缺电,亟待解决的长痛,其药方何在?

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02其次,缺电是亟待解决的长痛

【1】极端天气凸显电力体系供给之痛

表面上看今年的缺电是受到持续高温、降水骤减等极端气天气所致,其实只是这个“巧合的极端”将我国的电力供需正在遭遇挑战公开化了。

为了厘清这个问题,我们从最上游的发电侧说起,也就是常说的供给端。

从供给系统上来看,我国正处在可再生能源发电替代传统火电的过程中。中国火力发电量占全国发电量的比例正在逐年减少,已经从2014年的77%降到了去年的71%左右,但目前仍是绝对的主力。那么减少的部分是由什么补充呢?答案是可再生能源。

但转型期间我们不得不面对的现实是,火电装机量虽然逐年较少,但新能源装机量的绝对值还处在低水平,还挑不起大梁。当遭遇今年这种极端酷热天气,水电供给大幅下滑,叠加高温天气带来居民用电需求骤增,电力系统的这种转型期的脆弱性就被指数级放大。

以浙江省为例,省内电厂发电机组均以达到满负荷状态,煤炭库存也十分充足,但是电力还是供不应求。

另外一方面,新能源发电占比的提升给本就脆弱的供给体系再添一道难关。

众所周知,风电、光伏是间歇性能源:光伏遇到雨雪天气和晚上就无法出力、风电在没风的时候也转不起来,它们是典型的“靠天吃饭”。而且光伏、风电的出力高峰往往与用电高峰是不一样的,所以光伏、风电的这种不稳定性,天然比火电给供电系统带来更大的冲击。

而再要考虑到极端情况的扰动,体系短板将进一步被放大,这就类似于春运期间12306更容易宕机、双十一支付宝卡顿一样。

截止2021年年底,我国发电总装机已达到23.8亿千瓦。单从总容量看,是足够应付国内的电力需求;再看最大负荷约12亿千瓦,也具有较强的保供能力。但在实际运行过程中,由于水电、风电、光伏容易受到气候天气影响,在用电高峰时非常容易出现发电机组顶峰容量不足的情况。当遭遇极热极寒天气,新能源出力不及预期时,局部时段的缺电问题就愈发凸显。比如,冬季水电赶上枯水期,我国3.7亿千瓦水电装机超过一半无法出力。

今年夏天总会过去,但接下来还有无数个夏天。全球变暖已经是大趋势,未来不排除极端天气会越来越多。要知道,今年7月,北极圈的温度一度飙升至32.5℃,北极地区的科学家们甚至可以穿着短袖了。

提升体系稳定性的解决方法其实大家现在都已经知道了,就是配套储能。只不过目前储能的装机速度远远赶不上可再生能源发展的速度,存在明显的缺口。

图2:我国储能累计装机规模大幅落后于光伏、风电,资料来源:前瞻产业研究院,Wind,开源证券

在追求碳中和的路上,这一供给冲击是全球性的。其实不只是我国,像欧洲发达国家,他们的新能源发展的更早,目前也同样面临相似的问题。欧洲在可再生能源领域的发展居于前列,水电和可再生能源发电的占比已经高达41%,在2021年同样出现了较为严重的电力短缺问题。

【2】电力需求难以被满足的长期性

用更多的电是提高人们生活质量的直接体现,电成了最底层的马斯洛需求。比如过去大家夏天主要还在用电风扇,现在基本上家家户户都有空调,新装修的房子还要加装中央空调、电地暖、新风系统…..

我们正处于电气化深化的时代,未来电气化的场景将会越来越丰富——万物皆可电动化。根据全球能源互联网发展合作组织预测,到2060年,电能占终端用能的比重有望达到66%,电能将成为最主要的能源消费形式。

我国电气化起步虽然大大落后欧美发达国家,但是发展速度惊人,现在我们对电动汽车已经司空见惯。未来不管是民用还是工业领域会有更多电气化新应用,比如电动工具、智能家居、人形机器人等。今天我国电能占终端能源消费比重从2000年的不足12%提高到了2020年的27%左右,远超全球平均水平的19%。

根据国家电网、中电联等机构预测,“十四五”全社会用电量年均增速5%左右,如果未来极端天气常态化,全社会用电量增速还会进一步提高。

不被大众所了解的是,电气化场景加速对电力系统主要会有两方面的影响,一是显著增加对电力的需求;二是电气化场景复杂之后对电网的调节能力可是一大考验。国内用电结构正在悄然转变,由于用电负荷波动较大的第三产业与居民生活用电占比提升,导致电力负荷峰谷差加大对电力系统的安全运行是一大考验。过去传统的电力系统需要被重构。

图3:2000-2025E全社会用电量及增速,资料来源:中电联,申万宏源

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