加快新型电力系统建设,助力能源“金三角”低碳转型
据能源圈了解到,能源“金三角”是指宁夏宁东、内蒙古鄂尔多斯和陕西榆林三个能源富集区,该区域化石能源储量达20102亿吨标准煤,占全国的47.2%,同时蕴含丰富的太阳能、风能资源。能源“金三角”地区低碳转型无论对我国实现碳达峰碳中和目标还是对其他地区低碳转型都具有重要作用和示范意义。
能源“金三角”低碳转型的关键在于新型电力系统建设。国家发改委和国家能源局多次发布新型电力系统相关文件。例如,2022年5月发布《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》,旨在全面指导新能源开发利用,并推动构建适应新能源占比提高的新型电力系统;2023年6月发布《新型电力系统发展蓝皮书》,进一步明确新型电力系统的发展理念和内涵特征,并提出“三步走”的发展路径;2024年7月发布《加快构建新型电力系统行动方案(2024—2027年)》;2024年11月发布《关于加强电力安全治理,以高水平安全保障新型电力系统高质量发展的意见》,成为首次专门就全方位加强电力系统运行安全治理出台的政策文件。这些文件对于能源“金三角”新型电力系统建设具有巨大指导意义。
建设初见成效
在新型电力系统建设中,能源“金三角”地区通过优化电源结构、提高新能源自用和外送电量,取得了积极进展和成效,已经初步实现由“黑三角”向“绿三角”转变。
截至2024年12月,鄂尔多斯地区新能源装机达1419万千瓦,占总装机的28%左右;截至2024年11月,榆林地区新能源装机达2011.325万千瓦,占总装机的51%左右;截止到2024年9月底,宁东新能源装机容量达1212万千瓦,占总装机的41%左右。
2023年鄂尔多斯市新能源和可再生能源发电量达124.6亿千瓦时,其中外送山东电量22亿千瓦时。2024年鄂尔多斯已建成的蒙西至天津南、上海庙至山东特高压输电通道,在建的库布其沙漠至京津冀、库布其沙漠至上海特高压输电通道,以及规划建设的库布其沙漠基地至江苏通道,共计配套建设新能源装机4480万千瓦,全部建成后,将实现鄂尔多斯绿电高比例外送,预计年外送绿电近900亿千瓦时。榆林地区新能源年发电量达200多亿千瓦时,在满足陕西省内电量平衡的同时,还通过800陕湖特高压,将来自榆林的清洁电能送往湖北武汉负荷中心,截至2023年9月累计送出电量183.20亿千瓦时。宁东200万千瓦复合光伏基地是全国首批沙漠、戈壁、荒滩大型风电光伏基地项目之一,基地2023年全容量投产后,每年可外送新能源电量36亿千瓦时左右。
面临诸多挑战
能源“金三角”地区新型电力系统建设尽管已取得初步成效,但仍面临诸多挑战,亟需解决这些问题以推动电力系统的进一步发展和完善。
一是能源“金三角”地区资源与环境承载力不足,新能源发展空间受限。榆林北部地区由于风沙草滩区的限制,风电项目选址困难,而光伏项目在土地资源有限的情况下也难以大规模展开。宁夏每年煤炭存在7000万—8000万吨缺口,随着煤化工产业的发展,宁夏的煤炭缺口可能会更大,进而影响能源供应安全。
二是能源“金三角”地区新能源爆发式增长,保供消纳问题突出。可靠发电能力滞后于用电负荷增长,电力保供更加依赖省间互济,安全裕度受到挤压。极端天气导致风机大规模覆冰停运、光伏受转折性天气影响发电急速下降等情况偶有发生,常规调峰资源挖掘殆尽,消纳将高度依赖储能等灵活性调节资源发展,新能源利用率存在断崖式下降风险。
三是用能成本面临“不可能三角”挑战,亟需寻找新机制新方法。在新型电力系统中,新能源的主体地位日益凸显,但随之而来的是安全、绿色和经济性之间的平衡难题,即所谓的“不可能三角”问题。新能源发展导致系统平衡成本和安全保障成本增加,这些成本增量可能会转嫁到用电价格上,从而推高用电价格。新能源的随机性和不稳定性要求电力系统具备更高的灵活性和调节能力,以保障电力供应的稳定性和安全性。同时,为了实现绿色低碳目标,需要大力发展清洁能源,这两者之间需要找到平衡点。
四是能源“金三角”区域内部电网联通不畅,影响区域间互联互通。能源“金三角”地区分属于不同的省级电网管辖,当地电网没有相应权限推动电网互联互通,如何平衡各方利益是一个挑战。能源“金三角”地区更多关注于各自区域内部电网网架构建,易导致区域内部电网联通不畅,这也易间接导致各地为了当地发展构建同质化的电源结构。
五是能源管理区域协调需要加强沟通。能源“金三角”地区分属不同的省份,能源管理职能也分布在不同的能源管理部门,这对促进当地能源工业发展有一定优势,但在进行区域协调时就会存在一些问题。因此需要加强沟通,在各自资源禀赋充分发挥的基础上优势互补,互相协作,在新型电力系统建设过程中聚焦各自特色,实现高质量发展。
建设相关建议
能源“金三角”地区作为我国重要的能源基地,面临着前所未有的发展机遇与挑战。为了实现能源的可持续发展,构建清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动的新型电力系统显得尤为迫切。能源“金三角”地区在构建新型电力系统过程中,需要在五个方面进行重点考虑和布局,推动能源转型和电力系统升级。
一是持续推动煤电转型。能源“金三角”地区煤炭资源丰富,同时由于新能源只靠自身并不能完全稳定提供电力,煤电在提供电力供应基础保障功能的同时,也需要向系统调节性电源转型。这就需要煤电自身实施节能降碳改造、供热改造和灵活性改造“三改联动”,在电力需求增大时可以提供充足的保障能力,在新能源出力增加时又可以降下来,从而保证电力系统灵活稳定运行。
二是有序发展储能和氢能。储能和氢能作为新型电力系统调节能力的重要补充,可以弥补煤电在系统中的调节能力。能源“金三角”虽然煤电相对充足,但随着新能源发展规模的不断增加,系统所需的灵活性资源日益多样。同时,新能源特定时段弃能问题相对突出,此时仅靠煤电机组的调节无法解决问题,需要一定数量的储能和氢能作为系统调节性资源。
三是积极推进煤电CCUS试点示范。《关于加强合作应对气候危机的阳光之乡声明》提出,中美两国争取到2030年各自推进至少5个工业和能源等领域碳捕集利用和封存(CCUS)大规模合作项目。能源“金三角”地区应积极参与CCUS试点和示范工作,积极谋划,争取进入中美CCUS合作项目示范,为煤电碳减排探索更广泛空间,实现煤炭资源绿色高效利用。
四是加强能源“金三角”地区电网互联互通。电网互联互通,是新能源大规模开发利用和大范围优化配置的基础。能源“金三角”地区虽然行政区域相邻,但却归属于不同的省域电网,同时也都属于能源非常富集的地区,电网相互之间互联互通动力不足,随着新能源的大规模开发利用,需要通过电网互联互通保障该区域的新能源互济和消纳外送。
五是构建能源“金三角”地区能源管理协调机制。初期可由三地能源管理部门自发自愿通过论坛、研讨等方式进行沟通协调,找准各自发展特色,实现错峰竞争。后期可在自发协调机制基础上建立定期沟通机制,进一步统筹三地新型电力系统发展,促进跨省电力交易和输电线路建设,推动当地能源管理体制机制创新,为新能源“金三角”地区新型电力系统建设提供保障。
【胡军峰系华北电力大学副教授;黄少中系中国能源研究会双碳产业合作分会主任】
资讯来源:中国能源报
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