形勢(shì)出發(fā)，詳細(xì)分析各類型電源在電力保供方面的作用，結(jié)合云南中長(zhǎng)期負(fù)荷發(fā)展及用電特性，以滿足云南“十四五”及中長(zhǎng)期電力保供為目標(biāo)，提出云南未來(lái)保障電力供應(yīng)的電源結(jié)構(gòu)建設(shè)方案，為實(shí)現(xiàn)云南電網(wǎng)的綠色可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 現(xiàn)狀電源結(jié)構(gòu)問題

1.1 現(xiàn)狀用電特性

云南省2022年全社會(huì)用電量為2391億千瓦時(shí)、人均用電量4559千瓦時(shí)/人，分別達(dá)到廣東和全國(guó)人均用電量的73%、77%（如圖3）?！笆濉币詠?lái)，人均用電量呈現(xiàn)持續(xù)提高的態(tài)勢(shì)，但與全國(guó)平均及發(fā)達(dá)省份水平相比仍有一定差距。歷史用電結(jié)構(gòu)整體以第二產(chǎn)業(yè)用電為主，用電量占全省全社會(huì)用電量70%以上（如圖4）。受高耗能產(chǎn)業(yè)投產(chǎn)和市場(chǎng)調(diào)整影響，第二產(chǎn)業(yè)用電比重呈現(xiàn)一定波動(dòng)態(tài)勢(shì)，三產(chǎn)及居民生活用電量占比整體呈逐漸增長(zhǎng)趨勢(shì)，2022年達(dá)到25%左右。

圖1 人均用電量對(duì)比（千瓦時(shí)/人）

圖2 云南歷史用電結(jié)構(gòu)（單位：億千瓦時(shí)）

圖3 現(xiàn)狀各類型電源工作位置示意圖

圖4 省內(nèi)負(fù)荷預(yù)測(cè)年特性曲線

1.2 現(xiàn)狀電源特性

云南現(xiàn)狀以水電為主，2022年全口徑電源裝機(jī)11145萬(wàn)千瓦，基礎(chǔ)保障性電源裝機(jī)（水電、煤電）9647萬(wàn)千瓦，靈活調(diào)節(jié)性電源裝機(jī)（季調(diào)節(jié)及以上能力水電）3747萬(wàn)千瓦，徑流水電裝機(jī)約1900萬(wàn)千瓦，新能源裝機(jī)1500萬(wàn)千瓦，整體調(diào)節(jié)性能較弱。以水電為主的發(fā)電側(cè)呈“豐多枯少”特征，季節(jié)性矛盾突出，且水風(fēng)光裝機(jī)占比達(dá)86%，發(fā)電能力“靠天吃飯”，應(yīng)對(duì)高溫干旱等極端天氣能力差。

從各類型電源的工作位置與調(diào)節(jié)能力來(lái)看（圖3），水電為系統(tǒng)提供電力電量雙支撐，參與系統(tǒng)調(diào)峰并承擔(dān)部分基荷。水電發(fā)電呈“豐多枯少”特征，豐枯比約67:33。日、周、季調(diào)節(jié)及以上能力水電占比約75%、59%、48%。汛期調(diào)節(jié)性能較強(qiáng)的水電多具有防洪等綜合利用任務(wù)，調(diào)節(jié)能力受到嚴(yán)重制約，且已充分發(fā)揮。工作位置為主要承擔(dān)基荷并參與系統(tǒng)調(diào)峰。未來(lái)仍定位為系統(tǒng)電力電量雙支撐電源。

煤電為系統(tǒng)提供電力電量雙支撐，主要承擔(dān)基荷?，F(xiàn)役燃煤機(jī)組受煤質(zhì)影響頂峰能力不足，設(shè)計(jì)階段基本沒考慮深度調(diào)峰工況（供熱機(jī)組技術(shù)最小出力率53%～77%，非供熱機(jī)組技術(shù)最小出力率49%～60%），出力呈現(xiàn)“上不去下不來(lái)”，調(diào)節(jié)能力不足、頂峰兜底電源不足問題突出。在目前系統(tǒng)中主要承擔(dān)基荷。未來(lái)應(yīng)推動(dòng)煤電由基礎(chǔ)性電源向基礎(chǔ)保障性和系統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源并重轉(zhuǎn)型。2023年煤電整體頂峰出力僅為開機(jī)容量70%左右。

新能源為系統(tǒng)提供電量，工作在峰荷位置，但風(fēng)光波動(dòng)性強(qiáng)、無(wú)調(diào)節(jié)性能，依靠現(xiàn)有系統(tǒng)調(diào)節(jié)無(wú)法實(shí)現(xiàn)電量足額消納，系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力亟待提升。

綜合上述分析云南現(xiàn)狀電源發(fā)電與用電特性不匹配，結(jié)構(gòu)亟待優(yōu)化；而水電調(diào)節(jié)能力弱、煤電靈活性不足、風(fēng)光波動(dòng)性強(qiáng)，調(diào)節(jié)能力建設(shè)亟待加強(qiáng)。

2 中長(zhǎng)期供需形勢(shì)

2.1 電力需求預(yù)測(cè)及用電特性

云南目前雖為欠發(fā)達(dá)地區(qū)，人均用電水平相對(duì)較低，長(zhǎng)期看電力需求剛性增長(zhǎng)仍具有較大空間，按2035年與全國(guó)同步達(dá)到10000千瓦時(shí)/人的平均水平，用電量達(dá)4500億千瓦時(shí)以上。負(fù)荷特性上最大負(fù)荷出現(xiàn)在枯期，季不均衡系數(shù)呈上升趨勢(shì)，冬夏典型日均出現(xiàn)早晚雙高峰；同時(shí)隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及居民生活水平大幅提升，三產(chǎn)和居民生活用電將增加明顯，預(yù)計(jì)日負(fù)荷率γ和日最小負(fù)荷β將呈下降趨勢(shì)。

2.2 已明確電源規(guī)劃及供需形勢(shì)

十四五常規(guī)電源規(guī)劃在2022年基礎(chǔ)上新增水電140萬(wàn)千瓦和煤電480萬(wàn)千瓦；十四五新能源規(guī)劃新增5000萬(wàn)千瓦（如圖5所示）。

圖5 2025年已明確大型電源裝機(jī)分布示意圖

考慮上述電源，2025年全省電量不足170億千瓦時(shí)，電力缺口560萬(wàn)千瓦（如圖6），棄電量集中分布在豐期6-9月小方式及腰方式，呈現(xiàn)白天用不完、晚上不夠用，晴天用不完、陰天不夠用的特征。若火電480萬(wàn)千瓦不能按期投產(chǎn)，2025年電量不足超300億千瓦時(shí)，電力缺口超1000萬(wàn)千瓦。“十四五”缺電特征為豐枯期高峰時(shí)段備用不足，導(dǎo)致電力電量雙缺；遇來(lái)水偏枯等極端天氣，電量缺口較多年平均來(lái)水情況增大460億千瓦時(shí)左右達(dá)到630億千瓦時(shí)。

圖6 2025年電量缺口及棄電示意圖

圖7 2025年最大負(fù)荷日電源工作位置圖（枯水年）

如圖8所示，2035年電量不足1140億千瓦時(shí)（豐枯期電量缺口分別約為450、690億千瓦時(shí)豐枯比約40:60），電力缺口2600萬(wàn)千瓦。

圖8 2035年電量缺口及棄電示意圖

中長(zhǎng)期缺電特征為豐期除夜間小方式和腰方式外，其余時(shí)段電力電量不足；枯期全時(shí)段電力電量不足，枯期電量缺口更加突出。遇來(lái)水偏枯等極端天氣，電量缺口較多年平均來(lái)水情況增大590億千瓦時(shí)左右，達(dá)到1730億千瓦時(shí)（見圖9）。

圖9 2035年最大負(fù)荷日電源工作位置圖（枯水年）

中長(zhǎng)期電力需求剛性增長(zhǎng)，由于新增負(fù)荷以鋁、硅、電池等高載能最大負(fù)荷利用小時(shí)在8000左右，導(dǎo)致省內(nèi)呈現(xiàn)直線型負(fù)荷特性。而新能源做為絕對(duì)增量主體，保障性電源裝機(jī)不足，加劇了用電與供電不匹配矛盾，電源結(jié)構(gòu)亟待優(yōu)化。而中長(zhǎng)期以新能源為裝機(jī)主體的系統(tǒng)，強(qiáng)波動(dòng)性、弱可控性、低支撐性特征顯著，平抑出力波動(dòng)、提高消納水平、提升電力支撐水平對(duì)于調(diào)節(jié)能力建設(shè)需求緊迫。

3 “十四五”及中長(zhǎng)期電力保供解決措施探討

3.1 “十四五”電力保供主要措施

由前述分析可見，“十四五”供需形勢(shì)嚴(yán)峻，后續(xù)兩年為盡可能確保電網(wǎng)安全可靠供電及運(yùn)行，一是要加快推進(jìn)規(guī)劃的480萬(wàn)千瓦火電的建設(shè)，二是要重點(diǎn)推進(jìn)新能源建設(shè)，確保電量供應(yīng)；三是在新能源投產(chǎn)同時(shí)同步配置儲(chǔ)能，提高新能源消納率，發(fā)揮調(diào)峰作用；四是發(fā)揮南網(wǎng)大平臺(tái)作用，推動(dòng)采用“單缺各方支援，雙缺執(zhí)行計(jì)劃”的方式確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 中長(zhǎng)期電力保供措施方案探討

從云南省內(nèi)資源來(lái)看：中長(zhǎng)期常規(guī)水電可開發(fā)潛力880萬(wàn)千瓦（龍盤、古水、奔子欄）、大型水電擴(kuò)機(jī)1000萬(wàn)千瓦左右，煤電新增裝機(jī)潛力約1000萬(wàn)千瓦，待開發(fā)新能源總裝機(jī)容量約1.2億千瓦。從外電入滇來(lái)看：區(qū)外西北沙戈漠風(fēng)電光伏基地和西藏清潔能源基地均可將云南作為電力外送的受端，中長(zhǎng)期具備送電云南2000萬(wàn)千瓦的能力。從境外電源來(lái)看，境外瀾湄國(guó)家水電受國(guó)際關(guān)系、地緣政治、各方意愿等因素影響，不確定性較大，不建議作為云南可靠的電力保障方案。

從上述資源盤點(diǎn)來(lái)看，以立足中長(zhǎng)期電力供需平衡、統(tǒng)籌省內(nèi)電源開發(fā)與外電引入，堅(jiān)持省內(nèi)電力保供與西電東送可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展為原則，按照立足省內(nèi)資源潛力配置區(qū)內(nèi)電源開發(fā)方案和區(qū)外電力引入不同規(guī)模，提出以下三類方式：

方式一：省內(nèi)電源能開盡開，無(wú)外電引入；

方式二：水電、煤電支撐性電源與新能源深度開發(fā)，適當(dāng)引入外電規(guī)模500萬(wàn)千瓦；

方式三：水電、煤電支撐性電源與新能源協(xié)調(diào)開發(fā)，充足引入外電1500萬(wàn)千瓦。

上述三種方式均可滿足省內(nèi)2035年4500億千瓦時(shí)、7400萬(wàn)千瓦負(fù)荷的供電，各類型電源配比情況如表1～表2所示：

表1 不同電源配比情況 單位：萬(wàn)千瓦

表2 三種方式的指標(biāo)對(duì)比情況

從三個(gè)方式的指標(biāo)對(duì)比來(lái)看：在省內(nèi)電源880萬(wàn)千瓦開發(fā)的不確定因素情況下，方式三中長(zhǎng)期引入3/2回外電、規(guī)模適中，配套省內(nèi)電源資源適度開發(fā)，約束性指標(biāo)滿足要求、預(yù)期性指標(biāo)較優(yōu)。方式一、二引入外電規(guī)模較小，較為依賴省內(nèi)資源開發(fā)，煤電發(fā)電量較大，電煤保障壓力較大，實(shí)施性、適應(yīng)性及綠色化水平相對(duì)不高。

從現(xiàn)階段來(lái)看，三個(gè)方式均能滿足省內(nèi)“十四五”及中長(zhǎng)期的電力供應(yīng)，各有優(yōu)劣，可結(jié)合省內(nèi)資源開發(fā)及外電入滇的進(jìn)展、電價(jià)政策等進(jìn)一步論證分析。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合云南電網(wǎng)現(xiàn)狀，對(duì)各類型電源在電力保供、調(diào)節(jié)等方面的作用進(jìn)行了詳細(xì)分析；通過中長(zhǎng)期省內(nèi)資源和外電入滇的盤點(diǎn)，對(duì)省內(nèi)“十四五”及中長(zhǎng)期電力供需形勢(shì)的嚴(yán)峻局面和如何確保省內(nèi)電力供應(yīng)提出了初步方案，分析了各方案的電源結(jié)構(gòu)及指標(biāo)對(duì)比。本研究結(jié)果可為中長(zhǎng)期云南省內(nèi)電源開發(fā)規(guī)模、時(shí)序及引入外電入滇，抽水蓄能等調(diào)節(jié)性資源開發(fā)提供參考。