东北拉闸限电 这三点才是真实原因?
东北拉闸限电,这三点才是真实原因:
1、风电骤减,电网频率跌破安全红线
东北此次罕见的居民用电被拉闸背后,是多重因素叠加的结果。其直接原因,是电网运行面临事故风险。
据《辽宁日报》9月26日晚间发布的消息,辽宁省工信厅在当日召开全省电力工作保障会议,会议指出,9月23日至25日,由于风电骤减等原因,电力供应缺口进一步增加至严重级别,辽宁省启动3轮II级(负荷缺口10-20%)有序用电措施,个别时段在实施有序用电措施最大错避峰416.92万千瓦的情况下,电网仍存在供电缺口。
根据《电网调度管理条例》,东北电网调度部门依照有关预案,直接下达指令执行“电网事故拉闸限电”。一份9月23日由国家电网东北电力调度中心签发的东北电网拉闸限电预通知单信息显示,全网频率调整手段已经用尽,鲁固直流送山东、高岭直流送华北线路不具备调减空间,系统频率低于49.8赫兹。根据相关文件规定,为保证电网安全运行,采取事故拉闸限电。
根据这份通知,辽宁、吉林、黑龙江三省预计23日下午16时30分至21时30分需要拉闸限电,被限容量分别44万千瓦、36万千瓦和20万千瓦,合计100万千瓦。
记者从相关人士处确认了通知单的真实性。中国电网正常运行的频率是50赫兹,允许一定范围波动。而49.8赫兹是第一道重要的安全阈值,当电网频率低于49.8赫兹时,需要开启拉闸限电,否则面临更大范围解列崩溃事故风险。
最近的前车之鉴是2019年8月9日下午英国出现的大停电,当时英国电网海上风电和分布式光伏出现大量无序脱网,导致系统频率下降至48.9赫兹,引发系统中低频减载装置动作,切除大量负荷,造成包括伦敦在内的100万电力用户受影响停电。
拉闸限电时,电网调度部门按预先设定的拉闸序位表直接切除10千伏电压等级线路。而10千伏等级的线路往往既接入了工商业负荷,也有居民负荷。因此,居民会在未获通知的情况下被突然停电。
辽宁省工信厅在9月26日的会议中指出,拉闸限电不同于有序用电,是保电网安全的最终手段,用电影响范围扩大到居民和非实施有序用电措施企业。
2、煤电大减,东北电力供应紧张
电网运行风险导致出现拉闸限电是居民意外被停电的直接原因,但如果按照正常的运行流程,缺电事故本不应严重至此。如在同样缺电的广东,近日连续错峰负荷超过2000万千瓦,也没有出现居民用电被临时拉闸的情况。东北限电最终至影响到居民,还有进一步的原因。
出现有序用电乃至拉闸限电,作为电力供应压舱石的煤电出力不足是最根本原因。9月26日吉林省召开全省保电煤供应保温暖过冬保工业运行视频调度会,吉林省常务副省长吴靖平指出,受全国性煤炭紧缺、煤价高企、煤电价格倒挂影响,目前绝大多数省份出现供电紧张局面。而另据《财经》了解,近日用电紧张期间,辽宁的火电出力仅为装机容量的一半左右。
煤电出力困难之外,多个不可忽视的突发因素恶化了东北的电力供需。首先是有序用电没有很好执行。
如辽宁省工信厅会议信息指出,在此次拉闸限电之前,辽宁省9月10日起电力供应压力加大,不能满足所有用电需求,启动有序用电措施,在9月10日至22日,已经启动了9轮有序用电,最大错避峰243.67万千瓦。而23日至25日,最大错避峰416.92万千瓦。
根据发改委发布的《有序用电管理办法》和国家电网发布的《国网有序用电管理办法》,有序用电方案原则上按照先错峰、后避峰、再限电、最后拉路的顺序安排限电措施。优先保障应急指挥、危险生产、重要社会活动场所、基础设施、居民、农业、重点工程企业用电,重点限制违规项目,淘汰类、限制类企业,高耗能、高排放,景观照明用电。
当出现电力缺口时,各级供电企业向本级政府电力运行主管部门提出启动有序用电方案建议,配合政府主管部门发布启动公告。方案实施时,省级电网公司根据供需情况和政府主管部门用电指标下达次日限电指标,发现用户限电措施落实不到位时,向地方政府电力主管部门汇报,促请政府协调用户落实有序用电方案。
有当地电网公司人士表示,拉闸之前有序用电已经执行了十来天,但到后来用户并没有很好执行,也就是没有按照要求停电,电网公司对此没有办法。
也有业内知情人士表示,东北地区在90年代之后已经很久没有出现过大规模的有序用电,地方政府与有序用电企业对此并不重视,应对不足,也有抗拒心理,一开始会执行,后来慢慢用电就回来了;此外,在东北多年并不缺电的背景下,拉闸限电极为罕见,而东北工业负荷并不算高,电网公司经验也不足,导致拉闸操作不够精细。
新能源比例增高也提高了电力系统面临的风险。辽宁省工信厅提及,此次拉闸限电前,出现风电骤降。据记者了解,东北三省风电总装机达到约3500万千瓦,但在9月21日冷空气过后,风电出力出现明显下降,近日限电期间,风电出力远不足装机容量的10%。
这类问题此前已经出现,国家电网调度控制中心党委书记董昱在9月27日电力市场国际峰会上介绍,今年夏季高峰期时,东北3500万千瓦风电装机一度总出力只有3.4万千瓦,虽然是瞬时小概率事件,但电力供应要保证全年随时随刻的稳定供应,矛盾非常突出。
3、燃煤之急
煤炭供应紧张,煤价高企、煤炭价格和电价倒挂是导致当前作为电力系统压舱石的煤电出力不足的根本原因,也直接导致多个省份的电力供应紧张,并有扩大之势,燃煤之急迫在眉睫。
眼下正处于传统用煤淡季,煤价与存煤天数却分别站上历史同期最高点与最低点。动力煤实际市场价目前每吨1600多元,约为2020年初的三倍,远超指数价格;全国重点电厂存煤可用天数则降至10.3天,远低于淡季时20天的红线要求。
东北可能是全国缺煤最为严重的地区之一,东北也由于将限电范围扩大至居民用电被推上风口浪尖。一位煤炭机构资深分析师对记者表示,自2016年开始,在煤炭去产能政策的推动下,东北三省退出了较多煤矿产能,且面临较大的入冬补库需求,主要依赖于蒙东煤矿的调入。
经记者统计,2020年黑龙江、辽宁、吉林原煤产量合计0.93亿吨,较2016年的1.13亿吨下滑约17.7%,东北三省占全国煤炭总产量的比例也由3%下滑至2.4%。
东北三省针对限电问题均已作出回应
9月26日,辽宁召开全省电力保障工作会议要求,各地方电力运行主管部门避免拉闸限电涉及安全生产、民生和重要用户;同一天,吉林全省保电煤供应保温暖过冬保工业运行视频调度会议强调,要全力保障基本民生用电需求,最大可能避免出现拉闸限电情况。
27日,黑龙江省发改委通过官方媒体表示,将优先保障疫情防控、居民生活、关键公共设施、涉及公众利益和国家安全及重要客户的用电需求。
21世纪经济报道新能源课题组
研究员曹恩惠、彭强
特约研究员綦宇
无通知的停水、停电,楼道里的电梯骤然停运……一系列突如其来的变化,让东北的居民从几乎长达十数年的“用电自由”中惊醒。凛冬未至,席卷全国多个省份的“有序用电”,却让人们提前感受到阵阵寒意。
据央视新闻报道,辽阳市委宣传部证实,9月24日该市发生一起重大安全事故。虽然这只是此轮拉闸限电中发生的极端事件,但也折射出供电形势面临较严峻的局面。
今年上半年出现部分省份限电之后,中央层面在七八月份就陆续发出信号,要求各地纠正“运动式减碳”,同时坚决遏制“两高”项目盲目发展。
然而,9月下旬,“限电”仍在各地蔓延,个别地方甚至将限电延伸至居民用电领域。虽然9月29日举行了山西省保供十四省区市四季度煤炭中长期合同对接签订会,但目前来看,10月份的用电压力仍相当大。
在这些现象的背后,有许多待解的疑问:全国各地限电情况究竟严重到何种地步?为何在工业生产淡季还有所加剧?今年以来的限电措施影响到了哪些产业?用电的矛盾为何迟迟无法解决?……
简单将这一轮的“拉闸限电”,归结为“能耗双控要求”甚至“限制低端产能”,都是片面的。要回答这些问题,不仅要剖析国内与国际两个能源供应市场,更要深入到疫情后中国的产业结构中。
21世纪经济报道新能源课题组认为,解决这些问题,需要建立长期更加安全、清洁的能源供给结构、更加市场化的电力交易体系以及推进更加高能效的产业结构调整。
“拉闸限电”缘何突袭
1、电力供应增速不足
今年1-8月,国内电力需求快速增长,国内电力生产和煤炭供应增速,不及需求增速。
国家能源局数据显示,今年1-8月,全 社会 用电量累计达到5.47万亿千瓦时,同比增长13.8%;其中,第二产业用电达到了3.65万亿千瓦时,占总用电量的66%,同比增速达到13.1%。
国家统计局数据显示,今年1-8月,国内发电量5.39万亿千瓦时,同比增长11.3%,而8月电力生产增速已经明显回落。其中,8月份火电同比增长仅为0.3%,水电下降4.7%,风电增长7%,核电增速10.2%。
中国电力企业联合会7月发布报告指出,上半年全国电力供需总体平衡,但局部地区部分时段已经出现电力供应偏紧的现象,1月受寒潮等天气影响,江苏、浙江、安徽等地出现电力缺口,二季度蒙西、广东、云南和广西等地都采取了需求响应和有序用电措施。其中,广东、云南的电力供应尤为紧张。
中电联当时预计,下半年全国电力供需总体仍将保持平衡,但电力供应紧张的情况比上年将增多。
承担电力稳定供应主力的煤电方面,煤炭市场供需紧张、价格暴涨制约着煤电供应。
今年以来,受国内煤炭产能释放幅度有限、进口煤炭增量有限等多重因素的影响,电煤供应持续紧张,下半年煤炭价格一路高涨,煤电企业库存较低,电煤企业的经营压力进一步加大。
国家统计局数据显示,今年1-8月,国内原煤生产量26亿吨,同比增速4.4%,这主要是由于1-2月高增速的带动。自今年3月起,国内原煤月度生产量大多保持同比下滑的趋势,仅在5月和8月有小幅的回升。
目前正处于传统意义上的用煤淡季,但市场却呈现出异常火热的态势。目前,动力煤期货主力合约价格已经突破1300元/吨的大关,实际市场价格约在1600元/吨左右,而往年同期价格不过500-600元/吨。涨幅达300%左右。
高涨的煤价将火电厂迅速推入亏损境地,发电意愿不足。无论是通过长协,还是企业主动降价等手段,一个难以改变的事实是,市场上流通的煤炭已经变少了。
今年夏天以来,高温带来的用电高峰,以及出口强劲(1-8月我们出口总值同比增幅达到23.7%),拉动了工业生产,这些都刺激了用电需求的增长。
2、能耗双控
限电、限产在诸多行业都不罕见。诸如钢铁行业,上半年突飞猛进地生产后,在较大的产量控制压力下,7月开始多地钢铁产业就开始执行限产政策。水泥建材方面,出于环保、用能等因素,一直在进行错峰限产。
但自8月下旬以来,国家发改委点名多个省区能耗双控工作未达标,并进行预警。此后,能耗双控工作紧张的地区,陆续开始在三季度末实施限电限产,试图冲刺完成指标。
目前,能耗双控涉及的主要行业有化工、钢铁、有色、水泥建材、煤电等多个行业,涉及十几个能源消耗较大的省区。
图:各省份上半年能耗双控完成情况
据中金公司研究部测算,上半年能耗强度不达标的省份,合计占到中国工业增加值的70%左右,其中红色预警和黄色预警的省份,分别占比约38%和32%。
但“能耗双控”并不是各地限电拉闸的唯一原因。对于辽宁省、吉林省和黑龙江省来说,用电量增长,电煤紧缺、新能源发电不足等因素,导致当地电力供应不足,因而带动了东北地区大范围的限电停产。
图:各省份能耗双控举措
取暖季即将开始,在传统的消费旺季,煤炭市场供需两侧都没有明显改观的情况下,煤炭市场整体预计仍将维持强势。
限电效应
从工厂停产到电梯停运,“拉闸限电”的影响已经由工业生产渗透到居民生活。一时间,20多家A股相关上市公司纷纷告急,宣布受限电波及。但令人唏嘘的是,本轮限电却一度引发了资本市场的“电力狂欢”。
1、电力市场剧烈波动
由于电力供应吃紧,施行了工业企业的限电限产之后,不少地区的居民用电也都受到了影响。
在国内节能形势较为严峻的地区,出现了严控空调用电,要求优化照明用电的情况。
在东北三省,多地出现未经通知就突发停电的情况,个别地区甚至到了电梯停运、红绿灯停工、停水的地步。工业企业限电限产之余,有地区的商场停业歇业时间提前到了下午4点,楼体亮化全部关闭,晚间路灯都调低了亮度。
今年6月开始,广东、陕西、浙江、广西等地都对当地峰谷电价进行了调整。
但整体上来看,峰谷电价进行的调整一定程度上降低了电网企业的经营成本,也实现了部分电力使用过程中的“削峰填谷”。但对于火力发电企业来说,天然气、煤炭高价带来的高成本,峰谷电价调整仍是杯水车薪。
在工业制造领域,大规模的限电限产持续影响着诸多行业。悖谬的是,供求与价格相互缠绕,某种程度上形成了怪圈。
在光伏产业,能耗双控进一步加剧光伏产业上下游供需不匹配、硅料供不应求的态势,助长了整体价格走高的趋势。下游需求对当前硅料价格的高企起到了支撑作用,能耗双控的推进则对硅料的产出造成了一定程度的影响,进一步限制了供给。
水泥产业方面,由于煤炭价格的走高以及多地限产政策的加持,产品价格短期内出现大幅上涨。而在钢铁产业方面,下半年以来,在限产政策的执行下,钢材价格保持在较高位;在此基础上,多地的能耗双控进一步限制了钢材的产量,增强了减产的预期。
临近传统旺季的末期,钢材市场消费偏弱, 社会 库存保持去化节奏,整体市场呈现供需双弱的格局,减产政策主导市场。钢企的限产直接削弱了铁矿石的市场需求,价格也随之一落千丈。
7月下旬以来,铁矿石价格持续下滑,目前国内铁矿石主力期货价格跌至700元/吨以下,今年5月曾创下1358元/吨的高点。
2、资本市场的“冰与火”
8月初开始,A股电力板块开始持续攀升,7月28日处于1107的低位,到9月28日最高突破1600。同一时期,煤炭开采加工板块也开始显著攀升,8月3日,指数为1498.48,到9月16日最高涨至2483.68,近期已经回落至2100左右。
各行业的数十家上市公司纷纷公告停产、限产消息。据21世纪经济报道新能源课题组不完全统计,截至9月27日,已有23家上市公司发布了限电停产相关公告。最先宣布受到影响的,是广西的陶瓷生产企业蒙娜丽莎(002918.SZ)。
图:部分上市公司受双限影响一览
9月14日,蒙娜丽莎宣布,控股子公司桂蒙公司6条生产线、合计15万平方米/日的建筑陶瓷产能被迫停产,剩余的一条生产线(产能2.5万平方米/日建筑陶瓷)也处于低负荷非正常运行状态,并面临停产风险;公司原计划下半年启动的4条生产线也可能无法如期建设和投产。
此后,帝欧家居(002798.SZ)、晨化股份(300610.SZ)、中农联合(003042.SZ)、优彩资源(002998.SZ)、利民股份(002734.SZ)、润丰股份(301035.SZ)等多家上市公司均表示,受限电影响,生产将分别受到不同程度的影响。
随着限电范围不断扩大,9月27日,有多达10家上市公司发布了限电影响公告;其中,桃李面包(603866.SH)的停产消息甚至冲上了热搜。
据披露,桃李面包旗下位于江苏、广东、吉林、辽宁、山东、天津、黑龙江的9家全资子公司都接到了当地政府的限电通知,分别进行限电甚至是停产。
中金公司研报指出,从具体行业来看,受到能耗双控政策影响较大的行业包括但不限于钢铁、电解铝、水泥、化工化纤四大行业,这些行业的主要特征是高耗电+高碳排,采取的措施包括直接停产、削减产能(20%-90%不等)、错峰生产、分时段限电、削减用电优惠等。
全球“昂贵的冬天”
这一轮的“限电”绝不只发生在中国。事实上,全球正迎来“昂贵的冬天”。
近些年来,各主要经济体大都在推进能源结构转型。但当欧美地区这方面工作取得进展时,阵痛亦相随而至。
1、欧美煤炭、天然气价格暴涨,电价飞升
Wind提供的数据显示,最近一年内,国际动力煤价格已经增长数倍。截至9月24日,欧洲ARA港、南非理查德RB、澳大利亚纽卡斯尔NEWC动力煤的现货价格分别为185.68美元/吨、161.15美元/吨、188.72美元/吨,较一年前分别增长249.68%、172.90%、215.37%。
与此同时,欧美天然气价格正不断刷新 历史 新高。截至9月24日,欧洲天然气期货价格已从2020年5月的每兆瓦时8英镑一度飙升至200英镑左右,涨幅接近25倍。9月27日,美国NYMEX10月天然气期货收涨11.01%,报5.7060美元/百万英热单位,刷新2014年2月以来新高;ICE英国天然气期货收涨8.20%,报190.39便士/千卡,盘中最高触及193.23便士,逼近9月15日录得的 历史 最高位。
随着煤炭、天然气价格暴涨,欧美国家电价也进入上涨的快车道。根据美国能源信息署(EIA)的数据,仅截至7月,意大利、西班牙、德国、法国电价,分别较一年前大幅上涨166%、167%、170%、134%;同期,美国居民用电高达13.9美分/度,创 历史 新高。
对于天然气价格走势,高盛分析师 Samantha Dart表示,如果欧洲的冬天比预期的要冷,那么欧洲可能需要与亚洲竞争液化天然气供应。其预计,今年年底与明年年初可能会迎来进一步上涨,因为今年的冬季温度较以往更为寒冷。
这反过来又会影响包括中国在内的亚洲油气市场供应与价格。
2、欧美能源结构稳定性遭遇挑战
在全球范围内的低碳行动下,火电被走在环保前列的欧洲逐渐弃用。例如,在西班牙、英国,火电占比仅为4%和2%。这与近些年来欧美不断推动能源结构转型有关。
根据BP发布的《世界能源统计年鉴》,最近两年,欧美等国已经较大幅度提升其能源结构的绿色程度。例如,欧洲地区,其整体电力结构已经形成核能、可再生能源、天然气发电占比居前三的格局。此外,美国能源信息署(EIA)的数据也显示,2020年,欧洲(含英国)的可再生能源发展占比(包括水电)已经接近40%,天然气发电占比约20%,而煤炭发电占比已经低于15%。
然而,今年受极端高压、大面积干旱等极端天气侵袭,欧洲大力发展的风力与水力发电量在年内骤降。在欧洲,截至今年7月份,其风力发电占比从年初的17%降至不足11%。且在今年6月份,欧洲地区整体的风力发电占比一度跌破9%,几乎回到了2019年同期水平。
外界普遍将本轮欧美国家的“电荒”原因,归结为极端气候导致部分可再生能源发电“停摆”。于是,此消彼长之下,天然气、火电需求激增。国际能源署(IEA)发布的三季度能源报告显示,今年全球天然气需求将增加3.2%,且未来几年还将持续增加。
然而,一个客观事实是,疫情前后,全球范围内的油气勘采热情不断冷却,产能储备下行。据中国石油经济技术研究院发布的《2020年国内外油气行业发展报告》显示,去年全球共获得179个油气发现,新发现油气储量19.5亿吨油当量,同比大幅下降30%;天然气新增储量同比下降43%,全球天然气产量仅为4万亿立方米,同比下降3.6%。
随着可再生能源的供给波动,欧洲地区对天然气的依赖性增强。截至目前,美国、俄罗斯是欧洲天然气主要的出口国。但如今,这两大出口国正在下调产量预期。8月底,美国因飓风“艾达”导致天然气出口重创;俄罗斯近日预计2021年天然气产量为758.8亿立方米,同时将2022年天然气产量预测下调。
须高度重视供给端
事实上,无论是欧美,还是中国,当前共同面临的问题在于电力供给端上的不足。尽管在分析本轮国内多地出现电力缺口时,不可避免地会谈及疫情以来我国 社会 生产用电需求增速提升。但业内人士亦指出,在全年用电增速高达8.5%的2018年,并未出现大规模限电的现象。
1、煤炭供应偏紧
作为一个“富煤、少气、贫油”的国家,虽然近些年来我国正在不断加大能源结构转型,但在当前的电力结构中,火电依旧是最核心的供电来源。
《BP世界能源统计年鉴》2021年版的数据显示,去年我国的电力结构中,煤炭发电量占比为63%,较2018年和2019年分别下降15个百分点和2个百分点;水电为第二大发电能源,发电量占比为17%;风电、光伏为代表的可再生能源发电量占比已经提升至11%,较2018年和2019年分别增加了9.7个百分点、1.1个百分点。此外,核能、天然气最近两年维持着较为稳定的发电占比,2020年的比例分别为4.7%、3.2%。
现阶段的电力结构,决定着当下煤炭供给依旧是电力供给侧的核心。
国家统计局日前发布的数据显示,今年1至8月份,我国生产原煤25.97亿吨,同比增长4.4%;进口煤炭1.98亿吨,同比下降10.3%。其中,8月份,生产原煤3.35亿吨,同比增速由上月下降3.3%转为增长0.8%;进口煤炭2805万吨,同比增长35.8%。
国家统计局的数据显示,国内煤炭生产和进口量自8月份开始有所好转。不过,煤炭产量的释放还需要一个过程。
不可否认的是,近些年来我国煤炭产能正处于下行周期。尤其是今年7月份以来,国内煤炭供需错配的情况愈发严重。
在需求端,随着疫后经济的复苏,我国工业生产显示出强劲的发展势头。国家统计局数据显示,今年上半年,我国规模以上工业增加值增幅和产能利用率均高于往年同期。此外,电力需求向好,1-8月份全 社会 累计用电量同比上升13.8%。其中,占全 社会 用电量2/3的第二产业用电量增长了13.1%,是推动全 社会 用电量高增长的核心原因。
而在供给端,一方面,国内煤炭产能正处于周期下行的背景中,且另一方面,受国际关系与海外疫情的影响,我国今年从蒙古、澳大利亚的煤炭进口量有所减少。多种因素叠加之下,目前国内煤炭库存遭遇一定的压力。
Wind数据显示,在主要港口方面,秦皇岛港煤炭库存整体下滑,9月上旬日库存量一度低至352万吨;全国重点电厂煤炭库存量今年以来更是持续下滑,8月份的库存量已经降至4890万吨。
2、水力发电量下滑
在目前我国的电力结构中,水电依旧是第二大电力能源。但今年以来,水力发电量增速下滑。
国家统计局的数据显示。今年1至8月份,我国规模以上水力发电量约为7617.1亿千瓦时,同比降低1%。其中,发电量占比较少的华北、东北和华东地区,保持了水力发电的增长,而中南、西南和西北地区主要水力发电省份却呈现发电量下降。
受干旱天气等气候影响,中南地区、西南地区、西北地区今年1至8月份的水力发电量分别为1818亿千瓦时、4482.9亿千瓦时、775.1亿千瓦时。其中的重点水力发电省份发电量均萎缩:湖北省水力发电量966.7亿千瓦时,同比降低5.8%;广西壮族自治区水力发电量342.6亿千瓦时,同比降低2.3%;四川省水力发电量1983.9亿千瓦时,同比降低4.6%。
值得一提的是,自2015年以来,我国水力发电新增装机量整体处于下滑趋势。2020年,我国水力发电新增数倍容量为1323万千瓦,同比增长217.3%。不过,这一高增长的背后得益于总装机1020万千瓦的金沙江乌东德水电站首批机组投产发电。
3、风电、光伏等新能源尚未堪大任
随着双碳目标的推动,风电、光伏等新能源产能正不断扩大,发电量占比持续提升。国家能源局的数据显示,2020年,我国风电、光伏累计发电量占比同比提升0.9个百分点至9.5%,占全 社会 用电量比重在9.6%左右。国家能源局制定的目标是,2021年风电、光伏发电量占全 社会 用电量的比重达要到11%左右,2025年达到16.5%左右。
整体来看,随着光伏、风电发电量占比的提升,不少风光资源丰富的省份也开始倚重风电、光伏。但在今年极端天气多发的年份,风电、光伏发电的稳定性遭遇挑战。
东北此次罕见的居民用电被拉闸背后,风电骤减也被认为是原因之一。据《辽宁日报》消息,辽宁省工信厅9月26日召开的全省电力工作保障会议指出,9月23日至25日,由于风电骤减等原因,电力供应缺口进一步增加至严重级别。
国泰君安认为,“从我国目前的发电结构来看,对于火电的依赖依然较为严重,风电和光伏未能贡献出应有的产出。”该机构分析称,虽然我国目前的风电和光伏装机占比已达到24%,但目前产出仅占发电量的10%左右,说明我国对于火电的依赖较为严重,风电和光伏的装机量和其发电量不成比例,未能贡献出应有的产出。从发电增速来看,风电产出大幅提升,累计同比达到44.7%,而光伏发电的增速依然相对较低,仅9.7%,相反,装机占比不断下降的火电增速反而达到了16.1%。这表明发电结构的不成比例也存在趋势性特征,对于整体的电力供给造成了较大的挑战。
值得一提的是,受自然环境影响较大的风电、光伏,在大规模发展过程中,其上网的稳定性一直是关键问题。为此,与新能源发电密切相关的储能、特高压技术的研究有待提升,以消除新能源的快速发展和配套基建不匹配的矛盾。
能源结构“跳闸”反思
近十年来,国内已经先后三次出现规模性的地方限电现象。
2010年,即“十一五”收官之年,多个省份在能耗强度目标的约束下,于5月份开始实施“拉闸限电”,随后因影响经济生产秩序,当年10月份基本被叫停。
2020年四季度,浙江、湖南、江西、内蒙古先后出台限电措施,应对阶段性供电不足。
这次始于2021年5月份,并在持续发酵的第三次限电潮,其影响目前仍然在扩大。
与此前两轮不同,本轮限电发生的原因,直指当前能源结构本身的“跳闸”现象。
我国正迎来能源结构转型的“快步走”时期,在电力体系的重构过程中,从传统能源向清洁能源平稳过渡时,缓解“电荒”、防止拉闸限电,需要着重注意以下几个问题。
1、未来几年仍需稳住火电供应
本轮限电的关键因素在于供给端,而未来几年我国 社会 用电量需求仍将保持一定的增速。
由全球能源互联网发展合作组织发布的《中国2030年能源电力发展规划研究及2060年展望》预测:2025年、2030年,我国 社会 用电量由2020年的7.5万亿千瓦时增长至9.2万亿、10.7万亿千瓦时。该报告进一步测算了需求增速——2020年至2025年,我国 社会 用电量年均增速约4.2%;2025年至2030年,用电量年均增速约3%;2030年至2050年、2050年至2060年,用电量年均增速将下降至2%、0.6%。
在此基础上,国泰君安测算,未来随着碳中和对于煤炭产能的限制,以及火电新增装机增速的下降,火力发电量增速将从2021年的5.6%降至2025年的1.3%;风电和光伏的新增装机不断提升,其每年的发电增速将维持在10%以上。
然而,在这样一个电力结构转换中,我国电力供应增速将持续低于电力需求增速,存在一定的供需缺口。而在整个转换过程中,火电供应的稳定性也将关系到电力结构在未来几年的平稳过渡。
2、避免“一刀切”式减碳
本轮拉闸限电,被置于一个较大的背景:“能耗双控目标考核”。不少地方为完成双控考核而拉闸限电。有的地方因为被约谈,而连夜开会“统一安排”拉闸限电。然而,“能耗双控目标考核”并不是此轮拉闸限电的根本原因。
“能耗双控”是执行多年的老政策。从2006年开始,我国将能耗强度作为约束性指标,2011年开始实施能耗双控考核。其中,“十二五”规划在把单位GDP能耗降低作为约束性指标的同时,提出合理控制能源消费总量的要求;“十三五”规划提出,到2020年,单位GDP能源消耗比2015年降低15%,能源消费总量低于50亿吨标准煤的目标。
如前文所言,2010年“十一五”收官之年,我国也出现多个省份在能耗强度目标约束下“拉闸限电”的现象。其结果,最终导致 社会 生产经济秩序受到影响,此为前车之鉴。
尽管“能耗双控”是刚性要求,减碳是大势所趋,但“运动式”减碳,对经济和 社会 生活的伤害巨大,甚至得不偿失。
值得注意的是,针对碳达峰工作的一些偏差,中共中央政治局7月30日的会议已作出明确表态。会议要求,要统筹有序做好碳达峰、碳中和工作,尽快出台2030年前碳达峰行动方案,坚持全国一盘棋,纠正运动式“减碳”,先立后破,坚决遏制“两高”项目盲目发展,做好电力迎峰度夏保障工作。
3、重构电力体系谨防激进思维
当前,在“双碳”目标的指导下,我国电力结构正在进行积极转型。《BP世界能源统计年鉴》2021版的数据显示,从2009年至2020年,我国电力结构正在发生显著变化——2009年,我国煤炭发电量占比为78%,水电占比17%,风电、光伏等可再生能源发电占比为1.3%;2020年,煤炭发电占比降至63%,风电、光伏等可再生能源发电占比升至11%,水电占比保持不变。
这组数据的变化显示,过往十年间,煤炭和可再生能源发电占比主导着电力结构调整过程中的“此消彼长”。
然而,一个现实的问题是,在当前电力结构转型中,我们依然需要正视火电的地位。
Wind数据显示,2020年,我国发电装机结构占比为火电56.6%、风电和光伏24%。但显然,火电56.6%的装机占比对应着63%的发电量,风电、光伏合计24%的装机占比仅对应着11%的发电量。这意味着,在当前我国大力发展新能源的同时,新能源发电还不能承担起当前电力结构供应的主导型重任。
4、加快发展储能、特高压技术
值得肯定的是,经过数十年的发展,我国风电、光伏发电技术成本已经大幅下降,平价上网时代渐行渐近。
无论是从资源获取还是发电潜力上看,新能源将是未来主导世界能源结构的不二之选。但随着发电装机量的提升,如何保持新能源发电稳定上网,避免无序脱网的现象,亦是在大力发展新能源时需要共同解决的问题。
实际上,这方面已有前车之鉴。2019年8月9日,英国电网发生大停电事故,集中于英格兰与威尔士地区,约有100万人受到停电影响。数据显示,2019年,英国风电、光伏等可再生能源发电占比已经升至35%。而此次事故起因,便是英国电网海上风电和分布式光伏出现大量无序脱网,导致系统频率下降至48.9赫兹,引发系统中低频减载装置动作,切除大量负荷。据当时资料,事故发时,英国风电渗透率已达到34.71%。在本次大停电中,抽蓄机组及时增加出力,阻止了事故进一步扩大。
从英国电网停电事故中,我们不难发现,风电、光伏发电存在随机性风险,即受天气、气候影响较大。
国泰君安指出,储能技术能有效调节新能源发电引起的电网电压、频率及相位的变化,在很大程度上解决了新能源发电的随机性、波动性问题,可以实现新能源发电的平滑输出;此外,特高压技术可以将富集区资源运送到负荷中心,解决资源与负荷的区域错位问题。因此,储能和特高压技术值得大力发展。
参考文献:
1、《供给才是主导本轮“电荒”的原因——能源与能耗观察系列之二》,国君宏观研究;
2、《中国2030年能源电力发展规划研究及2060年展望》,全球能源互联网发展合作组织;
3、《限电限产下的传导路径》,中金公司;
4、《能耗双控、限产限电的宏观分析与展望》,中信证券;
5、《东北拉闸限电与能耗双控无关,这三点才是真实原因》,《 财经 》杂志;
6、《英国“2019•8•9”大停电事故分析报告》,《电力之窗》;
7、《BP世界能源统计年鉴》2021年版,BP;
8、《减产主导市场 下周钢价高位盘整》,兰格钢铁;
9、《2021年上半年全国电力供需形势分析预测报告》,中国电力企业联合会。
什么是频率电压紧急控制装置
用于电网频率电压异常需要紧急控制的场合,如低频低压减载或高频切机等。还可作为一个终端执行装置,执行远方跳闸命令或区域稳定控制系统送来的切负荷、切机命令。该装置结构紧凑,采用模块化设计、通用性强,可以适用于电网电压频率紧急控制、系统解列、切机切负荷等场合。该装置同时测量同一系统两段母线电压,低频与低压减载各设7轮,基本配置可直接切除45回负荷线路。
主要特点
1、低频减载与低压减载分别设置了5个基本轮和2个特殊轮,装置的36组跳闸出 口可通过软件灵活地设定到相应的轮次。
2、装置采用整体面板、全封闭机箱,装置采用双CPU结构,强弱电严格分离,舍弃传 统的背板配线方式;同时在软件设计上采取了有效的抗干扰措施。因此装置具有很强的抗干扰和抗电磁辐射的能力。
3、完善的事件记录报文处理,可保存最新128次动作报告,24次故障录波报告。
4、友好的人机界面、汉字显示、中文报告打印。
5、灵活的通信方式,配置有RS-485通信接口(可选双绞线、光纤引出)或以太网接口。
6、对厂站监控系统通信支持电力行业标准DL/T667-1999(IEC60870-5-103标准)的通 信规约。
7、模块化结构,硬件、软件扩充灵活。
主要功能
★减载功能
当地5轮低频低压减载的判别及出口;具有滑差加速、滑差闭锁功能。
★切机功能
当地3轮高频切机
★远方功能
具有通信接口或远方跳闸接点输入,可执行远方跳闸命令或减载命令
★测量功能
可同时测量两段母线或两条联络线的电压、电流、功率、频率、功率方向等,作为判别的依据;测量16条低压线路的功率,作为减载量的依据
★选线功能
需要切机切负荷时,根据整定值依负荷大小及其重要性实时选线切除。
★多种出口配置
不同规模的厂站可选择最合适的装置。根据可自由整定的出口路数多少,该装置又分C型(可达30路)、A型(16路)和L型(5路),可在不同规模的厂站使用。
1、绝缘阻抗低
使用排除法。把逆变器输入侧的组串全部拔下,然后逐一接上,利用逆变器开机检测绝缘阻抗的功能,检测问题组串,找到问题组串后重点检查直流接头是否有水浸短接支架或者烧熔短接支架,另外还可以检查组件本身是否在边缘地方有黑斑烧毁导致组件通过边框漏电到地网。
2、母线电压低
如果出现在早/晚时段,则为正常问题,因为逆变器在尝试极限发电条件。如果出现在正常白天,检测方法依然为排除法,检测方法与1项相同。
3、漏电流故障
这类问题根本原因就是安装质量问题,选择错误的安装地点与低质量的设备引起。故障点有很多:低质量的直流接头,低质量的组件,组件安装高度不合格,并网设备质量低或进水漏电,一但出现类似问题,可以通过在洒粉找出**点并做好绝缘工作解决问题,如果是材料本省问题则只能更换材料。
4、直流过压保护
随着组件追求高效率工艺改进,功率等级不断更新上升,同时组件开路电压与工作电压也在上涨,设计阶段必须考虑温度系数问题,避免低温情况出现过压导致设备硬损坏。
5、逆变器开机无响应
请确保直流输入线路没有接反,一般直流接头有防呆效果,但是压线端子没有防呆效果,仔细阅读逆变器说明书确保正负极后再压接是很重要的。逆变器内置反接短路保护,在恢复正常接线后正常启动。
在11月5日由北极星电力网联合上海电力大学主办的“2020年中国风电产业发展大会中”,多位嘉宾表示:十四五规划建议的发布,意味着在我国低碳发展战略与转型背景下,新能源产业发展正在呈现出清晰的趋势。
·可再生能源产业发展逻辑面临转变
进入风电全面平价发展阶段,业内会发现以往我们热议的电价、补贴、年度建设规模等传统政策机制不再成为新能源行业发展的客观约束。在2030年能源消费和2060年“碳中和”目标下,我国会走一个什么样的碳减排路径?
对于碳减排路径的 探索 ,或者说作为重要支撑的可再生能源应该以哪些总量目标作为指引,首先要对我国的能源消费的目标有一定的认识。考虑新冠疫情给短期经济发展带来冲击,“十四五”我国经济年均增速5.5%,预计到2025年,全 社会 用电量在9 9.5万亿千瓦时之间,年均增速4% 4.5%。到2025年,预期全部非化石能源占一次能源消费比重达到19-20%左右(55-56亿吨标准煤)。
可以说,可再生能源电力已经成为我国碳减排路径上至关重要的支撑性力量,在“30·60碳中和”目标下,可再生能源发展将成为刚性需求,未来新能源行业不再仅是补充和替代,而将成为能源供给侧的主力,在中短期内都是一个具备很大确定性的市场。
在新时期的规划目标下,国家发展和改革委员会能源研究所主任陶冶强调,可再生能源的发展思路应该从以下几个方面随之转变:
从发展理念上,“十三五”能源规划注重环境保护,“十四五”能源规划注重生态保护,重点考虑碳减排问题
从发展思路上,“十三五”注重能源数量保障,“十四五”则更加注重能源的质量提升
在时间维度上,“十三五”注重5年发展,“十四五”注重更长远发展。需要注意的是,“十四五”能源规划是开启能源高质量发展的第一个五年计划,不但要解决“十四五”期间能源如何清洁低碳、安全高效发展的问题,还要为2035年、2050年的长期发展找准方向
从产业空间来看,“十三五”期间注重能源自身发展,“十四五”将注重能源全产业链发展而从发展实质上来看,“十三五”期间产业偏重生产力发展,“十四五”则将偏重生产关系调整。
·综合能源基地模式是重要趋势
在风电平价上网的过程中,主要制约因素在于政策约束、技术进步、消纳空间以及建设成本四个方面。其中,水风光储一体化发展将是未来重要的趋势之一,也是未来降低大基地度电成本的一种有效方式。这一点与发改委《“风光水火储一体化”“源网荷储一体化”发展征求意见稿》相契合。“风光水火储一体化”建设更加侧重电源基地开发,其在强化电源侧灵活调节作用、优化各类电源规模配比、确保电源基地送电可持续性方面更具优势。
电力规划设计总院能源研究所副所长徐东杰也持有同样的观点,他认为,未来大型基地的开发将呈现“综合能源基地”的发展趋势,积极打造水能、可再生能源、储能的一体化互补基地将是未来趋势。
同时,在电力市场中,度电成本将成为决定报价的关键指标,较低的度电成本在电力市场中将具有更大的盈利空间。“十三五”期间,我国风电建设成本快速下降,2019年我国陆上风电单位千瓦建设成本较2011年下降了27%,达到6500元/kW。成本的下降主要在于自身技术水平的不断提升,以及陆上大基地开发模式的发展、大兆瓦风机技术的革新。
徐东杰提出建议表示,后补贴时代风电应以降低度电成本为目标优化全生命周期管控。建议风电企业进一步开展精细化管理,在开发、设计、建设、运行等全生命周期各环节共同发力,以降低度电成本为目标优化管控全生命周期各环节,风电规划更加注重在电力市场背景下进行。
·新能源并网技术仍需创新
高比例新能源是未来电力系统的发展趋势,预计到2030年,新能源装机占比将达38%,超过煤电成为我国装机第一大电源。但近年来,不管国内还是国外均发生过因新能源占比高、系统频率和电压支撑能力不足而引发脱网、停电事故,这些事故暴露出大规模新能源的稳态电压控制系统缺失和风电机组低/高电压穿越能力的不足。
以英国2019年“8.9”大停电为例。英国是典型高比例新能源电网,风电和光伏装机占比40%,事故发生时,机组脱网207万千瓦(占比7%),其中风电和光伏脱网规模占70%,损失负荷93万千瓦。而其新能源机组不具备惯量和一次调频能力是触发低频减载的主要原因。
通过对连锁脱网过程进行深入分析,国网冀北电科院新能源所所长刘辉指出,在稳态调压方面,构建大规模风电汇集系统无功电压多层级控制技术体系、大规模风电汇集系统无功电压协调控制技术与系统,以及开发基于RTDS/RT-Lab的无功设备与AVC系统测试平台,是缓解大规模风电汇集地区无功电压运行存在的问题的有效手段。
在主动调频/调压方面,虚拟同步发电机技术是关键。
虚拟同步发电机技术是使新能源由“被动调节”转为“主动支撑”的新一代新能源发电技术,使之具备惯量支撑、一次调频和主动调压等主动支撑电网的能力。在 探索 过程中,冀北电科院自主研制了世界最大容量的2MW风电虚拟同步机、储能直流升压并联接入的30~500kW系列光伏虚拟同步机,一次调频响应时间分别小于5s和1s,显著优于常规同步机组。同时,还依托国家风光储输示范工程,建成了世界首座百兆瓦级多类型虚拟同步发电机电站。
未来,随着风电机组高电压穿越、风电机组侧次同步谐振抑制等技术的不断完善与普及,再辅以储能装置对输出功率的控制,不断革新发展的技术将对改善发电质量、解决风电并网难题起到愈加重要的作用。