四川中长期清洁可再生能源电力供应的挑战与建议

李世钰，彭加琳，刘 岩，周 佳

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072）

0 前 言

受气候变暖和资源枯竭等问题影响，全球范围内的电力供应正在由化石能源为主的电力供应体系逐步向以水、风、光为主的可再生能源结构发展［1］。四川省是我国清洁能源示范省和国家重要的优质清洁能源基地，是国家“西电东送”“西气东输”的能源输送枢纽，在国家能源安全战略格局中具有重要地位。四川省清洁可再生能源丰富，主要以水能、风能、太阳能为主，其中水力资源技术可开发量1.48亿kW，风能资源技术可开发量约2 000万kW，太阳能资源发电技术可开发量约8 000万kW。2020年底，全省电力装机达10 295万kW，发电量4 140亿kW·h，其中：水电装机8 082万kW，水电发电量3 514亿kW·h，均保持全国第一；风电并网装机达到426万kW，光伏并网装机达到191万kW。然而，由于四川省径流年内分配不均匀，水电发电出力丰枯差异大，新能源单独供电存在波动性和间歇性等问题，在四川省建立清洁可再生能源电力供应系统存在一定挑战。本文在四川省能源电力供应现状的基础上，结合四川省资源特点和未来电力需求，提出了四川省清洁可再生能源电力供应系统建设的建议，以期为四川省清洁可再生能源电力发展规划提供参考。

1 四川省中长期清洁可再生能源电力供应存在的挑战

1.1 用电规模持续增长

随着成渝地区双城经济圈的建设，成渝地区在全国大局中的战略地位将被极大提升，四川省经济增长将迈上新台阶。预计四川省2025年、2030年、2035年的全社会年需电量分别为3 700亿kW·h、4 400亿kW·h、4 900亿kW·h，最大负荷分别为7 100万kW、8 500万kW、9 600万kW，电力市场仍有较大的发展空间（见图1）。

图1 四川省未来中长期用电需求

1.2 水电发电出力丰枯差异大

四川省径流年内分配极不均匀，丰水期、平水期、枯水期汇入长江的多年径流量比重约为72%、12%、16%［2］，而且全省具有季及以上调节能力的水库电站装机容量仅占水电总装机的36%，调节能力不足，四川省长期存在水力发电能力丰枯差异大的问题（见图2）。

图2 四川省大渡河50年年内来水过程

1.3 水风光互补体制机制尚不健全

水电作为四川的主力电源，与风光能源之间具备良好的互补特性，水风光一体化和多能互补可较好地支撑未来高比例可再生能源发展的新型电力系统。但目前风光水储多能互补的技术体系和体制机制尚不健全，制约了四川清洁可再生能源的发展。

1.4 常规水电剩余可开发量有限

全面梳理四川省剩余技术可开发量后发现，扣除目前已建和在建电站、有环保移民问题制约的电站后，四川水电剩余技术可开发容量为2 400万kW，占四川技术可开发容量的13.5%。按照当前预测的四川省近中期负荷水平，并沿袭目前四川水电外送方式和比例，若没有其他电源的补充，在大规模水电外送后，四川省近中期将面临缺电的局面。2025年、2030年、2035年枯水年电力供应缺口分别为1 200万kW、1 500万kW、2 200万kW，因此需要做好四川水电外送和自用的统筹规划。

2 四川省中长期清洁可再生能源电力供应发展建议

为实现国家制定的碳达峰、碳中和目标，工程必须全面贯彻新发展理念和能源安全新战略，加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系。大力发展绿色低碳能源将是满足日益增长的能源消费需求的必然选择，未来电力系统的增量需求主要依托可再生能源。因此，结合能源资源特点，四川省能源电力供给侧宜建立以水电为主，风光电为辅的清洁可再生能源系统，具体发展建议包括：合理开发剩余的水能资源，适度扩大已有常规水电的调峰能力，有序加快加大风能和太阳能开发，试点建设抽水蓄能电站，实施水风光储多能互补系统建设，在满足省内需求的前提下，参与全国一次能源平衡。

2.1 合理开发剩余水电

目前，扣除已在建水电站，四川水电剩余技术可开发容量约4 300万kW，进一步扣除存在环保、移民等制约因素以及经济性差的梯级电站后，四川水电剩余技术可开发容量约2 400万kW，主要集中在金沙江、雅砻江、大渡河三大流域。具有开发价值的重点梯级宜逐步开发，主要有金沙江的岗托、波罗、昌波、旭龙、奔子栏，雅砻江的牙根一级、牙根二级、楞古、仁达、林达、乐安、甲西；大渡河巴拉、金川、巴底、安宁、丹巴、老鹰岩一级、老鹰岩二级等梯级电站。针对四川省电力结构性矛盾比较突出，考虑到水库电站储能作用大、调节能力强，显著增加下游梯级枯期电量对改善四川省电力系统结构作用显著，应积极推动上寨、下尔呷、铁笼堡等龙头水库电站的建设。

2.2 推动水风光储一体化开发

为构建清洁低碳、安全高效的能源体系，提升能源清洁利用水平和电力系统运行效率，更好地发挥水风光储一体化和多能互补在保障能源安全中的作用，应积极探索其实施路径。水风光储一体化可采取两种方式，即：在水风光资源较集中的区域尽可能实施站内互补、风光接入水电站互补，通过水电灵活调节风光出力，形成优质稳定的打捆出力，并利用水电送出线路输入电网，消纳新能源；在负荷中心区域，风光直接接入电网互补，在电网中水电等电源或负荷中心附近建设抽水蓄能以进行调节，平抑风光出力波动，这些都需要电网具有较强的调峰能力。未来四川省甘孜州、阿坝州的风光资源将大规模开发［3］，川渝特高压交流网架建设实施，实现水风光一体化送出，保障成渝双城地区安全可靠供电。

2.3 适时启动水电扩机

规模开发新能源可解决电力系统的增量电量需求，但不能解决系统的容量需求。四川省电力系统以水电为主，水电整体调节能力较强。利用调节能力较强的水电站扩机，配合水风光互补运行并提供调峰容量，共同满足电力系统对容量和电量的增量需求。这不仅促进大规模风光电量的消纳，也是当前较经济合理的能源资源利用方式。目前，雅砻江中下游正在开展水电规划调整，从电源供给侧分析了雅砻江中下游具备水电扩机的建设条件，并结合工程建设工期和风光资源接入条件，以二滩和官地水电站为先期试点工程，研究可行的投融资及电价政策，探索构建四川省清洁可再生能源系统的新途径。

2.4 布局抽水蓄能电站

大规模风光接入系统后，系统峰谷差进一步拉大。预计2030年以后，四川省不仅电量由盈余逐步转向紧缺，调峰容量也逐步出现较大的缺口，至2035年，系统容量缺口约2 400万kW、调峰容量缺口约800万kW。抽水蓄能电站是目前技术最为成熟、可靠且经济实用的大规模储能电源，在电力系统中具有调峰填谷、调频调相、紧急事故备用、黑启动等功能。季调节抽水蓄能电站更是缓解四川丰枯矛盾的重要措施。“抽水蓄能电站+新能源”是满足四川电力系统需求和未来电源扩展的重要方向之一，能较好地改善新能源运行条件，解决新能源的消纳问题。目前四川省正在开展抽水蓄能中长期规划编制工作，以推动四川省抽水蓄能站点的前期工作，适时开工较优质的抽水蓄能站点。

2.5 统筹自用和外送规模

“十四五”规划中，四川将建成投产水电3 200万kW，新增雅中直流送江西、白鹤滩送江苏各800万kW，金沙江上游送湖北800万kW 4条特高压输电线路，共计送电容量2 400万kW。考虑自身用电负荷的增长，“十四五”期间，四川将出现自用和外送不能兼顾的局面。从能源资源的高效利用及合理流向角度考虑，四川省应统筹自用与外送关系，按照“优先自用，合理外送”的原则，统筹安排电源建设时序，从而保障四川省电力供应并兼顾区外送电。

2.6 远景接纳西藏优质水电

四川省是我国可再生能源资源生产和消费大省，是国家“西电东送”的能源输送枢纽，在国家能源战略格局中具有极其重要的地位。四川省在合理利用本地优势水能、风光等清洁可再生能源满足自身需求的同时，也为助力我国东中部地区能源供给清洁替代、推动成渝地区双城经济圈建设发挥了重要作用。从远景分析来看，四川省电力缺口较大，为满足四川省未来的能源需求，响应国家能源发展战略，四川省远期可考虑利用地理优势优先吸纳西藏优质水电，接续西电东送。随着藏东南水电基地的逐步投产，届时可通过特高压输电至四川，满足2040年及以后的四川用电需求。

3 四川省中长期清洁可再生能源电力供应效益分析

3.1 有效提高清洁可再生能源占比

四川省电力系统2035年总装机2.32亿kW，其中四川火电1 700万kW左右，占7%，水电（含扩机和抽水蓄能）、风电和光伏等清洁可再生能源总装机2.15亿kW，占93%。2035年四川总发电量约6 330亿kW·h，其中火电发电量587亿kW·h（占比9%），其余清洁能源发电占比91%。预计到2035年，四川省外送规模将达5 450万kW，每年可向省外输送约2 450亿kW·h的清洁电能，如以燃煤火电为替代电源，则每年可节约标准煤约7 350万t，减少排放二氧化碳1.9亿t，节能减排效益显著。因此，四川省宜积极建设清洁可再生能源系统，有序安排推进常规水电扩机、抽水蓄能建设，积极开发四川省风光资源，以促进四川省电源结构持续优化，形成清洁低碳电力供应体系，满足四川省中长期发展的电力需求，保障未来四川省电力持续外送能力。

3.2 有力保障成渝地区经济发展

党的十九大正式提出实施区域协调发展战略，并成为新时代国家重大战略之一，是贯彻新发展理念、建设现代化经济体系的重要组成部分。“十四五”时期是四川抢抓国家重大战略机遇、推动成渝地区双城经济圈建设成势见效的关键时期。四川省清洁可再生能源的开发，为成渝地区经济发展提供清洁电力，并依托工程建设，通过产业结构的变化来带动社会结构的变化，提高当地城镇化水平。这些措施对拉动成渝地区经济增长、增加财政税收及就业、促进经济社会协调发展具有重大意义。另外，涉藏地区的可再生能源开发，能够有效推进涉藏地区经济社会高质量发展，巩固脱贫攻坚成果。

3.3 有利于保障生态环境

坚持生态优先是四川省清洁可再生能源开发的首要原则，在科学合理划定并严守生态红线的基础上，统筹资源开发和生态保护的关系，做到“大保护、小开发，在开发中保护、在保护中开发”，实现可再生能源利用与保护并重、建设与保护平衡、开发与保护共赢。清洁可再生能源系统的建设，有效降低碳排放强度，有助于川渝地区经济社会发展全面绿色转型，建设生活更富裕、环境更优美、人与自然和谐共生的宜居家园。

4 结 论

四川省是我国重要的清洁可再生能源基地，具有保障四川清洁可再生能源电力发展、有助东中部地区能源供给清洁替代、推进全国能源生产和消费革命、促进全国清洁能源发展的作用。本文结合四川省资源禀赋特点，分析了四川电网清洁可再生能源电力存在的挑战，并从合理开发剩余水电、推动水风光储一体化开发、适时启动水电扩机、布局抽水蓄能电站、统筹自用和外送规模等方面提出了建议，并分析了清洁可再生能源发展的预期效果，以期实现四川省经济社会高质量发展。