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电力 十三五 规划与我国水电的发展
2017/2/14 8:38:58    新闻来源:中国水力发电工程学会

作者:张博庭  来源:中国电力企业管理  

不可否认,对于一个快速发展的经济体,要想准确地预测其发展的进程和速度,其实是非常困难的。记得在十几年前,我们预测2020年的电力总装机也不过只有9亿千瓦,可见差距之大。也许就是由于这个预测困难的原因,在我国电力发展的"十五"规划颁布后,"十一五"和"十二五"都没有再颁布全国的电力发展规划。进入新常态之后,我国的经济增速明显放缓,这也为我国制定"十三五"发展规划创造了条件。因此,在中央的指导下,我国的电力发展"十三五"规划已经于2016年正式颁布。

电力发展"十三五"规划预计2020年全社会用电量约为6.8%~7.2万亿千瓦时,全国发电装机容量20亿千瓦,人均装机突破1.4千瓦,人均用电量5000千瓦时左右,接近中等发达国家水平。可以说,"十三五"规划不仅为国家未来的电力发展构建了一个基本的框架并描绘出了一幅美好的蓝图,同时也对我们的电力行业发展提出了新的目标和要求。具体到水电方面,"十三五"时期更是机遇与挑战同在。

常规水电开工目标大幅下调 抽水蓄能建设加速

具体到水电,规划要求"十三五"末常规水电装机达到3.4亿千瓦(新投产约0.5亿千瓦),新开工规模0.6亿千瓦。这个数字显然比"十二五"(水电)规划的投产近1亿千瓦和新开工1.2亿千瓦的要求,降低了大约一半左右。

为什么"十三五"期间要降低水电开发的速度?很多人以为是,中国的水电资源开发的已经差不多了,所剩无几,所以水电开发不得不降速。的确,按照以往我国公布的水能资源数据,我国水电经济可开发量只有4亿多千瓦,技术可开发量也不过5亿多。现在,我国的水电装机已经达到了3.2亿千瓦(含抽水蓄能0.23亿千瓦),似乎确实没有什么资源可开发了。

然而,也许是为了澄清这种普遍的误解,我国的"十三五"(水电)规划,重点重新阐述了一下我国的水能资源情况。规划新公布的我国水电可开发装机容量为6亿千瓦,可开发的年发电量3万亿千瓦时。需要进一步说明的是,我国目前的3.2亿千瓦装机是包括抽水蓄能的,而可开发资源量里是不包括抽水蓄能装机容量。所以,要计算我国水电的开发程度,最好还是以发电量来计算比较准确(国际上也是如此)。因此,截至2015年底,我国水电的实际开发程度只有37%,还有较大的发展空间。与发达国家普遍的水电开发程度比较,我国的水电至少还应该有一倍以上的增长空间。

对于水电开发降速的另一种解释是,由于我国的电力产能严重过剩,煤电扩张势头难以遏制。例如,规划中提出,"十三五"期间,全国将取消和推迟煤电建设项目1.5亿千瓦以上,到2020年全国煤电装机规模力争控制在11亿千瓦以内,足可见能源主管部门对现实中煤电的无序扩张且难以遏止的担忧。根据我国目前的现实情况,笔者认为,能在何种程度上控制住煤电的增速,是确定"十三五"其他各项电力规划指标的关键因素。因此,从规划的具体数字来看,由于对煤电的增速控制力度有限,如果可再生能源的增速继续过快,未来几年我国的弃水、弃风、弃光的问题,有可能会更加严重。所以,"十三五"期间我国水电、风电和太阳能的增长数字,都比"十二五"有所下降。

不过,与常规水电的情况相反,"十三五"的电力规划特别加速了抽水蓄能电站的建设。规划要求"十三五"新开工的抽水蓄能要达到6000万千瓦。要知道"十二五"规划曾要求新开工抽水蓄能4000万千瓦。不过实际上,只完成了一半左右。根据同样的情况,"十三五"的新规划,把常规水电的新开工规模,相应的减少了一半。但却把抽水蓄能新开工的规模,增加了50%。

在明知道上一个五年计划未能完成任务的情况下,为什么还要增加?根据测算不难发现,如果要保证"十三五"规划的各种非化石能源都能正常入网,并发挥好作用,就必须要加大我国抽水蓄能的建设力度。让大量过剩的煤电机组降低运行小时,待机调峰确实可以在一定程度上实现电网的负荷调峰。但其效率是低下的,成本也是巨大的。目前管理部门在无法解决煤电过剩问题的情况下,只能暂时通过这种办法给它们找点出路。不过,从长远来看,尽管过剩的煤电机组可以给电网的负荷调峰,但却很难满足间歇性可再生能源大规模入网的调峰需求。

据此,笔者认为:"十三五"规划在电力产能严重过剩的情况下,仍然加大抽水蓄能机组的建设力度,绝对是在为我国的能源革命和电力转型作铺垫。我国已经签订了巴黎协定。根据协定,我国将要在本世纪下半叶就实现净零碳排放。也可以说,不管我们是否愿意,在本世纪的下半叶(2050年以后)我国也必须与很多发达国家一样,让煤电彻底退出历史舞台。

控制煤电的产能是"十三五"的关键

根据"十三五"规划,我国将新增煤电装机2亿千瓦,其产能将达到1.1万亿千瓦时,另外还有气电1760亿千瓦。(煤电按照设计运行5500小时,气电4000小时估算)。而同期我国的水电仅增加了0.43亿千瓦,按照4000小时估算新增产能约为1720亿千瓦时。新增风电0.79亿千瓦,按2000小时增加产能1580亿千瓦时;新增太阳能0.68亿千瓦,按1800小时计算,产能约1224亿千瓦时。因此,所有的可再生能源发电产能也只增加了4524亿千瓦时。如果我国"十三五"各项规划目标都如期完成,那么仅火电产能的增量,就几乎填满了全部的社会用电的增量(1.25~1.65万亿千瓦时),再加上可再生能源和核电产能的增加,那么届时我国的电力产能过剩的局面,将会比目前更加严峻。根据测算,"十三五"期间我国电力产能的增加是社会用电增长的120%~158%。

在能源结构方面也不容乐观。"十三五"期间,我国煤电新增产能的增长是所有可再生能源增量之和的243%,化石能源产能的增长是非化石能源的181%(核电增加0.31亿千瓦/8000小时)。这还是假定我们能够成功消减掉1.5亿煤电的基础上。如果控制不住这1.5亿的煤电,"十三五"期间我国煤电产能的增长将是可再生能源的425%,化石能源的增长是非化石能源的300%。总之,如果不采取必要的措施严格控制我国煤电的增长,"十三五"期间,我国的能源结构,只是"相对的优化,绝对的恶化"。届时我国的产能过剩以及弃水、弃风、弃光的问题,不仅难以好转,而且还有可能要加剧。

"十三五"我国水电行业将进一步经受考验

如何控制住煤电的产能?2015年以来,国家能源局已经先后发布了6个文件,要求控制煤电的增速。此外,去年以来,党中央国务院一再强调要重视供给侧改革。供给侧改革的基本要求就是去产能、去杠杆、去库存,调结构、降成本、补短板。所有这些改革措施,具体到电力行业,几乎都是指向要控制煤电装机的无序增长。所以说,我国当前电力体制改革的一个迫切任务,就是要加速供给侧的改革。

除此之外,控制煤电产能的另外一个措施,就是我国在巴黎气候大会上承诺的实施全国碳交易市场。碳交易的前提,当然是要有碳排放指标。有了碳排放的指标和交易,才有可能通过市场的手段,调整我国电力能源的结构。 

2016年已经过去,但由于电力供给侧改革和碳排放交易这两项最可行的控制煤电措施的市场都还没有启动,所以,2016年我国的电力行业的现状并不乐观。目前,虽然具体的统计数据还没有正式公布,但是,就水电的情况来看,弃水的电量已经较上一年度有了较大的增长。

根据实际调研的统计(不同于媒体公布的数字),2015年我国的川滇两省弃水电量约350亿千瓦时。然而,2106年根据水电学会对各水电基地实际调研的结果,国家四大水电基地大渡河、雅砻江、金沙江、澜沧江的20余座大型水电站有效水量利用率和有效水能利用率不到80%,有些电站甚至不到60%。2016年仅川滇两省的实际弃水电量已经超过700亿千瓦时。如不及时采取补救措施,预计2017年两省的弃水量将超过800亿千瓦时。

根据"十三五"规划,随着送电通道的建设,2018年之后西南水电弃水的情况将会有所缓解。不过,目前,输电规划的落实也还存在着一定的难度。例如,原来西电东送规划的雅中直流(雅砻江中游送江西)特高压线路,由于受电端江西已经建设了多座大型火电站,不再需要西部的水电。因此,虽然目前"十三五"规划中,仍然有"雅中直流"送华中的输电项目,但是,具体的受电地点至今未能确定。由此可见,影响输电通道建设速度的最根本原因,还是电力市场。因此,我国电力供给侧改革(煤电去产能)的进程如何,将会直接影响我国西电东送能源战略的实施,以及西南水电的弃水程度。我们相信并期待着,随着我国电力体制(供给侧)改革的推进和全国碳排放交易市场的启动,我国水电的弃水情况能尽快地得到缓解。

"十三五"我国抽水蓄能建设任重道远

新颁布的"十三五"规划,虽然大幅度提高了抽水蓄能的建设目标,但那只能表明国家对发展抽水蓄能的重视和支持态度。这个发展规划最终能否得到落实,我国的抽水蓄能事业能否发展顺利,一方面取决于储能科学技术的发展进步(包括降低抽水蓄能的建设成本和提高效率),另一方面也和电力行业供给侧的改革紧密相关。

以蓄电池储能为例。试想,如果大规模的储能技术(如石墨烯)能取得重大突破,那么,抽水蓄能电站的作用必然会降低,甚至会彻底地让位。当然,如果能出现这种情况,再好不过。因为,我们发展建设抽水蓄能的目的,绝不应该是为了上项目、拉动经济,而是为了服务于国家的能源革命电力转型。如果有更好的技术手段能解决问题,何乐而不为呢?然而,在当前,为了保障我国能源的成功转型,我们还必须立足于加大抽水蓄能的建设。

从用煤电和用抽水蓄能调峰的特性上分析,它们有着本质的区别。煤电只能(从低负荷待机到满负荷发电)单向一定幅度地调峰,气电和常规的水电则可单向完全调峰(从关机到启动),而抽水蓄能电站则可以满负荷地双向调峰(从抽水吸收电能到放水发供电)。分析这几种调峰电源的性质,就不难发现,当系统中间歇性的可再生能源发电量小于电网中的最低负荷加上煤电机组的最低待机负荷时,煤电机组的调峰,除了影响一些机组的发电效率外,基本上没有什么问题。而当系统中的间歇性可再生能源有所增加,但仍小于电网中的最低负荷的时候,气电和常规水电的调峰也没有什么问题。然而,当系统中间歇性可再生能源的发电能力已经大于电网中的最低负荷的时候,能保障有效的调峰手段,就只有抽水蓄能了(当然还包括蓄电池的化学储能)。

这就是"十三五"规划为什么要加速抽水蓄能建设的原因。根据巴黎协定的承诺,我国未来的能源革命电力转型中,间歇性的非水可再生能源将是绝对的主力,其发电能力超过电网的最低负荷是必然的趋势。所以,如果没有足够的化学储能,就必须有足够的抽水蓄能电站。不仅如此,即使在非水可再生能源的比重还不算太高的今天,抽水蓄能的作用也是十分重要的。很多国家的经验都已经证明,让煤电、核电等保持高效率的发电,在电网中承担基荷,由抽水蓄能担任调峰来满足电力负荷的变化,是一种非常安全、高效和经济的运行方式。

当前所提倡的煤电调峰,只不过是在煤电产能已经严重过剩,暂时又无法把过剩的产能消化掉的现实面前的一种无奈的选择。同时,另一方面,我们又不得不承认,我国煤电产能的严重过剩,绝对是当前我国抽水蓄能发展的一个最主要障碍。可以说,我国"十二五"的抽水蓄能规划有近一半没能完成的原因,也就是因为我国的煤电产能严重过剩。由于大量的煤电机组过剩,从电网负荷来看,可以说只有低谷,没有尖锋。在这种情况下,电网中的抽水蓄能电站还怎么能有发挥调峰作用的机会呢?在没有市场需求的情况下,抽水蓄能的发展,会顺利吗?

实际上,在"十三五"期间,我们仍然面临着同样的问题。由于当前社会稳定的需要,大量的过剩煤电暂时还不能关闭。因而,只能让它们进行灵活性改造,以争取较多的发电机会。然而,一旦煤电担负起了调峰作用,挤占了抽水蓄能的市场空间,尽管有国家政策的大力支持,抽水蓄能也难以快速发展。

反过来看,如果抽水蓄能发展得不好,过剩的煤电机组也很难顺利地撤出。例如,根据估算我国目前的煤电产能大约过剩3亿千瓦,现在能否把过剩的煤电全砍掉,让全国的煤电机组的运行小时都提高到6000以上呢?不可能。为什么?因为电网的调峰能力还严重不足。不仅煤电的基荷运行需要有调峰电源支持,大量的风能和光伏入网,更需要有灵活的调峰电源作保障。然而,如果以我国目前的电力系统现状,若能再增加4000万千瓦的抽水蓄能,那么砍掉3亿千瓦煤电,就不会有任何问题了。

除此之外,当前我国的弃风、弃光率之所以会这么高,也和大量的煤电机组过剩,而不得不经常用煤电机组来调峰,以至于没发展建设足够的抽水蓄能有直接的关系。虽然国家有一系列可再生发电保障全额收购的文件要求,但是我国电网的实际构成,还是限制着电力调度无法实现全额收购。按照当前的科技水平,抽水蓄能是电网调峰最有效的手段。特别是在我国燃气机组比较缺乏的情况下,抽水蓄能的作用就更加重要了。总之一句话,风能、光伏等间歇性可再生能源的大规模入网,必须有一定的抽水蓄能作保障。

笔者认为,"十三五"期间我国煤电的产能过剩,挤压抽水蓄能的市场空间,仍然是我国抽水蓄能发展建设的最主要矛盾。"十三五"规划新开工6000万千瓦抽水蓄能的目标,能否如期完成,很大程度上也将要取决于我国电力供给侧改革(煤电去产能)的步伐。

实事求是看"十三五"规划与水电

总体来看,我国的电力发展"十三五"规划,是一个难度非常大、水平也非常高的规划。它可以说是在我国经济新常态下,面对着煤电产能严重过剩的现实的最佳选择。在全国各地都要保增长、煤电扩张难以控制的局面下,在规划中能提出把已经潜在的3.5亿煤电新增产能,消减掉1.5亿,已经是一个巨大的挑战。同时,通过本文的分析,不难发现,我国的电力发展规划,还并不能算是令人十分满意的。规划中对能源结构调整,虽然已经做出了努力,但还只是"相对的优化,绝对的恶化";我国电力产能和市场之间的供需矛盾,也仍然会比较尖锐。因此,"十三五"应该是我国能源转型过程中的一个非常艰难的过渡时期。在这期间我国电力行业的供给侧改革(去产能、调结构)的任务将会十分的艰巨、紧迫。

再有,根据国际上的经验,非水可再生能源的大规模应用,首先要发展水电(包括气电)和抽水蓄能。否则,电网的调峰能力不足,无法接纳大量的间歇式风电、光伏。因此,优先开发利用水电几乎是所有发达国家的惯例,特别是在我国这样的燃气资源有限、水能资源极其丰富的国情下,要想大规模地开发利用可再生能源,必须优先发展水电。然而,目前我国的水电开发相对滞后,流域梯级开发还不充分,至今很多流域的龙头水库还没有建起来,导致水电自身的电能质量都不高,更难以在电网中为风电光伏保驾护航。因此,目前我国大量的弃水、弃风、弃光现状,绝不是像有些人归因的那样,是可再生能源发展太多了、太快了,而恰恰是在于我国最重要、最成熟的可再生能源——水电(含抽水蓄能)没有能得到很好的发展。

在当前,水电作为我国电力转型中最为关键的电源品种,也将在"十三五"规划中起着重要的调节作用。在有限的市场空间面前,让缺乏调节性的常规水电适当收缩,抽水蓄能和有调节性的龙头水电站建设加速,完全符合我国当前的现实和能源革命电力转型的大方向。社会各界十分关注的水电弃水问题,在"十三五"期间也将会经历一个从日趋严重到逐步缓解的过程。相对过去我们经常对五年规划一致赞赏的评价,有人可能不大习惯对于"十三五"的这样一种比较客观的判断。但我们又不得不承认,在我国能源转型的关键过渡时期,这就是我们当前必须要面对的现实。

2016年已经过去,水电的弃水量比上一年增加了近一倍的现状,是任何人都能看到的。2017年的水电弃水将会进一步加剧,也是比较有把握的预测。因为2017年将要投产的水电站和现有的输电通道进度都是比较明确的。至于2018 到2020年,我国水电弃水问题的情况到底将会如何演变,在很大程度上将要取决于"十三五"规划的落实情况和我国能源革命的进程。

结语

总之,我国水电的弃水和风电弃风、光伏弃光问题一样,都是能源转型中的新旧势力相互较量的必然代价。我国的电力结构以煤电为主的局面,在短期内还不能改变,是我们必须要承认的现实。但是,以此为理由来抗拒低碳能源逐步替代高碳能源、可再生能源逐渐替代化石能源的能源革命的各种惯性思维,在当前还非常强势。至今业内很多人还热衷于宣扬我国能源革命所谓的"长期性、复杂性和特殊性"。而我们应该更加理直气壮强调,我国能源革命的"必然性、紧迫性和可行性",强调积极大力发展可再生能源的重要性,强调以去煤化、去碳化为标志的能源革命,必须从现在就开始,从一点一滴做起。虽然不能一蹴而就,但也必须起步,才能经历一个从量变到质变的渐进过程。

不可否认,整个"十三五"期间,我国能源革命和电力转型中的各种博弈,依然会十分激烈。能源转型的过程中的弃水、弃风、弃光等各种代价,还将会不同程度地存在。我们寄希望于"十三五"能完成好能源转型的过渡,在"十四五"甚至"十五五"期间,让我国的能源革命和电力转型步入快车道。早日实现我国对国际社会的庄严承诺(巴黎协定),争取在本世纪下半叶,在保障我国经济社会可持续发展的同时实现净零碳排放。

(本文刊载于《中国电力企业管理》2017年1期,作者系中国水力发电工程学会副秘书长)

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