“十二五”能源发展战略下电网调峰节能规划探究

秦斌 柯强

（湖北黄冈供电公司电力设计院，湖北 黄冈 438000）

0 引言

在“十二五”能源发展战略中，我国政府明确提出了争取到2020年中国非化石能源占一次能源消费的比重达到15%左右、单位GDP的CO2排放比2005年下降30%～40%的目标。研究结果表明，2020年全国发电装机规模将达到17.6亿kW左右，其中煤电10.3亿kW、燃气发电5890万kW、核电8030万kW、常规水电3.4亿kW、抽水蓄能5000万kW、风电1.5亿kW、太阳能发电2400万kW、生物质发电1500万kW。“十二五”是我国工业化和城市化发展的关键时期，也是我国能源实现战略转型、推进科学发展的关键时期。电网调峰节能规划一直是电网规划中的重点。而合理地处理好所在区域内电网的峰谷差问题以及网内无功功率问题是进行电网调峰节能规划的关键所在。

1 电网调峰节能规划所面临的问题和挑战

电网调峰能力的强弱，直接关系到电能利用率的高低。由于我国幅员辽阔，各种客观因素影响着电网运行，目前我国电网的调峰建设整体上还处于起步阶段。下面对几个比较突出的问题进行简述。

1.1 气温变化对负荷级电网运行的影响

我国大部分地区属于亚热带季风气候，因此电网负荷随气温变化波动明显。大部分地区用电年负荷曲线上有两个高峰段，即夏季6～9月（最高段）和冬季12～3月（次高段）。两峰段中，前者（夏季）对电网运行影响较大。原因是：改革开放以来，人们整体生活水平提高了，用电环境相对比较宽松，并且随着科学技术的快速发展，高档电器快速普及，空调负荷上升得尤其快。以湖北为例，相关资料显示，当夏季气温在25～35℃时，降温负荷随气温上升而逐步爬升，其上升速度比较平缓；当气温＞35℃时，降温负荷呈直线急剧上升。并有资料表明，当气温＞35℃，每上升1℃，负荷高峰值将增加300～400MW，低谷值增加100～200MW，这基本都是空调负荷造成的。但往往一场雷雨后，空调负荷又立马陡降几百到几千MW。降温负荷“量”的骤然变化，对电网运行影响极大，它要求电网有足够“储备”能力、快速“响应”能力和调峰能力；否则，如此剧烈的变化将造成电能的大量浪费。

1.2 资源分布不均对电网运行造成的影响

目前我国电源结构以煤电为主，每年用于火力发电的煤炭量占到总产煤量的70%左右。中国煤炭分布呈东多西少的状态，而电能的需求则呈现出北多南少、西多东少的态势，这样的分布格局在很大程度上阻碍了中国火电企业的发展。我国目前煤电布局以“分省就地平衡”为主，跨省跨区输电能力较低。实践证明，这种方式已造成中东部地区煤炭供应高度依赖区外调入、中东部地区大气污染和酸雨污染严重等问题。从运输方式来看，鉴于中国目前公路建设的不完善性，煤炭的公路运输运量一直较小，而且伴随着近年来国际石油价格的不断攀升，公路运输成本也在不断上升。水路运输主要分为海运和内河航运，虽然水路运输在煤炭运输上具有巨大潜力，但受其运输速度以及运输航道的选择等限制，水路运输运量也不是主流选择。目前我国相对比较理想的运输方式为铁路运输。据资料统计，煤炭铁路运输的运输量占整体煤炭运输能力的60%以上。这导致铁路长期忙于运煤且运力不足，煤电运紧张局面反复出现，缺煤停机现象时有发生。这不仅危及电力系统的安全稳定运行，也不利于国民经济和相关行业的持续健康发展。

1.3 各种发电机构的特性对电网运行造成的影响

目前，我国电源结构主要由煤电、常规水电、风电组成，而且北方大部分地区的供热机组在煤电装机中占有较大比重。常规水电主要指的是径流式水电，长期以来系统调峰能力不足。风电更是有反调峰特性，这使得现在系统所要面临的调峰压力日益增大。由于我国地域辽阔，跨省跨区的输电能力薄弱，目前我国主要的电源机构所凸显出来的调峰能力差而浪费的电能相当惊人。

2 电网调峰节能规划的优化措施

由于我国目前的电源结构特色以及我国存在的资源分布、气候特点等人力不可改变的因素存在，导致电网调峰节能规划实施非常困难。从发电机构的特性分析入手，目前调峰能力比较好的方案为燃气发电以及抽水蓄能发电。从电网用户用电习惯分析入手，目前值得提倡的调峰方案为阶梯电价模式。

2.1 燃气发电

天然气发电机组启动迅速、运行灵活，有望成为电力调峰的优选。一般E级机组冷态时启动至满负荷需2 h，而燃煤机组则会在6～8 h。另外，天然气发电较燃煤发电在降低碳排放方面具有一定的优势。国家发改委拟“十二五”期间大规模开发天然气，将天然气发电装机容量由目前的2800万k W提升至5800万kW，预计天然气在能源消费结构中的比例由目前的4%提高到8%左右。但是我国属于富煤、贫油、少气的国家，天然气储备量不高，人均拥有量仅相当世界平均水平的6.5%，天然气资源依赖外部进口。从电力系统整体经济性的角度来看，我国燃气电站的发展规模尚需深入研究，以达到改善我国能源结构和满足电力系统调峰的综合平衡的目标。

2.2 抽水蓄能发电

抽水蓄能电站具有调峰、填谷、调频、调相、事故备用、黑启动等多种功能，且响应速度快，具有良好的负荷跟踪能力，对确保电力系统安全、稳定和经济运行具有重要作用。抽水蓄能电站与火电站比，负荷跟踪性能好，起停灵活、增减工作出力快，从全停到满载发电一般在2～3 min，从全停到满载抽水约6 min，从满载发电或满载抽水到与电网解列约1 min；与燃油电厂比可节省燃油，调峰能力强；与常规水电厂比，需要水但基本不耗水，其装机容量一般可不受自然来水量的限制。可以说他是目前最为经济可靠的蓄能电源。资料显示，我国抽水蓄能站址资源丰富，全国抽水蓄能电站前期选址总量超过1.3亿kW。其中，华东和华中电网经营区域的抽水蓄能站址资源约占全国的50%；华北电网、东北电网及南方电网各自约占全国的15%；西北电网经营区域的抽水蓄能站址资源较少，不到全国总量的10%。未来我国抽水蓄能电站将主要分布在华东、华北、华中和南方电网覆盖的地区。

2.3 阶梯电价

阶梯电价的主要思想为：随着户均消费电量的增长，1 kW·h电价逐级递增。对居民用电价实行阶梯式递增可提高能源效率。通过分段电量可实现细分市场的差别定价，提高用电效率，并且能补贴低收入居民。同时阶梯电价里融入了分时电价的思想，引导用户在用电高峰期尽量少用电，在用电低谷期尽量多用电。同时阶梯电价还能很好地配合抽水蓄能发电的需要，节约发电成本。

3 结语

“十二五”是我国全面建设小康社会的关键时期，电力工业发展既要为经济社会发展提供安全可靠的电力保障，又要适应全球气候变化推动的能源格局清洁化的深刻演变。电网调峰节能规划一直是电网规划里比较重要的一个部分，合理运用环境、资源以及电源设备自身的特点，取长补短，能很好地发挥电网的调峰节能作用。我们不能改变自然环境，但我们可以利用现有条件适应自然环境。高质量的“十二五”电力规划必将促进电力与能源工业的整体协调发展，为促进经济发展方式的转变与经济社会的全面、协调、可持续发展作出更大的贡献。

［1］王立谦，朱明清.浅谈智能电网的现状与发展［J］.黑龙江科技信息，2011（19）

［2］杨鸿宾，何琬.分布式能源促进低碳发展［J］.高科技与产业化，2010，6（8）

［3］陈明珠，詹学磊，李淼，等.湖北电网安全稳定运行情况分析［J］.湖北电力，2006（S1）

［4］杜栋，庞庆华，吴炎.现代综合评价方法与案例精选［M］.北京：清华大学出版社，2008

［5］张钦，王锡凡，王建学，等.电力市场下需求响应研究综述［J］.电力系统自动化，2008（3）

［6］吴红梅.浙江省发展分布式能源的若干问题探讨［J］.能源工程，2007（4）

［7］陈章潮，程浩忠.城市电网规划与改造［M］.北京：中国电力出版社，2007

［8］肖峻，罗凤章，王成山，等.电网规划综合评判决策系统的设计与应用［J］.电网技术，2005（2）

［9］赵德应，李胜洪，张巧霞.气温变化对用电负荷和电网运行影响的初步探讨［J］.电网技术，2000（1）