當前熱點-如何破解新能源遠距離輸電難題？

9月16日，國家能源局發(fā)布《關(guān)于2021年度全國可再生能源電力發(fā)展監(jiān)測評價結(jié)果的通報》（以下簡稱通報）。通報分析了我國2021年度可再生能源電力發(fā)展總體情況、各省（區(qū)、市）可再生能源消納責任權(quán)重完成情況、重點地區(qū)新能源利用小時數(shù)以及全國特高壓直流輸送可再生能源情況。整體來看，通過直流特高壓輸送的新能源電量僅占新能源總發(fā)電量的不足10%，風(fēng)光火打捆送出的線路可再生能源占比僅29%，客觀反映了新能源遠距離輸送難的問題。

一、直流特高壓輸送可再生能源情況

(資料圖片)

2021年，我國在運直流特高壓共計17條，總輸電能力約1.34億千瓦時。通報顯示直流特高壓全年輸送電量4887億千瓦時，其中可再生能源電量2871億千瓦時，同比提高18.3%，可再生能源電量占全部輸送電量的58.7%。根據(jù)統(tǒng)計直流特高壓的輸電能力，2021年全國直流特高壓的平均輸電小時數(shù)約為3630小時。各直流輸電情況見表1：

表1 2021年直流特高壓輸電情況

二、可再生能源輸送情況分析

我國2021年在運特高壓地域分布如下圖，直流特高壓功能在于解決資源和負荷中心分布失衡的問題，呈現(xiàn)出“西電東送、北電南送”特征。同時，從直流特高壓的電力來源可以大致分為兩組：一是復(fù)奉、錦蘇、賓金等南方8條特高壓直流，用于將西南的水電輸送至華東、南方等區(qū)域電網(wǎng)；二是天中、靈紹等9條特高壓直流，用于將西北、華北、東北的火、水（主要是青豫直流）、風(fēng)、光電力打捆輸送至東部負荷中心。

圖1 2021年底我國特高壓骨干網(wǎng)架示意圖（此圖參考全球能源互聯(lián)網(wǎng)合作組織：《中國“十四五”電力發(fā)展規(guī)劃研究》）

結(jié)合表1數(shù)據(jù)，全國直流特高壓線路在利用小時、可再生能源占比方面存在較大的差異，具體表現(xiàn)在：

一是不同線路利用小時差異較大。全國直流特高壓平均利用小時約3630小時（其中雅湖直流年中投運），約為2021年10月發(fā)改委發(fā)布的《跨省跨區(qū)專項工程輸電價格定價辦法》缺省值（4500小時）的80%。從單條線路來看，利用小時數(shù)差異非常大，在不足2000小時至6000小時之間。筆者分析，利用小時主要受送端配套電源和電網(wǎng)的影響，一方面部分直流投運時間較晚，利用小時還屬于爬坡階段，如青豫、昆柳龍、雅湖直流等；另一方面，部分直流送端電網(wǎng)比較薄弱，電源組織也比較困難，限制了送電能力的提升。

二是整體可再生能源占比超過50%，但南高北低特點明顯。全國直流特高壓可再生能源電力占比達到58.7%，高于《2030年前碳達峰行動方案》等文件中“新建通道可再生能源電量比例原則上不低于50%”的要求，但主要貢獻來自于南方8條直流和青豫直流，可再生能源電力占比接近100%，因為送端電源基本為水電，而水電具有較強的調(diào)節(jié)能力和安全支撐能力，能夠?qū)崿F(xiàn)直流系統(tǒng)的安全運行。但此外9條主要輸送風(fēng)光火打捆電力的直流，輸送的可再生能源電量僅有820.7億千瓦時，可再生能源電力占比平均值僅29%（遠低于50%的要求），其中絕大部分應(yīng)該為新能源。根據(jù)以上數(shù)據(jù)估計2021年通過直流特高壓跨區(qū)輸送的新能源電量不超過900億千瓦時，約占2021年新能源總發(fā)電量的9%。

三、破解新能源遠距離輸送難問題

（一）新能源遠距離輸送難

我國風(fēng)光資源稟賦不均衡的特性，決定了三北地區(qū)新能源大基地建設(shè)是發(fā)展新能源的重要組成，而如何將新能源電力遠距離輸送是制約大基地建設(shè)的最大瓶頸。盡管國家多次提出“風(fēng)光基地+先進煤電+特高壓輸電”為載體的新能源供給消納體系，但當前直流特高壓輸送新能源電力的基本情況，客觀說明了新能源遠距離輸送難的問題。筆者認為有以下幾點原因：

一是新能源間歇性的資源特點使輸電效率降低。新能源發(fā)電具有“靠天吃飯”的特性，同等裝機功率下發(fā)電利用小時數(shù)低，即便實現(xiàn)風(fēng)電、光伏1：1復(fù)用輸電通道，其利用小時數(shù)也僅達到3000小時，新能源電源的低密度特性決定了其輸電效率較低。

二是需要大量火電進行安全支撐，擠占一定的輸電空間。新能源對電力系統(tǒng)不具備主動的安全支撐能力，自身的電壓、頻率耐受性能也較差，特高壓直流運行時也需要堅強的送受端電網(wǎng)提供電壓支撐，以防止直流換向失敗等問題。所以，理想中新能源占電量主體的特高壓送出難以實現(xiàn)，三北地區(qū)新能源基地需要配套較大比例的火電機組，進行風(fēng)光火打捆外送是電力系統(tǒng)安全要求帶來的必然結(jié)果，導(dǎo)致部分輸電空間被火電擠占。

（二）相關(guān)建議

新能源大基地的加快建設(shè)，是完成我國非化石能源發(fā)展目標的重要內(nèi)容，關(guān)系到“雙碳”目標的成敗，而加大新能源電力遠距離輸送，是解決新能源消納問題的關(guān)鍵之一。筆者認為有以下手段：

一是在提升送端功率調(diào)節(jié)能力。新能源功率波動的特點，是導(dǎo)致輸電通道利用率低的“頑疾”，提高直流特高壓利用效率需要在送端對新能源出力進行平滑處理。一方面充分利用風(fēng)、光出力時間差特性，優(yōu)化兩種電源的配置比例；二是按照送端出力曲線配置一定儲能裝置，同時進行煤電靈活性改造與建設(shè)一定比例的光熱電站，提升功率調(diào)整能力。

二是加大柔性直流等新型特高壓技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。柔性直流具有靈活的有功、無功支撐能力，能降低直流系統(tǒng)對送受端電網(wǎng)以及常規(guī)機組的安全依賴，也具備多端直流組網(wǎng)功能，有利于新能源電力的多點組織和匯集，特別適用于偏遠地區(qū)、電網(wǎng)薄弱地區(qū)新能源大基地的外送。隨著柔性直流技術(shù)的進步和成本的下降，將成為提升新能源遠距離外送能力的重要技術(shù)手段。

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