為何說(shuō)我國(guó)電力系統(tǒng)效率低?
最近工作上,搞太多增量配網(wǎng)、多能互補(bǔ)、微電網(wǎng)等電改相關(guān)的東西了,也不算特別順利,回歸技術(shù)層面,回歸本源,說(shuō)一千道一萬(wàn),電改的目的不就優(yōu)化系統(tǒng)效率么,那么就談?wù)勑史矫娴氖聝骸?/p>
何謂電力系統(tǒng)效率
效率這詞很容易明白,電力系統(tǒng)效率也一樣。也就是說(shuō)電力系統(tǒng)不是越可靠越好,要講究一個(gè)性價(jià)比和利用效率,冗余多了會(huì)造成極大的浪費(fèi)。
好吧,言歸正傳,電力系統(tǒng)這個(gè)系統(tǒng)比較復(fù)雜,說(shuō)點(diǎn)拗口的專業(yè)的描述:
“一個(gè)復(fù)雜的、形成的具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征的,多個(gè)參與主體和投資主體相互作用,相互影響以電力和熱力為主要產(chǎn)品、以能源生產(chǎn)、和消費(fèi)為主要功能的投入產(chǎn)出系統(tǒng)。”
是挺復(fù)雜的,簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō),效率主要由發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)和電力用戶三個(gè)主體自身運(yùn)行效率以及相互作用決定。
發(fā)電企業(yè):主要由發(fā)電設(shè)備利用效率、原料產(chǎn)出效率、發(fā)電經(jīng)濟(jì)效率等因素決定。
電網(wǎng)企業(yè):主要由電網(wǎng)傳輸效率、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電力設(shè)備與設(shè)施運(yùn)行效率及損耗等因素決定。
電力用戶:這方面以往被遺忘,現(xiàn)在越來(lái)越被重視,比如節(jié)能和能效管理,需求側(cè)管理等等,可以為提高電力系統(tǒng)整體效率做出貢獻(xiàn)。
當(dāng)然,還有些外部因素的影響,比如國(guó)家可再生能源政策和環(huán)境保護(hù)政策,影響系統(tǒng)的效率。
這里面因素太多,我們需要簡(jiǎn)化下,不然根本說(shuō)不完。
從發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)和電力用戶擇取三個(gè)指標(biāo),分別是:可再生能源利用效率,設(shè)備利用效率和需求側(cè)管理效率。個(gè)人感覺(jué),這三個(gè)指標(biāo)還是符合趨勢(shì)和代表性的。
我國(guó)電力系統(tǒng)效率
總體而言,我國(guó)電力系統(tǒng)效率顯然是不高的,比較冗余,這里面有很多原因,下面再詳細(xì)說(shuō),先說(shuō)說(shuō)效率不高的表現(xiàn),就從三個(gè)指標(biāo)說(shuō)起。
首先說(shuō)說(shuō),最主要的,設(shè)備利用效率。
這里面應(yīng)該包括火電設(shè)備利用小時(shí),電網(wǎng)負(fù)載率,網(wǎng)損率等方面。
火電設(shè)備利用小時(shí)數(shù),最近經(jīng)常提到,去年火電設(shè)備利用小時(shí)進(jìn)一步降至4165小時(shí),為1964年以來(lái)年度最低,火電企業(yè)日子相當(dāng)難過(guò)。5100小時(shí)左右,應(yīng)該是盈虧平衡點(diǎn)集中區(qū),目前的火電設(shè)備效率堪憂。
電網(wǎng)負(fù)載率,以我國(guó)最具活力的長(zhǎng)三角地區(qū)的華東電網(wǎng)為例, 500k V 輸電線路輕載情況相對(duì)較為嚴(yán)重,大部分線路處于長(zhǎng)期輕載的情況,只有相對(duì)少數(shù)線路負(fù)載率超過(guò) 50%,其他電壓等級(jí)也類似。
近年來(lái),由于電力電量的增長(zhǎng)速度放緩,冗余程度還在上升。
考慮電網(wǎng)可靠性,相對(duì)保守的情況下,輸電線路合理平均負(fù)載率應(yīng)位于 40%左右。這樣看來(lái)我國(guó)電網(wǎng)設(shè)備的冗余度是非常高的,大馬拉小車(chē),設(shè)備曬太陽(yáng)的比例不小。
網(wǎng)損率,我國(guó)2013年電網(wǎng)綜合線損率為6.67%,居世界同等供電負(fù)荷密度條件國(guó)家的先進(jìn)水平,但與網(wǎng)損率最低的國(guó)家如日本、德國(guó)相比還存在差距。
其次是,可再生能源利用效率。
這里面應(yīng)該包括可再生能源裝機(jī)占比,棄風(fēng)棄光,新能源最大利用小時(shí)數(shù)等方面。
可再生能源裝機(jī)占比我國(guó)目前超過(guò)30%,絕對(duì)量是比較高的,但是占比和發(fā)達(dá)國(guó)家還是有較大差距;棄風(fēng)棄光就不說(shuō)了,非常嚴(yán)重的問(wèn)題;最大利用小時(shí)數(shù),國(guó)際排名也是很低的。
最后是,需求側(cè)管理效率。
這里面主要涉及負(fù)荷率。
何謂負(fù)荷率?是指年平均負(fù)荷與年最大負(fù)荷的比值。負(fù)荷率越小,說(shuō)明平均負(fù)荷與最大負(fù)荷之間的差距越大峰谷差異較大,電力系統(tǒng)運(yùn)行效率與經(jīng)濟(jì)性都比較差。
我國(guó)要電網(wǎng)負(fù)荷率逐年減小,峰谷差越來(lái)越大,除華北電網(wǎng)32.5%和西北電網(wǎng)29.4%外均超過(guò)35%。全國(guó)各主要電網(wǎng)的調(diào)峰能力普遍不足。
提高負(fù)荷率是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,需要在發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)、電力用戶聯(lián)合實(shí)施管理措施。尤其是需求側(cè)管理,可以提高負(fù)荷率,縮小峰谷差。
所以,不管是從電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè),還是用戶側(cè),咱們國(guó)家的電力系統(tǒng)的效率都偏低,不是說(shuō)不可靠,而是某些方面太可靠,過(guò)于冗余了。
國(guó)外電力系統(tǒng)效率
這里的國(guó)外,肯定是指的發(fā)達(dá)國(guó)家。
上面說(shuō)國(guó)內(nèi)的時(shí)候,其實(shí)也附帶著提到了國(guó)外,可再生能源利用率和需求側(cè)管理效率就不說(shuō)了,都知道國(guó)外電力市場(chǎng)開(kāi)展的早,這兩方面肯定大幅領(lǐng)先國(guó)內(nèi)。
重點(diǎn)說(shuō)說(shuō)設(shè)備利用層面。
有些數(shù)據(jù),日本、美國(guó)的電量線路比分別為 3008 萬(wàn)千瓦時(shí)/千米和 1486 萬(wàn)千瓦時(shí)/千米,我國(guó)是972 萬(wàn)千瓦時(shí)/千米。
澳大利亞電網(wǎng)40%的500kV線路的平均負(fù)載率超過(guò)50%,上面看到的華東電網(wǎng)是8%,多大的冗余和浪費(fèi)。
又要說(shuō)到特高壓了,在這么高的電網(wǎng)冗余程度下,還要上這么驚人投入的特高壓?只會(huì)繼續(xù)加大電力系統(tǒng)冗余度,極大降低系統(tǒng)效率,最后這些錢(qián)都攤到電價(jià)里面,加大群眾的用電成本。
差異的原因和建議
為什么存在這么大的差別?簡(jiǎn)單概括,一是規(guī)劃建設(shè)思路,二是市場(chǎng)機(jī)制發(fā)展。
規(guī)劃建設(shè)思路。我們的規(guī)劃建設(shè),通常都是考慮可靠不出事,容載比高高的,N-1,N-2時(shí)刻準(zhǔn)備著,基于國(guó)情嘛,供電安全問(wèn)題是最大的問(wèn)題,帽子問(wèn)題,而國(guó)外都是競(jìng)爭(zhēng)性盈利企業(yè),肯定是要基于可靠性和經(jīng)濟(jì)性的均衡考慮。
這點(diǎn)非常明顯,而且,國(guó)外電力市發(fā)展成熟,可靠性和經(jīng)濟(jì)性之間的區(qū)別越來(lái)越模糊。可靠性問(wèn)題大都同時(shí)是經(jīng)濟(jì)性方面的問(wèn)題,它會(huì)影響電力市場(chǎng)的不同參與者采取不同的行為
PJM認(rèn)為:電力市場(chǎng)調(diào)度的輸電約束就是經(jīng)濟(jì)性約束,只要是在事故之前電力系統(tǒng)經(jīng)過(guò)調(diào)整能夠維持在可靠性限制之內(nèi)運(yùn)行,經(jīng)濟(jì)性約束不應(yīng)該視為違反了可靠性標(biāo)準(zhǔn)。這種觀點(diǎn)是合理的,因?yàn)樘峁┏渥愕妮旊娔芰σ员WC所有系統(tǒng)狀態(tài)條件下市場(chǎng)的有效競(jìng)爭(zhēng),代價(jià)過(guò)于昂貴。
而且國(guó)外會(huì)定期對(duì)電網(wǎng)充裕度進(jìn)行評(píng)估,以指導(dǎo)后續(xù),國(guó)內(nèi)的評(píng)估近年來(lái)也開(kāi)始做了,但是還遠(yuǎn)不如國(guó)外的實(shí)際和有效。
市場(chǎng)機(jī)制發(fā)展,這個(gè)是顯而易見(jiàn)的,新能源發(fā)電小時(shí),需求側(cè)管理這些都和電力市場(chǎng)有關(guān),單純靠政策,效果非常有限,市場(chǎng)機(jī)制提高效率,這句話已經(jīng)被證明了無(wú)數(shù)次了,就不多說(shuō)了。
關(guān)于建議,除了以上兩大點(diǎn)以外,還有些具體的。
比如發(fā)電側(cè)的合理控制裝機(jī)規(guī)模,優(yōu)化調(diào)整電源結(jié)構(gòu),提高火電調(diào)峰能力;電網(wǎng)側(cè)的優(yōu)化網(wǎng)架,合理評(píng)估建設(shè)需求等;需求側(cè)的完善現(xiàn)行電價(jià)政策,充分發(fā)揮峰谷分時(shí)電價(jià)杠桿作用,推廣負(fù)荷聚合機(jī)制等需求側(cè)響應(yīng)措施等。
所以說(shuō),電改只是手段,提高系統(tǒng)效率才是目的,本源更應(yīng)該被關(guān)注。
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