低谷不要、高峰不送，風(fēng)光大基地送電“瓶頸”何解？

老_楊_ 2024-04-15 發(fā)布于河北

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隨著規(guī)模以億千瓦計的風(fēng)光大基地項目逐步落地投產(chǎn)，發(fā)電消納的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)隨之來臨。

用中國電力科學(xué)研究院新能源研究中心新能源調(diào)度運行室主任張金平近日在某論壇上的說法，最主要的挑戰(zhàn)是，“集中式新能源已經(jīng)出現(xiàn)跨區(qū)送電'低谷不要、高峰不送’的現(xiàn)象”。

所謂“低谷不要、高峰不送”，主要是受限于風(fēng)、光發(fā)電的間歇性及波動性特性，新能源電力大發(fā)時，恰值東中部受端用電低谷，要不了那么多外來電；而受端用電高峰時，西北地區(qū)又送不出來電。

這帶來的結(jié)果是，偏高的棄風(fēng)棄光率。

陜西、甘肅、青海、新疆、寧夏西北五省，加上內(nèi)蒙古，是中國重要的風(fēng)光發(fā)電基地。截至2023年底，西北電網(wǎng)新能源裝機(jī)規(guī)模突破2億千瓦，新能源電力裝機(jī)占比過半，但這六省區(qū)的風(fēng)、光利用小時數(shù)卻明顯不足。

按照規(guī)劃，風(fēng)光大基地加上沙戈荒大基地，到2030年左右西北地區(qū)新能源裝機(jī)總量將超過6億千瓦，將是目前規(guī)模的三倍，屆時西北地區(qū)的新能源消納壓力還要上升數(shù)倍。

那么，是什么卡住了集中式新能源大基地的消納？西北地區(qū)新能源發(fā)展的出路何在？

特高壓還不夠“特”

風(fēng)光大基地外送的重要通道是特高壓。盡管在建設(shè)時序上，目前特高壓建設(shè)遲滯于新能源場站的建設(shè)，但其實電網(wǎng)企業(yè)已經(jīng)在拼盡渾身解數(shù)上馬特高壓。

截至2023年年底，國網(wǎng)累計建成19項交流、16項直流，共35項特高壓工程。2023全年投產(chǎn)6項特高壓工程，包括駐馬店—武漢1000千伏特高壓交流工程等項目。2024年，將有武漢至南昌、川渝1000千伏特高壓交流等6項工程建成投運。

特高壓建的不少、也不慢。但目前的問題在于，新能源狂飆突進(jìn)大比例接網(wǎng)后，特高壓顯露出疲態(tài)，出現(xiàn)“帶不動”的跡象。

理論上，一條特高壓直流輸電線路一般可送出約1200萬千瓦的新能源，可是現(xiàn)實卻往往不盡如人意。

比如，2023年，青海大概有2000萬千瓦光伏、近1000萬千瓦的風(fēng)電，新能源向外省送電是靠青豫直流（±800千伏青海至河南），這條省內(nèi)唯一的特高壓外送通道，2020年底建成投運，設(shè)計年送電能力400億度，但是直到2023年全年實際送電量也不及設(shè)計能力的四分之一。

華夏能源網(wǎng)注意到，不僅僅是青豫直流線路，西北地區(qū)特高壓利用率都嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)。“十四五”規(guī)劃要求，新建特高壓通道可再生能電量比例原則上不低于50%?？墒牵鶕?jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，2022年，天中、靈紹、祁韶、昭沂、吉泉、陜武等特高壓通道的可再生能源占比分別僅為40%、20%、15%、28%和28%。

那么，特高壓“帶不動”新能源是什么原因呢？

以青豫直流為例，青豫直流近區(qū)高比例新能源缺少火電、水電等常規(guī)電源的支撐，無法提供慣動轉(zhuǎn)量以支撐電網(wǎng)穩(wěn)定運行，而新能源的不穩(wěn)定供電，給電網(wǎng)的安全運行帶來極大挑戰(zhàn)，這就造成特高壓輸送綠電效果欠佳。

即便在青豫直流近區(qū)建成了常規(guī)支撐電源，特高壓輸送綠電的比例也未必能大幅提升。

這背后更深層的原因，是新能源的隨機(jī)性、間歇性、波動性。中午新能源大發(fā)的時候，受端沒那么高的用電需求；而受端用電晚高峰之際，西部的新能源又發(fā)不出電來。送端與受端的供需錯配，導(dǎo)致綠電太多的時候要被棄掉，綠電太少或沒有的時候依然要依靠備用火電。這就使得特高壓根本就達(dá)不到輸送綠電的理論峰值。

據(jù)了解，青海省目前還在積極推動另外兩條特高壓通道——海西州送廣西、海南州送江蘇通道的建設(shè)。上馬一條特高壓，動輒要投入二、三百億的建設(shè)成本，青豫直流的現(xiàn)狀，使得新建特高壓線路備受市場質(zhì)疑。

此外，西北地區(qū)網(wǎng)絡(luò)密度不夠，光靠特高壓也是“獨木難支”。西北電網(wǎng)以750千伏交流為主網(wǎng)架，新疆、青海、寧夏的電力都需要經(jīng)過甘肅的狹長地帶匯集后外送，與東部長三角、珠三角地區(qū)500千伏環(huán)網(wǎng)網(wǎng)架相比，西北網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相對薄弱，因而難以發(fā)揮輸送新能源的預(yù)期的最大能力。

有人會說，既然西北網(wǎng)架網(wǎng)絡(luò)密度不夠，那就大建特建電網(wǎng)“毛細(xì)血管”吧。客觀來看，西北地廣人稀，需求受限，電網(wǎng)投資“毛細(xì)血管”的意愿并不強(qiáng)，主要是算不過來經(jīng)濟(jì)賬。

受端沒那么容易“搞定”

西北綠電的送出，受到配套電源以及特高壓實際輸送能力的嚴(yán)重限制。除此之外，就算送端的通道輸送能力問題徹底解決，西北綠電送往中東部，也越來越受到受端接納意愿的考驗。

首先是，即便很多風(fēng)光大基地、“沙戈荒”基地項目已開工建設(shè)，可到現(xiàn)在還沒有找到合適的受端電力需求方。

多數(shù)風(fēng)光大基地項目是100萬千瓦起步，“沙戈荒”項目是1000萬千瓦起步?！笆奈濉睍r期，“沙戈荒”基地規(guī)劃總裝機(jī)約2億千瓦，外送占比75%；“十五五”時期規(guī)劃建設(shè)的風(fēng)光基地總裝機(jī)約2.55億千瓦，計劃外送占比65%。

以內(nèi)蒙古區(qū)域內(nèi)“沙戈荒”基地項目為例，四大基地每個項目規(guī)劃新能源裝機(jī)1200萬千瓦，目前分別規(guī)劃配套建設(shè)蒙西至京津冀、庫布齊至上海、烏蘭布至京津冀和至冀魯豫、騰格里至江西四條特高壓，一條特高壓投資至少200億元。

其中，蒙西至京津冀這條通道，項目已經(jīng)納入“十四五”規(guī)劃。目前這條通道計劃落地河北省滄州市，但現(xiàn)在河北自己的分布式光伏也特別多，河北南網(wǎng)電力也是過剩的，加之蒙西與河北的新能源出力曲線相近，這就增加了外送難度。

也就是說，風(fēng)光大基地、“沙戈荒”基地綠電外送，要想最終落地，和受端還有異常艱苦的談判。特高壓線路中間落地哪些省份，受端和送端的電價、電量如何確定，博弈激烈，好多項目至今還在談判中。

就是已經(jīng)建成并實現(xiàn)送電的存量項目，與東中部受端省份的博弈，也是漸落下風(fēng)。

比如青豫直流是綠電直送河南，不過，以前依賴青海送電的河南，近年也在大干快上光伏電站，河南已成為分布式光伏裝機(jī)量第二省份，截至2023年底，河南省累計光伏裝機(jī)量突破了3700萬千瓦，其中分布式光伏占比超八成。

在此背景下，中午時段，部分河南的分布式光伏接到電網(wǎng)通知，要停機(jī)限電，甚至要限電四五個小時。目前，河南省內(nèi)大部分區(qū)域光伏承載力等級都被評估為紅區(qū)，消納困難，電網(wǎng)承載力已達(dá)峰值。在此種局面下，青海送至河南的綠電，境遇可想而知。

從目前各地的實踐來看，遠(yuǎn)距離送電為主的大基地項目經(jīng)濟(jì)性并不高，在與受端各種電源的競爭中基本上毫無優(yōu)勢。

4月1日起，國家發(fā)改委公布的《全額保障性收購可再生能源管理辦法》正式實施，曾經(jīng)的電網(wǎng)對可再生能源電量全額收購的做法成為歷史，新能源入市比例將越來越高，目前已占比近五成。

但是，包括大基地在內(nèi)的新能源入市正面臨嚴(yán)峻考驗。這當(dāng)中首先是作為價格接受者，新能源外送“賣不上價”，甚至是負(fù)電價。

華夏能源網(wǎng)注意到，不少省份也在陸續(xù)制定最新的分時電價政策，根據(jù)部分已出臺的政策來看，可謂是“簡單粗暴”。比如甘肅，光伏電站交易價格在9：00到17：00的時間段內(nèi)，不得超過0.5倍燃煤發(fā)電基準(zhǔn)價格——0.1539元/千瓦時，幾乎是全程谷價。

圖：以美國加州為例，新能源出力從“鴨子曲線”變“峽谷曲線”

其次，更為嚴(yán)峻的是，現(xiàn)在新能源入市交易不但要報量報價，還要求帶有出力曲線，這對新能源非?！爸旅薄Ｒ驗橐罁?jù)新能源出力曲線，基本沒有其他電源愿意和新能源合作供電。而無法耦合其他電源24小時“全天候”供電，新能源就要在交易中自動出局、自愿棄風(fēng)棄光。

“荷隨源動”或是出路

西電東送送出難、接收也難的現(xiàn)狀，讓“大基地+特高壓”觸碰到了消納“瓶頸”。那么，除了配套支撐性電源、擴(kuò)容電網(wǎng)基建并提升電網(wǎng)性能，還有更好的解題辦法嗎？

眾所周知，在火電時代，由于火電機(jī)組具有高度的穩(wěn)定性和可控性，電力供給可以隨著電力需求的變動而任意變動。用電高峰時段，火電機(jī)組開足馬力供應(yīng)就是了；用電低谷時段，火電機(jī)組減少出力就是了。這一過程就是“源隨荷動”。

“荷隨源動”則是反過來。試著讓電力負(fù)荷（需求側(cè)）去主動適配不穩(wěn)定的新能源發(fā)電，是不是也是一條可行的路徑呢？

在新能源大基地西電東送的同時，也可以有意識在西部布局用電大戶企業(yè)，并向西部轉(zhuǎn)移一些產(chǎn)業(yè)，將新能源西電東送與就地消納結(jié)合起來。

比如，青海近年以低價綠電吸引來大批光伏制造企業(yè)，組件龍頭天合光能、硅片新秀高景太陽能、多晶硅廠商青海麗豪等等紛紛進(jìn)駐青海，主要集中在西寧經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)。

華夏能源網(wǎng)了解到，目前這一開發(fā)區(qū)用電量已經(jīng)接近青海省用電量的一半，區(qū)內(nèi)多晶硅、單晶硅、光伏組件產(chǎn)量激增的同時，也大大促進(jìn)了青海省新能源的消納。

再比如，內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅等地目前都在積極布局離網(wǎng)制氫。風(fēng)光新能源系統(tǒng)占比不斷提高，推高了棄風(fēng)、棄光率。業(yè)內(nèi)共識是，綠氫作為長周期儲能的有效介質(zhì)，在消納過剩的新能源電力上有巨大潛力。因此，在風(fēng)光大基地就近離網(wǎng)制氫，可以降低風(fēng)光發(fā)電對電網(wǎng)沖擊、就地消納新能源電力，因而有望成為未來重要的消納方式。

當(dāng)然，像光伏制造這樣的產(chǎn)業(yè)，屬于連續(xù)的、不可調(diào)節(jié)負(fù)荷，新能源發(fā)電和光伏制造業(yè)的用電曲線匹配度低。這導(dǎo)致青海電網(wǎng)送電潮流頻繁切換，白天新能源大發(fā)往外送電，晚上要趕緊切換回來，外電返送青海以滿足包括光伏制造企業(yè)在內(nèi)的用電需求，這也加大了電網(wǎng)運行控制的難度。

目前，青海正在吸引更多可調(diào)節(jié)的負(fù)荷入駐，除了希望企業(yè)本身的負(fù)荷具有可調(diào)性，企業(yè)有電力響應(yīng)的能力，同時也希望企業(yè)能夠配備儲能，在企業(yè)降本的同時促進(jìn)新能源消納。

那么，什么類型的產(chǎn)業(yè)，其負(fù)荷具有靈活可調(diào)節(jié)性呢？

有發(fā)電央企人士舉例稱，用戶側(cè)中，僅僅一個紡織行業(yè)的需求側(cè)靈活調(diào)節(jié)能力就達(dá)到35%，即這一行業(yè)的可調(diào)負(fù)荷占自身用電負(fù)荷的35%；鋼鐵、電解鋁等行業(yè)的可調(diào)負(fù)荷占比，最大也能達(dá)到20%。

荷隨源動、電力用戶側(cè)需求響應(yīng)，是不是讓更多的紡織、鋼鐵、電解鋁等產(chǎn)業(yè)向西北綠電富集省份轉(zhuǎn)移？

其實，即令這些產(chǎn)業(yè)并不能夠全部轉(zhuǎn)移到西部去，仍然留在東中部，留在大基地新能源的受端省份，它們也可以嘗試發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，用自身的靈活可調(diào)節(jié)性去主動適配西北地區(qū)的新能源，這也能間接促進(jìn)新能源消納。

事實上，包括中國工程院院士劉吉臻在內(nèi)的業(yè)界人士，都十分看重電力用戶側(cè)靈活調(diào)節(jié)的巨大潛力。在劉吉臻看來，用戶側(cè)是一個電力“富礦”，“用電側(cè)負(fù)荷一旦可平移、可調(diào)節(jié)、可中斷，必然就是電力系統(tǒng)的寶貴資源”。

跨區(qū)送電“低谷不要、高峰不送”的現(xiàn)實難題，風(fēng)光大基地業(yè)已觸碰到了消納“天花板”。未來數(shù)年這一問題還將更加緊迫。而現(xiàn)在，是到了著手解決并突破這一“瓶頸”的時候了。

END