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金台观晋 | 照亮23省市区,35%发电外送,没那么简单

人民日报客户端山西频道 付明丽
2024年03月11日23:01 |
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刚刚闭幕的全国两会上,李强总理在今年政府工作报告里指出,深入推进能源革命,控制化石能源消费,加快建设新型能源体系。发挥煤炭、煤电兜底作用,确保经济社会发展用能需求。

山西是能源革命的排头兵,煤电保供当仁不让!

2月20日,山西出现大风、雨雪、降温天气。图为国网晋城供电公司输电运检中心员工在220千伏尖坪线18号模拟导线进行覆冰取样检测。

全国9大煤电基地,山西占3个。

2023年,山西外送电量再创历史新高,达到1576亿千瓦时,同比增长7.67%,保障23省市区电力供应。

这是什么概念?记者算算账:

山西去年总发电量4461亿千瓦时,外送量占到35%,平均每秒就有5000度电送到省外;环保效益更可观,相当于输送标煤4869万吨,减排二氧化碳1亿多吨。

山西是我国重要能源基地。建设电力外送基地是山西能源革命的重要举措之一。

山西外送电从2018年的927亿千瓦时到2023年的1576亿千瓦时,5年增长七成,外送电量占总发电量比重增加5个百分点。

电无处不在,是现代社会的基石、基础。但其背后怎样运行,一般人还真说不明白。从发电、消纳、送电到交易电,每个环节都不是想的那么简单。

(一)生产——

锚定“双碳”目标,多生产清洁电

作为年产超13亿吨的煤炭大省,煤电仍是山西主要电源,是保障电力供应的“压舱石”。截至2023年底,全省煤电装机7206万千瓦,占电力总装机的54.2%。

长期以来,煤炭企业和发电企业如同坐在一个“跷跷板”上,一方价格高,一方效益就会低。平衡煤电矛盾成为电力安全稳定供应的关键。

山西以煤电联营为突破口,大力推进煤电一体化发展,通过兼并重组、相互参股、长期稳定协议等方式,将煤炭、电力上下游产业有机融合。

塔山发电公司全貌。

坑口电厂是主要形式。比如,晋能控股集团塔山煤矿与塔山电厂紧密相连,一年输送190多万吨煤炭,实现“电厂不见煤、发电不见灰”。坑口电厂让煤炭就地清洁转化,降低了煤炭运输成本,避免了因市场、天气等因素导致的电厂缺煤停机,供电更有保障。

煤电矛盾得到缓解同时,山西又面临新挑战。

2020年,我国在第75届联合国大会提出“努力争取2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和”以应对气候变化新目标。电力是中国第一大碳排放重点行业,占比超四成,煤电转型是实现“双碳”目标的重中之重。

煤电转型主要有三种路径:一是煤电机组直接退出;二是等量或减量替代,包括上大发电机组、关停小发电机组等;三是升级改造,包括煤电机组节能降耗改造、供热改造、灵活性改造,即“三改联动”。

山西瑞光热电有限责任公司俯瞰图。该公司山西率先实现超低排放,被授予“国家煤电节能减排示范电站”。

山西这三方面工作成效如何?

先看煤电机组退出情况。“十三五”时期,山西关停煤电机组425.6万千瓦。“十四五”前三年,淘汰落后关停机组245万千瓦。

再看“上大压小”。2021年中央生态环保督察曾指出,山西30万千瓦以下火电机组中有60%能耗不达标。这两年,煤电机组结构持续优化,全省超临界、超超临界机组比例明显提升,单机30万千瓦及以上机组超9成,单机60万千瓦及以上机组近半数,百万千瓦机组已经投产6台。

最后看“三改联动”。具体而言,节能降耗改造是为了让煤电机组少“吃”煤、多发电;供热改造是为了让煤电机组在发电的同时,还能兼顾为企业和居民提供热能;灵活性改造是为了让煤电机组能随时随地控制自己的发电量。

“十四五”以来,山西累计完成煤电机组“三改联动”超6300万千瓦。

算“社会账”,“三改联动”保障电力安全稳定供应,提升清洁低碳、高效灵活发展能力。

算“经济账”,据初步预计,山西完成“十四五”煤电机组“三改联动”工作总投资超百亿元。采访中,不少煤电企业坦言,本来就亏损,改造完成后如果没有良好的营收模式,亏损可能还会加剧,所以改造动力不足。

今年的政府工作报告指出,我国可再生能源发电装机规模历史性超过火电,全年新增装机超过全球一半。

建设新型能源体系,需要进一步发挥煤电调节能力和兜底作用,煤电转型步伐必须跟上。不少企业表示,除了信贷政策,希望完善市场机制,让煤电企业具有合理的商业模式和盈利预期。

(二)电源结构——

由单一煤电向清洁低碳电转变,提升电力含“绿”量

北京冬奥会期间,山西近8亿千瓦时绿电进京;今年,上海启用首批“绿色充电桩”,用的也是山西绿电。从京津冀到长三角,越来越多的山西绿电服务经济高质量发展。

山西山阴县100MW光伏电厂与工业、建筑、农业、林业、渔业以及养殖业相结合。

近10年来,山西电源结构变化很大。截至2023年,新能源装机6098万千瓦,占全省电力总装机的45.8%,到2025年将达到50%。

今年,山西省开工的第一个重大项目是晋煤采煤沉陷区新能源基地项目,总投资550亿元。项目建成之后,可以为京津冀输送清洁电力270亿千瓦时。

在保障国家能源安全供应的前提下,山西外送电力正由煤电向清洁低碳电力转变,电力外送含“绿”量不断提升。2023年,新能源外送电量95.86亿千瓦时,同比增长14.95%,其中绿电交易达到23.11亿千瓦时,位列省间外送绿电省第一位,覆盖北京、天津、上海、江苏、浙江五省市。

今年,山西电力公司将积极对接京津冀和长三角地区,充分挖掘需求,2024年完成绿电交易电量翻一番。

山西平鲁区大台山风电场.

在绿电交易中存在绿电贱卖的现象。绿色能源变动成本小,不像火电要烧煤,风光都是免费的,它贵在建设成本,这其实是沉没成本。所以便出现只要多卖的便是赚到的情况,并没有反映出绿电真正价值。

李宏杰介绍,“山西坚持绿电要充分体现环境价值。卖1度绿电,可以比平常多赚3到5分钱,充分体现绿色能源的环境价值。收益增加了,企业投资新能源产业的积极性就高,从而促进整个新能源行业发展。”

随着新能源装机规模持续扩大,要保障电网安全稳定运行,除了提升煤电调峰能力,还必须提升新能源出力预测能力。

拿风电来说,预测需要精确到方圆几公里内刮多大的风,山脚和山顶都不一样。山西每一个风电厂都有微气候气象监测系统,随着积累的数据越来越多,预测周期也从一天推进到七天。

(三)送电——

建设特高压外送通道,提升外送能力

山西煤炭资源丰富但外运通道有限,要将资源优势变为经济优势,山西走上了煤电并输之路。

1000千伏长治—南阳特高压交流工程线路。

2009年,山西长治—南阳特高压投运,这是世界上首条投入商业运营的1000千伏交流特高压,它改变了能源输送方式,可以远距离,大容量、低损耗地把电力输送出去。

经过15年发展,山西成为全国西电东送、北电南送枢纽,目前已形成“三交一直特高压+14回500千伏”的电力外送通道网络,外送能力超3000万千瓦。

“十四五”山西规划建设大同—怀来—天津北—天津南特高压交流输电通道,2025年形成“四交一直”外送格局,外送能力将达到3600万千瓦左右。

雁淮特高压直流输电工程是山西电力外送大动脉,工程起点位于山西朔州,终点位于江苏淮安。

但目前,山西在外送通道运行效率、配套煤电送出及新能源外送方面存在一些问题。

前文提到的长治—南阳1000千伏线路是华北与华中电网联络的唯一通道,由于该工程属于试验示范工程,规划建设了单回线路,目前按联络线控制运行功率,已降至100万千瓦左右,送电能力受到制约。

受限于长治—南阳特高压通道运行功率较低,山西长治地区漳泽、赵庄、高河煤电机组464万千瓦难以送出,山西向华中区域送电能力大幅下降。

此外,山西大规模新能源亟需新增外送通道消纳。山西风光资源优势显著,截至2023年新能源装机达6098万千瓦。目前山西省已批复新能源装机超过1亿千瓦,全部投产后,新能源发电能力远超省内消纳水平,新能源亟需新增外送通道送出消纳。

今年全国两会期间,山西代表团建议推动长治至南阳第二回特高压交流通道建设,加快规划山西至华东特高压直流外送通道,支持特高压配套外送风光等清洁能源,从而提升山西电力外送能力。

(四)交易——

建设电力现货市场,提升资源配置效率

去年,国网青海电力公司找到山西,希望能有中长期电力合作。晋电入青,要经过山东、河北、宁夏、甘肃。为何舍近求远,不优先从西北电网购电?

青海电力交易中心交易部相关负责人表示,青海清洁能源装机占九成,光伏为主,白天富裕,晚上缺电。以前主要靠水电调节,这两年黄河进入枯水期,调节能力不足,这也是西北地区电源普遍特点。

而山西电源种类多样,既有煤电,又有风电、光伏。虽然煤电总装机规模比重在下降,但仍是保供主力电源,发电受天气和光照影响小,电网支撑稳定、调节灵活。

近年来,随着全国新能源装机比重提升,这种优势愈加凸显。2023年,山西电力外送实现多个“首次”——

首次向青海、四川供应中长期电力,在西南地区枯水期和西北夜间电源支持不足时段开展互济调节交易;首次实现晋电入藏,未来三年,每年12月至次年4月枯水期,向西藏送电5亿千瓦时,满足西藏近1/5外购电需求;首次与江苏、上海签订多年政府间送受电协议。

图为吕梁-晋中1000千伏变电站500千伏线路工程,该工程是山西“西电东送”通道调整系列工程之一。

当然,就算山西有电源优势,各地要想在缺电的时候及时用上电也并不简单,这与电力交易机制有关。

近20年来,我国一直在推进电力市场化改革。2017年国家开展电力现货市场建设试点前,一直是中长期交易。

中长期交易指的是多年、年、季、月、周等日以上的电力交易,买卖双方通过协商、集中竞价等方式提前约定好交易量和价格,双方有一个比较稳定的预期。但是,买方的实际用电会存在变数,在中长期交易下,有些短时段用电需求难以响应。

要满足这些需求,需要更加灵活的市场交易方式,电力现货交易市场就可以发挥作用了。

现货交易指的是日前、日内和实时交易,周期短、频次高,可帮助发现电力实时价格,更能实时反映市场供需和成本,可以吸收中长期合同外的余量进入实时市场,竞争上网。

举个例子,张三经营一家烤肉店,与屠宰场签订一年期合约:不管市场如何波动,屠宰场每天为张三送200斤牛肉,每斤30元,此为中长期交易。而某个周末,张三所在的城市有大型活动,客人爆满,200斤牛肉不够用,张三临时去市场进货应急,此为现货交易。当然电力交易更要复杂。

雁门关换流站,工作人员进行年度检修。

山西是全国首批8个电力现货市场建设试点之一,从2018年试运行,2023年12月率先转入正式运行,建立起空间上覆盖省间和省内,时间上跨越中长期和现货,品种上包括电能量和辅助服务的电力市场体系,资源配置效率大大提升。

现货交易下,山西可以每两小时申报一次供需情况,根据供需双方报价开展交易,最大程度满足各种用电需求。

山西增加低谷、平段外送电力,充分挖掘省内发电能力,2022年、2023年度夏度冬期间低谷比晚高峰平均多送470万千瓦。在省间现货市场利用高峰高价机制,调动发电企业富裕发电能力支援全国供应紧张地区,2022年、2023年省间现货交易量分别为41亿千瓦时和62亿千瓦时。

山西电力交易中心有限公司董事长李宏杰介绍,“山西这两年大型火电项目投产并不多,大部分是风光项目。在这种可靠供应电源增长不多的情况下,外送电量大幅增长,主要是因为我们运用了更加灵活的市场交易方式。”

优先消纳新能源是电力现货市场基本规则之一。近年来,山西新能源装机规模占比不断提高,新能源出力的随机性对电力平衡带来巨大挑,而现货价格能有效引导调峰行为。新能源出力不足时段电价上涨,激励煤电机组顶峰发电;反之,煤电机组负荷下降,为新能源让出空间,电力供应更加安全可靠。目前,山西新能源消纳率保持97%以上。

希望更多省份、更多企业和家庭用上山西电!

“金台观晋”是人民日报社山西分社着力打造的新媒体品牌专栏。我们努力以人民日报的大格局观察山西经济社会发展的大布局,努力呈现一个真实客观的山西。

统筹:何勇

本期策划:何勇

文字: 付明丽

图片:国网山西省电力公司、晋能控股集团、前进杂志

出品:人民日报客户端山西频道

投稿邮箱:rmrbsxfs@163.com

(责编:武笑、桑莉媛)

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