今年是“十四五”規劃的收官之年,也是全面深化改革縱深推進之年,在更加錯綜復雜的國際國內環境下,我國電力工業取得了長足的進展,在最大用電負荷、電源裝機規模等方面大幅增長。當前正值“十五五”電力發展規劃啟動之際,本文系統總結“十四五”電力規劃完成情況,分析電力行業發展新趨勢、新動向,提出有關“十五五”電力規劃的若干思考。
一、“十四五”電力規劃主要目標完成情況
從“十四五”時期電力規劃目標的完成情況可以看出,電力發展主要呈現出以下四個特點。
一是我國全社會用電量增速超規劃目標,但用電負荷低于全國最高電力負荷增速。根據國家能源局《“十四五”現代能源體系規劃》和中電聯《電力行業“十四五”發展規劃研究》,到2025年,全社會用電量將達到9.5萬億千瓦時,規劃年均增長率為4.8%。實際上,我國2024年全社會用電量已達到9.85萬億千瓦時,且根據中電聯《2024~2025年度全國電力供需形勢分析預測報告》,2025年,我國全社會用電量將達到10.4萬億千瓦時,已高于“十四五”規劃目標,年均增速為6.3%。從全國最高電力負荷來看,“十四五”以來年均增長都在8000萬千瓦以上,今年以來,全國最高電力負荷首次突破14億千瓦,達到14.5億千瓦,按此速度預計2025年我國最高電力負荷將達到15.3億千瓦,“十四五”年均增速為7.3%,高于用電量規劃平均增速2.5個百分點,高于用電量實際平均增速1個百分點。
二是可再生能源裝機增長迅速,但消納率呈下降趨勢。中電聯“十四五”規劃目標中風電和太陽能裝機容量為7.8億千瓦。截至2024年底,我國太陽能和風電裝機已達到14.07億千瓦,不僅大大超出了原定的“十四五”規劃目標,還提前6年實現了中國在聯合國氣候雄心峰會上所承諾的“到2030年中國風電、太陽能發電總裝機容量達到12億千瓦以上”的目標。新能源消納率方面,國家發改委、國家能源局2018年印發《清潔能源消納行動計劃(2018~2020年)》(發改能源規〔2018〕1575號),明確要求到2020年風電、光伏利用率要高于95%。然而,由于新能源占比持續提升,電力電量實時平衡難度加大,安全問題不容忽視,新能源消納面臨的挑戰越來越大。國務院去年印發《2024~2025年節能降碳行動方案》中,明確提出資源條件較好地區的新能源利用率可降低至90%,這是隨著新能源裝機快速增長對消納率進行的科學調整。
三是煤電裝機增長“止跌回升”,但距離規劃目標仍有差距。“十四五”規劃中煤電裝機容量的最初目標是12.5億千瓦。但隨著新型電力系統建設推進,電力系統中需要足夠的有效容量進行支撐這一觀點已成為行業共識。黨的二十大強調先立后破、守住能源安全底線,2024年全國兩會政府工作報告提出發揮煤電兜底保障作用。2022年8月,國家發改委提出了煤電“三個8000萬”目標,要求2022年、2023年煤電各開工8000萬千瓦、兩年投產8000萬千瓦,并將“十四五”煤電發展目標從12.5億千瓦調增到13.6億千瓦。截至2024年底,煤電裝機容量達到11.9億千瓦,距離調整后的規劃目標還有2億千瓦的距離。隨著煤電項目相繼開工投產,各地電力可靠性指標上升趨勢明顯。
四是新型儲能作為新興主體取得大發展,但與大電網供電可靠性要求相比仍缺少成本競爭力。2021年,國家發改委、國家能源局印發《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》(發改能源規〔2021〕1051號)提出,到2025年,新型儲能裝機規模要達到3000萬千瓦以上。隨著鋰離子電池成本大幅下降,2小時儲能系統平均單價從2023年初的1500元/千瓦時左右降至900元/千瓦時以下,下降幅度為40%。電化學儲能投資成本持續降低,在強制配儲政策和市場價格信號的雙重激勵下,新型儲能發展迎來“井噴”。據中電聯統計,截至2024年底,我國已建成投運新型儲能項目累計裝機達7376萬千瓦/1.68億千瓦時,平均儲能時長約2.3小時,裝機規模約為“十三五”末的20倍,較2023年底增長130%。但是,新型儲能本質上是代替大電網為電力系統提供可靠供電,如果按照電網目前依靠連續輸出電源得到的可靠性標準來計算,不具備連續輸出頂峰能力的新型儲能成本將會顯著提高,現階段還不具備跟大電網競爭的能力。
二、“十五五”電力發展新趨勢
“十五五”時期是我國電力體制改革突破期、新型電力系統建設關鍵期、“雙碳”目標實現攻堅期,我國電力工業發展在硬件設施和軟件管理機制上都將發生前所未有的改變,因此“十五五”電力發展將呈現三大特征。
一是煤電裝機容量持續增長將與最大負荷增長掛鉤。未來電力行業還要承接交通、建筑、工業等領域轉移的能源消耗,用電量仍有剛性增長動力。同時,數字經濟推動我國服務業用電快速增長,且居民負荷增加也會進一步提速。如果按5%的年均增長預測,到2030年全國最大用電負荷將達到20億千瓦左右,而在保持停電期望指標不進一步上升的前提下,煤電是目前我國最經濟最有效的容量提供者,也是電力系統可靠性的提供者。因此,“十五五”期間,煤電裝機增長將與電量增長脫鉤,而與最大負荷增長線性相關。考慮到網絡約束、機組檢修等因素,華北、東北、西北、華中、華東、南方六大區域電網火電(含煤電)裝機容量應與最大負荷相當,才能保證電力供應整體安全。通過初步測算,按照我國各類型電源的規劃裝機容量,在考慮其有效容量折算以及系統合理備用后,煤電機組每年需增加7000萬千瓦左右才能維持現有電力系統的可靠性。因此,從這一角度來看,未來一段時期,我國煤電裝機仍會伴隨最大負荷增長而增長。
二是可再生能源裝機持續增長將與非化石消費比重掛鉤。根據國務院印發的《2030年前碳達峰行動方案》,2025年和2030年非化石能源消費比重分別要達到20%和25%左右。截至2024年底,我國非化石能源消費比重為19.7%,距離“十四五”目標還差0.3%。盡管我國新能源裝機容量目標已在“十四五”時期完成,但是近年來全社會用電量超預期增長,具有調節兜底功能的火電裝機投產容量被大量用于彌補電量缺口,這使得要達到2030年非化石能源消費比重目標面臨挑戰。因此,可以預計在用電量增速達到預期的情況下,可再生能源裝機的繼續增長主要為滿足非化石能源消費比重要求。據初步測算,如按供電煤耗290克/千瓦時測算,從現在起到2030年,風電、光伏裝機仍需要年增約1~2億千瓦左右才能滿足碳達峰目標。
三是調節能力建設中的不連續電源出現激烈競爭。伴隨新能源裝機的快速增長,要保障其消納率維持現有水平,“十五五”時期,電力系統調節能力仍需持續增強。除火電機組外,抽蓄、新型儲能都具有靈活調節能力。那么到底應該優先發展抽蓄還是新型儲能呢?這主要取決于經濟性。2024年6月,水電水利規劃設計總院發布的《中國可再生能源工程造價管理報告2023年度》顯示,“十二五”以來抽蓄電站項目平均造價集中分布在5000~7000元/千瓦。隨著鋰電池成本大幅下降,抽蓄與長時儲能功能相近,但其建設周期、廠址選擇和成本方面都沒有明顯優勢,抽蓄建設風險進一步加大。
三、“十五五”電力規劃必須考慮的關鍵問題
改革開放以來,我國電力工業取得了舉世矚目的成就,實現了從追趕到超越的目標,建成了世界上體量最大的單一國別電力系統,為我國經濟的跨越式發展提供了可靠的電力保障。面對能源轉型,我們與其他國家一樣站在了新的起點,不再有任何成功經驗可以參考,如何在安全、綠色和經濟“不可能三角”中尋求最優解,并不是一個簡單的問題,未知的技術路線需要我們做出選擇。
電力系統的運行要遵循最基本的物理定律,電力系統的規劃也應當從科學系統的角度開展,“水多了加面,面多了加水”注定會造成全社會資源的浪費。身處體制機制的巨變之中,面對運行方式更加復雜的新型電力系統,“十五五”電力規劃需要著重考慮以下三方面關鍵問題。
一是以最大負荷增長預期作為確定煤電規劃目標的依據。煤電裝機容量的增長與碳排放增長并無必然聯系。“十四五”煤電碳排放量的增加來自電量的超預期增漲,而非單方面的煤電機組裝機容量的增長。隨著新能源大規模接入電網,“十五五”煤電功能將進一步從提供電量為主體、帶基礎負荷運行,加快轉變為電力和系統調節服務的提供者,煤電裝機容量增長將為保障系統可靠性,也就是為降低停電期望指標服務。因此,為保障電力系統安全可靠運行,需要保持與最大負荷相當的火電機組裝機容量。這不僅是指煤電要滿足全國最大負荷的增長,同時由于電網約束,還需要考慮各個地區是否有足夠的有效容量支撐(合理備用)。近年來,我們可以清晰感受到,在新能源占比較高的西北部地區,受直流輸電不能頻繁變換功率影響,西北地區反而成為了局部時段電力供應最緊張的地區,這充分說明了有足夠的有效容量對于地區電力供應安全的重要性。
二是以經濟承受能力作為可再生能源發展規模的約束條件。在目前主要依靠大電網消納新能源的情景下,隨著電力系統中新能源占比的提高,電力系統成本將呈現非線性、指數型上升,進而推高全社會用電成本。增加的成本包括調節性電源由于低負荷運行所增加的成本、新能源接入成本以及系統平衡成本,和與之對應的交易成本。相關研究結果顯示,可再生能源在電力系統中滲透率在達到35%以上時,新增度電成本約0.2元到0.37元。目前轉型較快的國家和地區出現了對制造業的“擠出效應”,德國、英國等因電價上升過快,導致以巴斯夫為代表的制造業出走,美國加州終端電價高于全美平均電價50%以上,部分制造業向PJM電力市場覆蓋地區和得州轉移。建設制造強國是我國作出的重大戰略決策,我國經濟還處于中高速發展的階段,電力作為國民經濟的重要支撐力量,必須考慮電價水平上漲對我國經濟造成的影響,做到能源轉型與制造業強國戰略的聯合優化。
三是把經濟性最優作為電力系統規劃的優化目標。隨著我國電力市場建設的鋪開,“十五五”電力規劃應分為可靠性規劃和經濟性規劃兩個部分,可靠性規劃關注在“十五五”期間最大負荷增長的情況下,電力系統可靠性指標不下降(停電期望不上升),以電力安全保供標準為重要邊界,建立電力系統安全保供評估的方法和流程,反映電力市場環境下不同類型電源的時序特性。經濟性規劃關注規劃方案的技術經濟性,在可靠性規劃基礎上,以經濟性最優為目標,引入經濟性規劃,考慮用電負荷增長情況、不同類型電源和輸電網的新建方案等因素,測算在市場環境下不同技術組合方案的經濟效益,將經濟性最優的方案作為確定最終電力規劃的重要依據。
征程風正勁,篤行向未來。“十五五”電力規劃,非高談之具文也,實乃“定盤星”“指南針”,為我國電力工業錨定前行方向。“十五五”電力規劃關乎電力系統的“穩如泰山”和“與時俱進”,與國民經濟“源遠流長”的可持續發展,更與民眾“安居樂業”的美好生活緊密相連。我們有理由相信,向著宏偉目標接續奮進,“十五五”期間,電力行業將以全新姿態,為經濟騰飛注入強勁動能,在時代長卷中揮毫潑墨,書寫華章。