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特高压配套“风光火”打捆外送是大趋势

`清洁能源网   2020 年 05 月 15 日 15:59   来源:中国电力企业管理

  

几乎是一夜之间,“新基建”的概念迅速流行。

事实上,2018年12月的中央经济工作会议就明确提出了“要发挥投资关键作用,加大制造业技术改造和设备更新,加快5G商用步伐,加强人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施建设”。但近期新冠病毒肺炎疫情导致经济下行,亟待新动能助力经济回温,新基建由此成为投资圈热度最高的个股。

作为电力系统的重要组成部分,从电网发展的角度看,数字化、智能化的信息技术与电网创新融和发展,将为电力行业赋予新的发展内涵。此番被高调纳入新基建的特高压,在已取得数十年发展成就的当下,如何进一步提高投资效率、带动经济发展;配网结构如何主动适应社会经济结构变化,都是新基建后续建设中值得期待的亮点。

新基建带来的新契机

随着我国电力的快速发展和持续转型升级,大电网不断延伸,电压等级不断提高,大容量高参数发电机组不断增多,新能源发电大规模集中并网,电力系统形态及运行特性日趋复杂,特别是信息技术等新技术应用带来的非传统隐患增多,对系统的支撑能力、转移能力、调节能力提出了更高要求,给电力系统安全稳定运行带来了严峻考验。

近年来,多项特高压交直流输变电工程的相继建成投产,标志着我国电网建设已经处于国际领先水平,然而,我国电力系统及电网发展还面临着诸多挑战。有业内人士指出,目前,我国电力系统平衡主要面临两大挑战:一是随着居民生活水平的提高,居民生活用电占比逐步增加,而不同于工业用电相对稳定的负荷水平,居民用电的时段特征显著,峰谷差总体呈扩大趋势;二是目前的电源结构,已经由过去以水电、火电、核电为主的电源结构,逐步扩大了新能源的发电装机占比。但由于新能源发电技术特性所决定,需要有调节性电源来平衡新能源出力的波动。所以从整个电力系统供需两侧来看都在逐步变“轻”,对系统调节能力的要求也比过去高很多。

“如果还是延续过去的发展思维,我们要付出很大的代价去平衡,从电力系统的整体效率来说是不经济的。在这种形势下,‘新基建’的提出,为能源电力系统的转型发展提供了一个很好的契机。通过新技术的应用,带动整个系统效率和效益的提升,对负荷特性的优化调整、新能源高效消纳,以及电力系统的高质量发展来说意义重大。”该业内人士表示。

能源电力行业本身是一个技术密集型、资金密集型的长链条行业。从短期来看,“新基建”的提出,可以促进整个电力行业的上下游产业链快速恢复,发挥产业链条稳增长、保经济、稳就业的作用;从长期来看,我国目前正处于供给侧结构性改革和经济新旧动能转换发展的关键阶段,新基建可以创造更多新业态、新需求,激发新动能。同时,构建清洁低碳安全高效的电力系统,是我国能源转型的长期目标。新基建对电力行业高质量发展提出了更明确的实施路线。

记者在采访中获悉,与旧基建相比,新基建的特点在于支持科技创新、智能制造的相关基础设施建设,以及针对旧基建进行的补短板工程。当下,新基建势头正酣,为能源电力行业构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系提供了有力的实施路径,成为产业加速转型升级、提质增效的助推器。

“新基建其实更多的是一种对科技前沿领域和方向的引领,以及面向数字化、信息化和智能化的总体趋势。传统的能源基础设施,要适应未来的发展趋势,必须要作出变革,并且是在数字化、智能化和信息化的趋势下来推动变革。面向未来,如果能够把新基建里的技术应用到电网领域,对电网的高质量发展将是一个重要的技术支撑。”该业内人士表示。

千亿投资下的特高压或成新基建亮点

作为发力于科技端的基础设施建设,特高压位列新基建七大领域之一。凭借其产业链长、科技含量高、带动力强、经济社会效益显著等优势,特高压再度成为经济社会发展和产业提质振兴的主攻方向。

特高压是目前世界上最先进的输电技术,特高压的大力发展,在很大程度上提高了我国电网的输送能力。据悉,在国家电网经营区域,截至2019年底,特高压变电(换流)容量达4.15亿千伏安,同比增长14.96%;特高压跨省跨区域输电通道设计容量达2.1亿千瓦,2019年跨省跨区域输送电量同比增长20.11%。

特高压技术的持续突破改变了我国在电气设备制造领域长期从发达国家“引进技术、消化吸收”的发展模式,实现了“中国创造”和“中国引领”。而特高压工程推动的换流阀、电力电子、新材料等高端装备制造业发展,正代表了国家产业转换升级的趋势。“目前,我们已经掌握了特高压建设的自主产权核心技术,包括成套设备和制造,在世界上都是领先的。”该业内人士说,“特高压本身的高技术含量,正好契合新基建以技术引领、技术创新和技术进步的核心内涵。”

记者了解到,目前,国家电网公司覆盖范围内的8项特高压工程已全面开复工,建设总规模高达713亿元,并且新开了陕北—武汉±800千伏特高压直流工程等总投资265亿元的新工程。从以往的基建投资来看,电网一直是拉动基建稳增长的主力军。而此次国家大力投资新基建,特高压也有望成为其中的亮点。根据国家电网公司测算,“十三五”期间,包括特高压工程在内的电网工程规划总投资高达2.38万亿元,带动电源投资3万亿元,年均拉动GDP增长超0.8个百分点。

从宏观层面来看,特高压工程投资规模大,增加就业岗位多,在稳增长与惠民生中发挥了重要作用。记者在采访中获悉,青海—河南±800千伏特高压直流输电工程配套电源超过2300万千瓦,将增加输变电装备制造业产值约148亿元,直接拉动电源等相关产业投资超过2000亿元,增加7000多个就业岗位。陕北—湖北±800千伏特高压直流工程是今年国家电网公司首个新开工的特高压工程,其总投资金额185亿元,预计可直接带动设备产业规模120亿元以上,带动电源等相关产业投资超过700亿元,增加就业岗位超过4000个。

从上下游产业链来看,特高压产业链包括线缆、变压设备、高压开关、电源材料,机械等相关产业,带动能力极强。特高压关键技术除了特高压电气开关设备、换流阀、电力电子、新材料等装备制造之外,依托5G信息技术可以推动物联网、芯片、软件及人工智能等高新技术的发展,符合我国当前的产业转换与升级。而且特高压项目的造价很高,由此还可以拉动装备制造、技术服务、建设安装等多领域的业绩增长。据悉,随着国家电网公司特高压工程的开复工,为其供应主设备的骨干设备企业制造企业等也纷纷复工。

特高压工程促进经济社会发展不止于建设时期,特高压的中长期效益明显,体现在其资源综合优化配置能力,是高质量发展的典范,也为经济社会高质量发展提供了支撑。

正确看待特高压输电效率不及预期的现象

十年来,特高压串珠成线、连线成网,逐步形成“西电东送、北电南供、水火互济、风光互补”的能源互联网新格局。特高压工程建成后,对国家建立绿色低碳能源供应体系,实现全国范围资源优化配置,保证能源供应安全,促进节能减排、改善经济发达地区空气质量、加快少数民族地区经济社会又好又快发展,保持边疆稳定、民族和睦、实现全面小康具有重要意义。

据该业内人士介绍,在输变电项目规划时,均会进行相关电力电量平衡的考虑,例如送端能输送多少电量,受端的市场空间有多大。特高压项目本身从前期,包括规划设计、施工、投运,时间跨度非常大,一般要经历五年左右的时间。在整个较长的时间周期内,因为社会经济发展的一些因素,对于特高压来讲,其外部先决条件相对于可研时已经发生了一些变化。特别是近几年,我国经济发展进入了新常态,对能源电力的需求也发生了相应的变化,从总量到结构到布局,整体上都发生了改变。

记者在采访中获悉,目前已经建成的特高压输电线路利用率并不理想。2017年6月23日,我国首条大规模输送新能源的特高压工程甘肃酒泉—湖南±800千伏特高压直流输电工程带电投产。该线路投资262亿元,全长2383千米,送电负荷800万千瓦,设计年送电量400亿千瓦时。该工程的配套电源规模高达1580万千瓦,其中风电700万千瓦、光伏发电280万千瓦,同时需要600万千瓦的燃煤火电配套才能运行,由于火电建设受国家政策影响,前10个月仅输电96.2亿千瓦,仅为设计输电量的24%。

业内人士认为,由于火电、风电等电源的发展与电网发展在时间上的不同步不协调,导致电网安全稳定送出的先决条件未得到满足,这是影响特高压输送能力的主要原因。其次,新能源与火电的打捆外送,需要充分考虑送端的送出能力和受端的承受能力,“跨省跨区输电要更多承载清洁能源远距离输送,送端需提高主网架电力汇集、输送和支撑能力,受端需统筹考虑区域内电力供需特点和省间互济能力,扩大输电通道参与电力平衡范围。”该业内人士表示。同时,他指出,技术、管理、经济方面的因素也对特高压输送能力产生一定的影响。“导致目前特高压输电线路利用率与设计可研的预期存在偏差,这是一个比较综合的因素共同作用的结果。”

此外,导致特高压不能满功率运行的原因,与我国电力市场机制、跨区电力交易,以及用电需求起伏等因素有关,但是最重要的原因还是特高压的相关配套电源的建设规模没有达到特高压输送能力的要求。由于电力系统的发、输、变、配、用等环节均需要实时平衡,除抽水蓄能外,目前电力还难以大规模储存。而且电网和电源要配套,才能保证输电通道高效运行。因此,特高压项目没有满负荷运行只是我国现阶段经济社会发展不平衡的一个表象,并不影响特高压电网建设的实际需求和前景。

特高压配套“风光火”打捆外送是大势所趋近日,国家能源局印发《关于陕西陕北煤电基地陕北至湖北输电通道电源建设规划有关事项的复函》,同意陕北—湖北±800千伏特高压直流工程正式开工,并安排配套了5个煤电项目。《复函》指出,该项目拟规划配套的796万千瓦煤电项目要充分发挥调峰能力,为风、光等新能源外送提供必要支持,保障新能源消纳能力。

目前,多条“风光火”捆绑送电的特高压示范项目相继并网,均不同程度配套了大容量煤电项目作为调峰电源。记者在采访中了解到,“风光火”打捆,比单纯送风电或者光伏出力更平滑、更可控,搭配煤电、配合储能,与特高压线路配套,才能在一定程度上提高经济性。该业内人士指出,风电和火电按一定的比例来共同送出,这其中有经济性的原因,更多的还是出于调度安全运行的考虑。

“为配合可再生能源外送而建设的特高压需要配套大量火电才能运行,是否会因此借机新上马一批煤电项目”的担忧,一度随着特高压被列入新基建范畴而引起业内的广泛热议。

对此,该业内人士认为,在整个电力系统中,煤电有着举足轻重的作用。目前,煤电的定位是实现清洁高效利用和低碳化发展,煤电发展唯一存在的一个问题就是低碳化。“包括像特高压这些电力外送通道是国家实施能源转型的重要抓手,风光火打捆外送,是希望送出电源具有相对稳定性,否则会涉及到安全的问题。电力设备,特别是直流设备,很难去承受这种大范围的功率波动,所以,不足的部分需要配套一些煤电来进行补足。”该业内人士告诉记者。

事实上,从我国能源结构和能源转型战略实施来看,是否新增煤电,与是否新建特高压并无实质性关联。能源转型更多的是要促进清洁能源的利用,如何解决风电、光伏等清洁能源的不确定性问题,如何去保持瞬时平衡,需要整个电力系统有一定的灵活性的资源去满足、去平衡。

“目前,在系统调节中发挥作用较大的是灵活性改造后的火电,通过灵活性改造来进行深度调峰。水电和气电也具有很好的调峰作用,并且响应时间也很快,但是由于总量规模有限,所以具有调节作用的煤电机组,发挥了压舱石的作用。”该业内人士表示,“从电力系统的源网荷储整个链条来讲,需要共同协作来解决调峰能力不足和风光的不确定性问题。所以建设以提供调节能力为主的特高压配套电源,是对整个系统运行、经济性的一个综合考虑。”

配电网建设需要适应我国发展战略的调整

相比于近十年特高压的飞速发展,配电网成为了我国电网建设中较为薄弱的环节。一方面,我国配电网发展相对滞后,且存在区域间发展不平衡的问题。尽管近几年我国配电网投资力度不断加大,但由于起步晚,配电网尤其是中压配电网发展仍然滞后,城市与农村、东部与中西部电网发展不平衡问题依然突出,供电可靠性与国际先进水平仍有较大差距。另一方面,我国部分地区配电网仍然存在结构薄弱、自动化水平相对较低的问题,信息化手段相对落后。

该业内人士告诉记者,“十四五”期间,配电网建设将会是电网投资的重点。“配电网建设更多的是考虑如何适应目前我国经济发展的大战略调整。”该业内人士表示,“例如国家产业结构的调整,东西部地区经济的‘腾笼换鸟’,配电网的结构和布局将如何来配合?在新型城镇化过程中,如何解决人员输出和输入地的配网规划?再比如配网如何配合区域经济的发展,如京津冀一体化发展、长三角经济带、大湾区建设等,配网如何去满足这种地域性特色的差异对于能源电力的需求?”

同时,该业内人士指出,从技术层面来讲,未来几年配网的建设将更关注如何解决分布式电源并网的问题,如何满足用户参与到电网互动、参与到电网调节的可能性,这些都是目前配网建设的重点。

在新基建发展的热潮下,未来,应用新理念新技术发展配电网将是配电网发展的重点方向。不难预见,未来配电网中将存在大量分布式可再生能源、多维的随机系统、海量多元的大数据及动态多时空差异的源与荷。大量新技术、新模式、新业态的出现使配电系统呈现跨学科、跨行业、跨专业的技术融合发展态势。在技术手段上,将使用新理念、新思维和新技术来建设和发展配电网。在这个过程中,信息化、大数据、云计算、人工智能、区块链等技术不可或缺。

一是开展不同场景下源网荷储及感知数据接入需求预测。主要包括各发展阶段目标要求分析及典型应用场景划分、典型场景下“源—荷—储”接入需求及预测方法、典型场景下内外部信息数据的接入需求及预测方法等内容。
二是研究“两网”融合需求下电力设施的优化布局。如典型场景差异化“两网”融合发展策略、现有配电网规划布局方法对“两网”融合发展的适应性分析、适应不同典型区域差异化融合发展需求的协同规划布局。

三是研究智能配电系统多层级接入优化规划技术。这当中主要包含智能配电系统灵活资源风险承载力评估与接入优化策略、面向泛在物联网的智能配电系统信息接入优化策略和智能配电系统多层级“两网”协同优化规划技术等内容。

四是考虑各电压等级的配电网设备选型、配置方法及典型供用电模式。主要包括现有配电及信息设备对于“两网”融合发展的适应性、适应“两网”融合发展的资源综合共享利用技术、适应“两网”融合发展的典型供用电模式等。

新基建的时代已开启,工业互联网的时代已到来,电力行业已经迎来了数字化变革的新蓝海,更灵活、更高效、更具竞争力的电网形态将是未来发展的必然趋势。数字转型、智能升级、融和创新,也将成为解锁能源电力行业转型升级的密码。

> 关键词:特高压  火风电打捆外送    




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