2023-12-11新聞來源:中國電力
當前,社會對電力係統發電能力的直觀認識仍多以“發電裝機容量”為參考,“發電能力”概念僅在電力係統規劃運行專業領域使用較多。隨著電力係統中新能源發電裝機占比的不斷提升,係統發電能力並不隨發電裝機容量的增長而同步增長,“發電裝機容量”已經不能代表真實的“發電能力”,亟須打破用“發電裝機容量”替代“發電能力”的慣性思維。推動由“發電裝機容量”向“發電能力”概念轉換,將有利於政策決策者、電力供給者和電力消費者等各主體正確認識電力供需安全形勢,對推動電力保供精準決策、發電能力科學布局、電力需求側積極響應、塑造新的電力安全文化等均具備實踐意義。
(來源:中國電力 作者:傅觀君 伍聲宇 國網能源院能源戰略與規劃研究所)
電力係統發電裝機容量指電力係統中各類發電機組額定容量的總和。發電裝機容量是當前用來統計和表征電力係統中各類電源發展規模的常用參數,可反映發電機組在標準工況下所能輸出的最大有功功率,不隨運行工況的改變而變化。因此,電力係統發電裝機容量在年度內相對穩定,僅受到年度內的機組投產時序影響。
電力係統發電能力指一定時期電力係統中各類發電機組最大可能發出電力的總和。發電能力即電力係統最大可調出力,為電力係統運行中的重要參數。隨著季節和運行條件的改變,電力係統的發電能力也隨之變化。與發電裝機容量不同,電力係統發電能力是一個時序動態變量,我們通常討論的是保供最困難的負荷高峰時期的係統發電能力。
電力係統“發電裝機容量”已經難以表征係統真實的發電能力,沿用“發電裝機容量”研判電力安全形勢容易造成困擾。在過去以火電為主的電力係統中,由於火電出力相對穩定,係統的發電能力也基本保持穩定,發電裝機容量基本可以代表發電能力。隨著電力係統中水電、新能源發電等裝機占比的提升,係統發電能力受到來水、氣象條件等影響較大,波動性急劇增加。若仍以“發電裝機容量”來表征係統的發電能力,將會帶來對係統發電能力的認知誤差。
(一)差異原因
電力係統發電能力與發電裝機容量產生差異的主要原因包括各類電源發電出力受阻和係統電源裝機結構兩方麵。
1.各類電源發電出力受阻情況
一是新能源發電出力“靠天吃飯”,出力特性與負荷特性匹配程度低,負荷高峰期的發電能力遠低於裝機容量。新能源發電出力具有隨機性、波動性,對電力電量的貢獻不穩定。出力與負荷特性不匹配“,極熱無風、晚峰無光”,風電在冬春兩季出力大,但電力需求水平低;在夏季出力小,但電力需求水平高。光伏白天出力大,對午高峰有較強支撐作用,但晚高峰時段出力為0,基本沒有任何保供能力。
二是常規機組發電能力受燃料供應、氣象水文、設備運維等因素影響也難以達到額定容量。水電在豐水期、枯水期出力不均,枯水期出力通常隻有豐水期的一半左右。同時,水電對氣象條件變化敏感,去年夏季極端高溫幹旱天氣導致來水偏枯,四川水電實際發電能力驟減,僅為裝機容量的26%;煤電受燃料供應、煤炭價格等影響,發電企業積極性下降,導致機組維護不到位、故障停運增多,實際發電能力下降;氣電受氣源、燃料成本、高溫、供熱受阻等影響。
根據多年實際運行統計數據,各類電源負荷高峰期平均發電能力與裝機容量的比值如下表所示。
表 各類電源發電能力與裝機容量比值
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2.電源裝機結構變化
從電源裝機結構看,風電、光伏等出力受阻大的電源裝機占比不斷增加,導致發電能力與裝機容量的差距不斷加大“。十三五”以來,煤電裝機占比從59%下降至44%,新能源裝機占比從11%上升至30%。未來新能源還將迎來跨越式發展,預計2030年、2060年,煤電裝機占比分別下降至34%、9%,新能源裝機占比分別上升至41%、62%。
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圖1 全國電源裝機結構變化趨勢
(二)差異趨勢
近年來,新能源和火電裝機增長“一快一慢”,發電能力增長已顯不足,2022年約為裝機容量的60%。“十三五”以來,隨著新能源裝機快速增長,電源發電能力的充裕性趨緊。2022年,全國發電總裝機容量25.6億千瓦,而發電能力僅為15.2億千瓦,發電能力與裝機容量的比值從2015年的74%下降至60%,發電能力與最大負荷的比值從2015年的1.28下降至1.08。
未來隨著電力低碳轉型持續推進,新能源裝機占比進一步提高,發電能力占發電裝機容量的比值繼續下降,發電能力的充裕性也進一步趨緊。預計2025年、2030年,全國發電裝機容量分別達到33.0億、45.5億千瓦。發電能力不隨裝機容量的增長而同步增長,且隨著新能源裝機占比的提升,兩者之間的差距進一步拉大。“十四五”後兩年、“十五五”期間,全國最大負荷將新增2.5億、3.8億千瓦,全國發電裝機容量分別增加7.4億、12.5億千瓦,而發電能力僅分別增加3.1億、4.0億千瓦。2030年、2060年,發電能力占裝機容量的比值分別下降至49%、31%,發電能力占最大負荷的比值分別為1.10、0.98。
一是有利於政策決策者正確認識電力供應缺口,促使電力保供舉措更有針對性。推動由“發電裝機容量”向“發電能力”概念轉換,可強化政策決策者關於電力保供的關鍵在於提高發電能力而非裝機容量的認知,從而推動決策者聚焦發電能力不足的根本性問題,製定更有針對性的電力保供政策和措施。
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圖2 全國發電裝機容量與發電能力未來變化趨勢
二是有利於電力供給者優化發電能力布局,夯實電力保供基礎。可促使電力供應方根據不同地區發電能力特點,因地製宜推動傳統能源與新能源優化組合、協調發展,優化電源結構、布局和發展時序,合理發展靈活調節煤電、儲能等調節電源,實現電力電量雙平衡。
三是有利於引導電力消費者積極參與需求側響應,促進電力供需協同。可促使電力消費者正確認識電力係統發電能力的波動性,引導電力消費者根據發電能力的變化廣泛、主動參與需求響應,實現高質量的供需動態平衡,充分發揮需求響應潛力與價值。
四是有利於全社會正確認識電力的商品屬性,塑造新的電力安全文化理念。可增強社會公眾對電力係統發電能力的了解,認識到隨著新能源占比提升,全時全域滿足傳統剛性的供電可靠性麵臨更大挑戰,高可靠性需要付出更高代價,從而增強社會各界對電力保供的參與度和支持度,培育全民綠色消費和節能習慣,營造良好的電力安全文化氛圍。