加快新型電力系統建設,助力能源“金三角”低碳轉型

能源“金三角”是指寧夏寧東、內蒙古鄂爾多斯和陝西榆林三個能源富集區,該區域化石能源儲量達20102億噸標準煤,佔全國的47.2%,同時蘊含豐富的太陽能、風能資源。能源“金三角”地區低碳轉型無論對我國實現碳達峰碳中和目標還是對其他地區低碳轉型都具有重要作用和示範意義。

能源“金三角”低碳轉型的關鍵在於新型電力系統建設。國家發改委和國家能源局多次發佈新型電力系統相關文件。例如,2022年5月發佈《關於促進新時代新能源高質量發展的實施方案》,旨在全面指導新能源開發利用,並推動構建適應新能源佔比提高的新型電力系統;2023年6月發佈《新型電力系統發展藍皮書》,進一步明確新型電力系統的發展理念和內涵特徵,並提出“三步走”的發展路徑;2024年7月發佈《加快構建新型電力系統行動方案(2024—2027年)》;2024年11月發佈《關於加強電力安全治理,以高水平安全保障新型電力系統高質量發展的意見》,成爲首次專門就全方位加強電力系統運行安全治理出臺的政策文件。這些文件對於能源“金三角”新型電力系統建設具有巨大指導意義。

能源“金三角”新型電力系統

建設初見成效

在新型電力系統建設中,能源“金三角”地區通過優化電源結構、提高新能源自用和外送電量,取得了積極進展和成效,已經初步實現由“黑三角”向“綠三角”轉變。

截至2024年12月,鄂爾多斯地區新能源裝機達1419萬千瓦,佔總裝機的28%左右;截至2024年11月,榆林地區新能源裝機達2011.325萬千瓦,佔總裝機的51%左右;截止到2024年9月底,寧東新能源裝機容量達1212萬千瓦,佔總裝機的41%左右。

2023年鄂爾多斯市新能源和可再生能源發電量達124.6億千瓦時,其中外送山東電量22億千瓦時。2024年鄂爾多斯已建成的蒙西至天津南、上海廟至山東特高壓輸電通道,在建的庫布其沙漠至京津冀、庫布其沙漠至上海特高壓輸電通道,以及規劃建設的庫布其沙漠基地至江蘇通道,共計配套建設新能源裝機4480萬千瓦,全部建成後,將實現鄂爾多斯綠電高比例外送,預計年外送綠電近900億千瓦時。榆林地區新能源年發電量達200多億千瓦時,在滿足陝西省內電量平衡的同時,還通過±800陝湖特高壓,將來自榆林的清潔電能送往湖北武漢負荷中心,截至2023年9月累計送出電量183.20億千瓦時。寧東200萬千瓦複合光伏基地是全國首批沙漠、戈壁、荒灘大型風電光伏基地項目之一,基地2023年全容量投產後,每年可外送新能源電量36億千瓦時左右。

能源“金三角”新型電力系統建設

面臨諸多挑戰

能源“金三角”地區新型電力系統建設儘管已取得初步成效,但仍面臨諸多挑戰,亟需解決這些問題以推動電力系統的進一步發展和完善。

一是能源“金三角”地區資源與環境承載力不足,新能源發展空間受限。榆林北部地區由於風沙草灘區的限制,風電項目選址困難,而光伏項目在土地資源有限的情況下也難以大規模展開。寧夏每年煤炭存在7000萬—8000萬噸缺口,隨着煤化工產業的發展,寧夏的煤炭缺口可能會更大,進而影響能源供應安全。

二是能源“金三角”地區新能源爆發式增長,保供消納問題突出。可靠發電能力滯後於用電負荷增長,電力保供更加依賴省間互濟,安全裕度受到擠壓。極端天氣導致風機大規模覆冰停運、光伏受轉折性天氣影響發電急速下降等情況偶有發生,常規調峰資源挖掘殆盡,消納將高度依賴儲能等靈活性調節資源發展,新能源利用率存在斷崖式下降風險。

三是用能成本面臨“不可能三角”挑戰,亟需尋找新機制新方法。在新型電力系統中,新能源的主體地位日益凸顯,但隨之而來的是安全、綠色和經濟性之間的平衡難題,即所謂的“不可能三角”問題。新能源發展導致系統平衡成本和安全保障成本增加,這些成本增量可能會轉嫁到用電價格上,從而推高用電價格。新能源的隨機性和不穩定性要求電力系統具備更高的靈活性和調節能力,以保障電力供應的穩定性和安全性。同時,爲了實現綠色低碳目標,需要大力發展清潔能源,這兩者之間需要找到平衡點。

四是能源“金三角”區域內部電網聯通不暢,影響區域間互聯互通。能源“金三角”地區分屬於不同的省級電網管轄,當地電網沒有相應權限推動電網互聯互通,如何平衡各方利益是一個挑戰。能源“金三角”地區更多關注於各自區域內部電網網架構建,易導致區域內部電網聯通不暢,這也易間接導致各地爲了當地發展構建同質化的電源結構。

五是能源管理區域協調需要加強溝通。能源“金三角”地區分屬不同的省份,能源管理職能也分佈在不同的能源管理部門,這對促進當地能源工業發展有一定優勢,但在進行區域協調時就會存在一些問題。因此需要加強溝通,在各自資源稟賦充分發揮的基礎上優勢互補,互相協作,在新型電力系統建設過程中聚焦各自特色,實現高質量發展。

能源“金三角”加快新型電力系統

建設相關建議

能源“金三角”地區作爲我國重要的能源基地,面臨着前所未有的發展機遇與挑戰。爲了實現能源的可持續發展,構建清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動的新型電力系統顯得尤爲迫切。能源“金三角”地區在構建新型電力系統過程中,需要在五個方面進行重點考慮和佈局,推動能源轉型和電力系統升級。

一是持續推動煤電轉型。能源“金三角”地區煤炭資源豐富,同時由於新能源只靠自身並不能完全穩定提供電力,煤電在提供電力供應基礎保障功能的同時,也需要向系統調節性電源轉型。這就需要煤電自身實施節能降碳改造、供熱改造和靈活性改造“三改聯動”,在電力需求增大時可以提供充足的保障能力,在新能源出力增加時又可以降下來,從而保證電力系統靈活穩定運行。

二是有序發展儲能和氫能。儲能和氫能作爲新型電力系統調節能力的重要補充,可以彌補煤電在系統中的調節能力。能源“金三角”雖然煤電相對充足,但隨着新能源發展規模的不斷增加,系統所需的靈活性資源日益多樣。同時,新能源特定時段棄能問題相對突出,此時僅靠煤電機組的調節無法解決問題,需要一定數量的儲能和氫能作爲系統調節性資源。

三是積極推進煤電CCUS試點示範。《關於加強合作應對氣候危機的陽光之鄉聲明》提出,中美兩國爭取到2030年各自推進至少5個工業和能源等領域碳捕集利用和封存(CCUS)大規模合作項目。能源“金三角”地區應積極參與CCUS試點和示範工作,積極謀劃,爭取進入中美CCUS合作項目示範,爲煤電碳減排探索更廣泛空間,實現煤炭資源綠色高效利用。

四是加強能源“金三角”地區電網互聯互通。電網互聯互通,是新能源大規模開發利用和大範圍優化配置的基礎。能源“金三角”地區雖然行政區域相鄰,但卻歸屬於不同的省域電網,同時也都屬於能源非常富集的地區,電網相互之間互聯互通動力不足,隨着新能源的大規模開發利用,需要通過電網互聯互通保障該區域的新能源互濟和消納外送。

五是構建能源“金三角”地區能源管理協調機制。初期可由三地能源管理部門自發自願通過論壇、研討等方式進行溝通協調,找準各自發展特色,實現錯峰競爭。後期可在自發協調機制基礎上建立定期溝通機制,進一步統籌三地新型電力系統發展,促進跨省電力交易和輸電線路建設,推動當地能源管理體制機制創新,爲新能源“金三角”地區新型電力系統建設提供保障。

(胡軍峰系華北電力大學副教授;黃少中系中國能源研究會雙碳產業合作分會主任)