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把握我国能源转j9九游会型的大背景要看电力能源
添加时间:2022-09-20

j9九游会把握我国能源转型的背景,要看电力能源结构。我们主要从能源转型、低碳化和数字化两个方面考虑当前电力能源结构的特点和问题,并在此基础上分析中国电力结构的未来。

我国电力能源结构的主要特点

我国电力能源结构的特点主要可以从几个方面来说明:一是电力在国家能源服务中的地位,二是低碳发电结构,三是电网结构,四是用户侧的权力结构。

j9九游会电力在能源服务中的地位

电力是一种优质能源,借助不断扩大的电网为大量企业和居民提供服务。但是,从最终能源消耗的角度来看,电力始终只是提供能源服务的一种能源。如表1所示中国和能源的问题,2018年电力占终端能源消费比重,世界平均水平达到19.2%,位居第二。占比最高的是石油(41%),第三位是热力(14.3%),最后是煤炭(10.4%)。北美、欧盟等发达国家用电比例基本达到21%左右,亚洲国家用电比例普遍较高。日本、韩国和中国分别占 28.9%、25.1% 和 23.9%。

表1 2018年世界及主要国家最终能源消费结构(分类型)

j9九游会把握我国能源转j9九游会型的大背景要看电力能源结构(组图)

我国发电结构呈现低碳趋势

我国发电结构仍以火电为主。发电装机和发电量开始由高速增长进入低速增长阶段,从两位数增长到个位数增长。无论是发电装机容量还是发电量,都存在可再生能源占比不断提升的趋势。2019年发电装机59.2%,非化石能源(包括核电、水电、风电、光伏发电①)装机占比40.@ >8%。图1显示了1990年以来我国发电总装机容量和发电结构的变化趋势。

①生物质发电占比太小,不容忽视。

图2显示了1990年以来我国发电结构所占份额的变化。可以看出,2011年以来火电在发电中的份额一直在下降,而核电、水电、风电和光伏发电的份额一代稳步增长。2019年我国发电量中,火电占比68.9%,非化石能源发电占比31.1%。

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图1 我国发电装机容量结构变化

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图2 我国发电结构变化

我国电力投资主体结构

我国电力投资以电网投资为主,电力投资以非化石能源装机为主。

2013年以来,我国电力投资的电力投资势头出现逆转,电网投资持续超过电力投资(如图3))。2019年,全国电力投资7995亿元,同比下降2%。其中,电网投资4856亿元,同比下降9.6%,占电力投资总额的61%。电力投资3139亿元,同比增长12.6%,其中火电投资仅占20%,其余为非化石能源等非化石能源投资。风电、水电、核电和太阳能。

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图3 2010-2018年中国电力建设项目总投资

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图4 2019年我国电力投资构成

火电装机容量趋大,光伏发电趋于分布式

一是从火电装机容量来看,其装机容量日益扩大。为减少污染物排放,降低单位发电煤耗,2004年国家发改委发布了新建燃煤电站技术标准,要求新建火电机组容量为60万台。原则上千瓦及以上,发电煤耗控制在286克。标准煤/千瓦时或更少。2019年中国和能源的问题,44.7%的在役火电机组容量为60万千瓦及以上。

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二是可再生能源中,前期建设的光伏发电多为大型集中式电站中国和能源的问题,主要建在西北太阳能资源丰富的地区。2016年,集中式光伏电站的份额仍占光伏电站的80.0@>7%。到 2019 年前 9 个月,该份额已降至 69.1%,而屋顶分布式光伏电站的份额已升至 30.9%。新的光伏电站也在逐步由西向东发展。2019年前三季度,华北、华中新增光伏电站占比52.6%,西北新增装机仅占20.0@ >9%。

我国正处于能源转型初期

从可再生能源发电比例来看,我国仍处于能源转型的初级阶段。

有专家提到,我国可再生能源发展规模已经超过美国成为世界第一,在世界能源转型中已经处于领先地位。以2017年数据为例,中国可再生能源总装机容量约为0.0@>5亿千瓦,占全球可再生能源总装机容量的29.8%;其中,水电装机容量(含抽水蓄能)3.41亿千瓦,占全球水电装机容量的29.6%;非水电可再生能源装机容量3.34亿千瓦,相当于欧盟28国总装机容量(3.2亿千瓦),这是美国非水可再生能源装机容量的两倍(1.61 亿千瓦)。①2017年我国可再生能源发电完成1.63万亿千瓦时,占当年全球可再生能源发电量的20.0@>2%。我国可再生能源发电量2.是美国的3倍,7.是德国的5倍,9.是日本的2倍,10.0@>4是英国的几倍。② 可再生能源的发展确实促成了气候变化。2017年,因发展可再生能源而减少的二氧化碳排放量为14.94亿吨,占当年总排放量的10.0@>4%。③ 全年可再生能源发电完成1.63万亿千瓦时,占当年全球可再生能源发电量的20.0@>2%。我国可再生能源发电量2.是美国的3倍,7.是德国的5倍,9.是日本的2倍,10.0@>4是英国的几倍。② 可再生能源的发展确实促成了气候变化。2017年,因发展可再生能源而减少的二氧化碳排放量为14.94亿吨,占当年总排放量的10.0@>4%。③ 全年可再生能源发电完成1.63万亿千瓦时,占当年全球可再生能源发电量的20.0@>2%。我国可再生能源发电量2.是美国的3倍,7.是德国的5倍,9.是日本的2倍,10.0@>4是英国的几倍。② 可再生能源的发展确实促成了气候变化。2017年,因发展可再生能源而减少的二氧化碳排放量为14.94亿吨中国和能源的问题,占当年总排放量的10.0@>4%。③ @2.是美国的3倍,7.是德国的5倍,9.是日本的2倍,是英国的10.0@>4倍。② 可再生能源的发展确实促成了气候变化。2017年,因发展可再生能源而减少的二氧化碳排放量为14.94亿吨,占当年总排放量的10.0@>4%。③ @2.是美国的3倍,7.是德国的5倍,9.是日本的2倍,是英国的10.0@>4倍。② 可再生能源的发展确实促成了气候变化。2017年,因发展可再生能源而减少的二氧化碳排放量为14.94亿吨,占当年总排放量的10.0@>4%。③ 占当年总排放量的 4%。③ 占当年总排放量的 4%。③

①REN21的数据。

② 根据 BP World Energy Statistics 2018 数据计算。

③ 数据来自IRENA计算,数据为2016年数据。

把握我国能源转j9九游会型的大背景要看电力能源结构(组图)

图5 世界前十大可再生能源发展中国家可再生能源发电占比

但是,即使可再生能源发展规模的领先地位决定了我国作为全球应对气候变化先行者的地位,也不代表我国在能源转型方面也处于同样的地位。能源转型本质上是一个国家内部的能源替代问题。因此,可再生能源的相对数量,即其在能源系统中的比重,更能反映能源转型的阶段。随着可再生能源在能源系统中所占比重不同程度的提高,其发展特点和面临的问题也不同。

国际上用非水可再生能源(风电和光伏发电)占总发电量的比例来衡量能源转型的进度,因为风电和光伏发电不仅是新的可再生能源的主力军未来的发电点,还有对传统电力系统影响最大的可再生能源。如图5所示,中国、美国、印度、加拿大、日本等国家风电总发电量不足0%,均处于能源转型初期。

把握我国能源转j9九游会型的大背景要看电力能源结构(组图)

从能源转型看我国电力能源结构性问题

认识到权力结构中存在的问题需要一个潜在的评估标准。也就是说,用什么标准来评价某个特性是优势还是问题。有必要从能源转型的趋势和逻辑的角度来思考电力能源结构乃至当前电力系统的所有问题。

能源转型对电力部门的影响

这种能源转型是由应对气候变化推动的,最终目标是显着减少人类活动产生的二氧化碳排放量并遏制全球变暖。能源转型是未来50年影响包括电力在内的所有能源行业最基本、最持久的因素,将对电力行业的发展方向、商业模式和电力系统产生深远的影响。

能源转型的趋势。通过逐步减少能源生产和消费的碳排放,逐步建立以零碳能源为基础的能源体系。转型的核心任务是推动当前以化石能源为主的能源体系向以可再生能源为主的能源体系。

能源转型的两大支柱。从各国的实践看,实现能源低碳到零碳,首先要大力提高能源利用效率,降低化石能源的总消耗量;二是大力发展可再生能源。改造的关键是能源系统的改造,其中电力系统的改造是关键。

对电力行业的影响。能源转型的要求是电力行业特有的,其影响主要体现在发电、电网和用电低碳化两个方面;第二,整个电力系统的数字化,利用数字化技术适应能源转型过程中的挑战,更能适应用户不断变化的需求。

当前电力结构存在的问题

从低碳角度谈电力结构,自然会提到火电占比高等问题。但笔者认为,这只是我国电力行业的阶段性特征,因为近年来火电占比确实在持续下降,非化石能源装机和发电量稳步上升。以煤炭为主的能源结构无法快速向低碳电力转型。

首先,我国电力系统灵活性差是根本性问题,远远不能满足当前能源转型的要求。

随着风电具有波动性的比例越来越大,电力系统必须更加灵活地应对这种波动性。根据欧洲的经验,增加现有电力系统波动性的常用方法有五种:

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一是增加除风电和光伏以外的电厂的灵活性。包括燃煤发电机组的灵活改造、降低电厂最小功率​​、增加最大负荷梯度、缩短启动时间等;热电联产电厂可以将热能输入储能系统或集中供热网络,从而扩大其输出。调整范围。

二是加强区域电网互联互通,发挥相邻电网“间接储能系统”作用,优化资源利用,降低系统综合成本。

三是提高电力需求侧的灵活性,主要通过综合利用储能、热泵、电动汽车、智能电表等技术手段,提高负荷的可调性。

四是发展可再生能源供热,增加储热装置,增加电厂的灵活性。与蓄电相比,蓄热在技术上更容易实现,而且成本更低。

第五,在生产侧、电网侧和用户侧使用储能技术,提高这些环节的灵活性。

目前,除了燃煤机组的柔性改造和电化学储能成本高之外,其他四种方式要么不活跃要么效果非常有限,导致我国目前的灵活性电力系统。很穷。当然,更重要的是多年来电力发展与电网规划的不匹配,因此在能源转型的初期,风能和光伏有很大比例无法接入互联网。

其次,大型火电机组与电力系统的灵活性存在内在矛盾。

目前中国和能源的问题,很多电力政策思路基本忽略了能源转型的影响。最典型的例子是电力行业节能减排和淘汰落后产能政策中的“压大压小”政策,并在其他行业得到推广和推广。此后,小火电机组关停标准不断提高。目前已要求关闭20万千瓦及以下火电机组,鼓励大型机组。据统计,60万千瓦及以上火电机组占全部机组的44%以上。

但是,增加火电机组规模,本质上不利于提高电力系统的灵活性。因为随着可再生能源发电机组比例的进一步提高,未来火电机组将从基本负荷电力转换为备用电力。也就是说,在风电和光伏发电高峰期,大量火电机组将停机或低负荷运行,优先考虑风电和光伏发电;当风电和光伏发电出力下降时,火电机组将立即上升。这就要求火电机组具有足够的灵活性。显然,单元尺寸越大,灵活性越小。而且,如果60万千瓦超临界机组在低负荷下运行,

三是输电强、配电网弱的电网结构不能满足用户侧变化的需要。

对于电力系统而言,能源转型至少会产生两大方向性变化:一是随着用户侧大量分布式光伏、小型生物质电站、多能互补微电网的出现,电力系统电力将从生产端到消费者端的单向流转变为双向流(用户端也产生电——即产消者);二是电网由垂直一体化集中式电网向分布式扁平电网转变。

把握我国能源转j9九游会型的大背景要看电力能源结构(组图)

这两种转型都需要一个数字化、高度智能化、本地平衡能力强的本地配电网络。无论是由于大量小型分布式电站的“一体化”,还是由于大量储能装置和用电企业的分布式接入而需要对配电网进行优化运行和控制,都刻不容缓加快配电网改造。

我国输电网络技术水平在行业内被认为是世界领先的技术,但长期以来,我国的投资一直是“重输轻配”,导致电网结构薄弱、低自动化水平;基础数据不能认真共享,信息化水平低。,远远不能应对电力系统改造过程带来的挑战,也不能满足未来智慧城市和低碳发展的要求。

未来电力结构趋势

未来电力结构的发展趋势从两个角度解释,一是按照能源转型的要求对未来电力结构进行“情景分析”,二是能源转型将导致电力结构发生变化。系统从结构方面来说,就是电力系统的转型。

未来的权力结构

对于未来的电力结构(供给结构或消费结构)如何低碳,每个机构都有自己的不同看法。总体而言,可再生能源研究机构基本倾向于乐观预测,而化石能源集团发布的各种报告基本是保守估计。无论是乐观还是保守,其实都只是反映给定条件的“情景分析”。重要的是如何实现这种场景的条件。

这是中国电力规划研究院对2035年我国电力结构的情景分析。分析分为基线情景(NPS)和可持续发展情景(SDS)。

从图6可以看出,在可持续发展情景的装机容量结构中,光伏发电占比提升8%,风电占比提升4%,核电占比提升1%,燃气发电和煤炭占比——火力发电量分别下降1%。和 12%。从发电结构看,在可持续发展情景下,光伏发电增长8%,风电增长6%,水电增长4%,核电增长4%,燃气发电保持不变,而燃煤发电量大幅下降24%。

把握我国能源转j9九游会型的大背景要看电力能源结构(组图)

图6 2035年中国发电装机结构、NPS情景和SDS情景

过度关注情景分析很容易导致一种趋势:简单地将电力转型解释为可再生能源在发电结构中的比重不断增加,会倾向于采用传统的“大干快”(如我国家建设三峡风电)方式,短期内可再生能源占比显着提升。在可再生能源占比较小的情况下,化石能源与可再生能源之间的矛盾不大,但随着可再生能源占比的进一步提高,两者之间的利益冲突必然导致发展的各种障碍的可再生能源。正如我们现在所面临的:网格假设它没有

电力系统改造方向

j9九游会电力系统改造的关键在于电网改造。无论是上游可再生能源发电,还是可再生分布式能源和微电网带来的新电力进入下游电力系统,以及能源转型驱动的电力行业技术创新和商业模式创新,都主要发生在在用户端。. 因此,必须尽快改造一个与未来分布式扁平化发展趋势完全不同的传统电网,才能实现这种变化趋势。一方面,转型必须通过技术变革和投资方向的调整来实现;不是上下游的“钥匙”。否则,结果就是“中间”