電源布局和電源結(jié)構(gòu)亟待調(diào)整優(yōu)化
　　長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)大區(qū)電網(wǎng)存在電源分布不合理，造成電源結(jié)構(gòu)（基、腰、峰荷電源）性矛盾，即電網(wǎng)嚴(yán)重缺調(diào)峰電源，是當(dāng)前電源緊張和阻礙節(jié)能減排的關(guān)鍵。
　　首先，我國(guó)電力一次能源構(gòu)成不合理，品種單一。
　　目前，我國(guó)水電占20%以上，煤電70%以上，核電、抽水蓄能、燃?xì)怆姀S極少，合起來(lái)不足10%，燃煤發(fā)電量占總發(fā)電量80%以上，二氧化碳和二氧化硫排放量很大。核電極少，風(fēng)能、太陽(yáng)能等綠色能源只是最近幾年才開(kāi)發(fā)利用。
　　其次，我國(guó)電源結(jié)構(gòu)不合理。
　　電力一次能源結(jié)構(gòu)不合理必然導(dǎo)致電源結(jié)構(gòu)不合理。水電占20%多，且多是徑流，西南水電年利用4000小時(shí)以上，汛期大發(fā)，帶基荷，供水期可提供調(diào)峰也不足10%。
　　上世紀(jì)90年代以來(lái)，電網(wǎng)進(jìn)入超高壓、大電網(wǎng)、大機(jī)組時(shí)期，執(zhí)行“以大代小”、“以煤代油”政策；原日內(nèi)開(kāi)停作主力調(diào)峰的小火電、油電近億千瓦，逐年關(guān)停，至2010年小火電、油電關(guān)停8100萬(wàn)千瓦，原調(diào)峰率高的油電大機(jī)組改為煤電，但卻沒(méi)有規(guī)劃補(bǔ)建峰荷電源，致使調(diào)峰矛盾凸顯，至今時(shí)過(guò)20年，矛盾依舊，實(shí)屬?zèng)Q策嚴(yán)重失誤。
　　發(fā)展熱電沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家“以熱定電”的原則，機(jī)組多為30萬(wàn)千瓦打孔抽汽的，只允許調(diào)峰10%。主要新增低碳大機(jī)組合理調(diào)峰率為20%，故現(xiàn)有水、火電合理調(diào)峰率約為總電源15%-20%，遠(yuǎn)不能滿足電網(wǎng)40%-50%峰谷差的調(diào)整要求。
　　特別是電源結(jié)構(gòu)性矛盾，造成嚴(yán)重缺調(diào)峰電源，尚未引起重視。一些決策領(lǐng)導(dǎo)和專家只談“發(fā)電能源結(jié)構(gòu)”，即煤、水、油、核、新能源的比重，這是必要的，而重要的“基荷、腰荷、峰荷電源結(jié)構(gòu)”甚至未提出這個(gè)概念，電源規(guī)劃中只列電量、最大電力和備用容量，列峰谷差，但不做調(diào)峰方案。上世紀(jì)八十年代幾個(gè)大區(qū)電網(wǎng)都曾長(zhǎng)期存在峰荷電源不足，頻繁拉閘限電，成為困擾調(diào)度的嚴(yán)重問(wèn)題。但籠統(tǒng)地歸因于缺裝機(jī)容量，有大區(qū)電氣工程學(xué)會(huì)組織召開(kāi)水、火電設(shè)計(jì)院及網(wǎng)省局專家“調(diào)峰專題會(huì)”，一致認(rèn)為建設(shè)抽水蓄能電站迫在眉睫，建議調(diào)整原規(guī)劃項(xiàng)目以100萬(wàn)kW抽水蓄能替代同容量煤電規(guī)劃項(xiàng)目。但決策領(lǐng)導(dǎo)以所謂的有煤電項(xiàng)目才有電煤指標(biāo)的說(shuō)法，一味地爭(zhēng)上港口、路口煤電項(xiàng)目，使建議告吹。以后30萬(wàn)kW以上火電機(jī)裝了一批，電源有余了，但調(diào)峰矛盾更加突出，小火電難以停下去。雖采取了5.0萬(wàn)kW及以下火電機(jī)組每日開(kāi)停調(diào)峰，又迫使10萬(wàn)kW煤電機(jī)組開(kāi)停。進(jìn)一步迫使30萬(wàn)以上機(jī)組深度調(diào)峰，60萬(wàn)機(jī)組非常規(guī)調(diào)峰降出力到50%。制粉、除灰、油、汽、水等系統(tǒng)頻繁調(diào)整，煤耗高，磨損大，不經(jīng)濟(jì)，不安全，電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)調(diào)度無(wú)法進(jìn)行。又搞一批20、30萬(wàn)機(jī)組輪流開(kāi)一天停兩天，電廠抵制，曾發(fā)生過(guò)有20萬(wàn)、30萬(wàn)機(jī)組冷備用、高峰時(shí)拉閘的極不合理局面。
　　雖已有聯(lián)網(wǎng)錯(cuò)峰，仍在搞火電機(jī)組非常規(guī)調(diào)峰，在組織用戶有序用電，高峰讓電以保生活用電，這不正是調(diào)峰矛盾嗎？發(fā)生高峰時(shí)頻繁拉閘的極不合理局面仍然存在。
　　因此，多年來(lái)一直迫使超臨界和超超臨界60萬(wàn)-100萬(wàn)千瓦機(jī)組非常規(guī)調(diào)峰，低谷時(shí)出力壓到50%亞臨界運(yùn)行，使低碳機(jī)組高碳運(yùn)行。隨著城市化、工業(yè)化，電網(wǎng)每年增長(zhǎng)的用電負(fù)荷，其峰谷差將超過(guò)50%，如繼續(xù)增建低碳煤電大機(jī)組，必將繼續(xù)強(qiáng)迫其非常規(guī)調(diào)峰，豈不惡性循環(huán)。目前東中部電網(wǎng)出現(xiàn)缺電，實(shí)際是缺調(diào)峰電源，目前調(diào)峰電源約占總電源的15%-20%。因此調(diào)整電源布局和電源結(jié)構(gòu)已迫不亟待。
　　發(fā)達(dá)國(guó)家十分重視合理的電源結(jié)構(gòu)，使基、腰、峰荷電源保持最佳比例，一般峰荷電源占總裝機(jī)容量25%～35%。峰荷電源首選是抽水蓄能，其裝機(jī)比重較高。日本經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展時(shí)期，抽水蓄能規(guī)模始終按電源結(jié)構(gòu)最優(yōu)原則確定，1980年占總裝機(jī)8.01%，1990年占9.03%，1999年占9.4%。且認(rèn)為應(yīng)始終保持10%-15%的最優(yōu)比重，并由政策規(guī)定不必逐個(gè)將其上網(wǎng)電價(jià)待財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)，而由九大電力公司統(tǒng)一還貸。
　　我國(guó)南方電網(wǎng)公司2006年成立調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司，2009年派專家到日本考察抽水蓄能發(fā)展歷史和運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀。目前廣東電網(wǎng)有2個(gè)240萬(wàn)千瓦的抽水蓄能電站，占廣東電網(wǎng)8%，在建4座共760萬(wàn)千瓦，2015年將達(dá)10%。
　　我國(guó)蓄能電站不足2%，合理的比例應(yīng)保持10%以上，才能適應(yīng)風(fēng)電、核電發(fā)展和火電大機(jī)組的高效運(yùn)行。
　　風(fēng)電因其間隙性、波動(dòng)性特點(diǎn)，因此開(kāi)發(fā)百萬(wàn)千瓦或更大的風(fēng)電場(chǎng)，主要需解決并網(wǎng)、蓄能和勵(lì)磁的問(wèn)題。
　　風(fēng)電與常規(guī)水電配合
　　風(fēng)電、水電年度分布特性：冬春季雨少風(fēng)多，水電為供（或枯）水期，水電少而風(fēng)電為大發(fā)期；汛期雨多風(fēng)少，正是水電大發(fā)，而風(fēng)電少發(fā)正可檢修。二者能量互補(bǔ)。
　　常規(guī)水電年利用小時(shí)低，南方的約4000小時(shí)左右，東北、西北水電主要用于調(diào)峰，利用小時(shí)數(shù)2000—3000，故水電線路送電年利用小時(shí)低，供水（或枯）水期更低，如果水電送出線路沿途有風(fēng)電接入，風(fēng)水打捆風(fēng)主水從最為有利，不但少建風(fēng)電輸電專線；而水電調(diào)峰機(jī)可作壓水調(diào)相運(yùn)行，其調(diào)峰水量存入水庫(kù)備用。特別是調(diào)相機(jī)組可作風(fēng)電間隙補(bǔ)償，或緩沖風(fēng)電波動(dòng)性沖擊。還可輸出無(wú)功作風(fēng)電勵(lì)磁電源。
　　再在受端電網(wǎng)中，盡可能在大城市附近選建抽水蓄能電站，以降低輸電功率損耗和電壓損耗，實(shí)現(xiàn)就地調(diào)峰平衡和無(wú)功平衡。
　　利用棄風(fēng)產(chǎn)生的電量，抽梯級(jí)水電的下庫(kù)水到上庫(kù)蓄能。
　　大電網(wǎng)易于接納幾十萬(wàn)至幾百萬(wàn)千瓦的大風(fēng)電：
　　大風(fēng)電可分組直接并入鄰近的大區(qū)受端超高壓網(wǎng)架，與其它電源一樣，直接供用戶使用，其波動(dòng)性、間隙性在大電網(wǎng)中易于接納吸收，因有水、火電機(jī)組AGC配合，其綜合可調(diào)容量足夠適應(yīng)；抽水蓄能更有快速負(fù)荷跟蹤能力，可有效減少風(fēng)電場(chǎng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。
　　每日電網(wǎng)兩個(gè)低谷用電時(shí)段，約6—8小時(shí)利用棄風(fēng)抽水蓄能（盡力在大城市附近建廠址），雖是4度換3度（美國(guó)已有5度換4度的報(bào)道），但轉(zhuǎn)換成可貴的峰荷電源，而且是雙倍的綠色的峰荷電源（如用煤電抽水，則排放不減），從而推動(dòng)風(fēng)電發(fā)展。
　　西歐濱海國(guó)家
　　配套發(fā)展經(jīng)驗(yàn)可供借鑒
　　據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)研究報(bào)告的觀點(diǎn)，電網(wǎng)接納更多風(fēng)電是經(jīng)濟(jì)性和政策性問(wèn)題,不是技術(shù)水平和運(yùn)行問(wèn)題，德、法、丹麥、西班牙等西歐瀕海國(guó)家對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)以及電網(wǎng)如何適應(yīng)作了深入研究，結(jié)論是，風(fēng)電容量可占總電源比例超過(guò)20%。其風(fēng)、蓄配合，改善電源結(jié)構(gòu)，是促進(jìn)風(fēng)電發(fā)展的主要經(jīng)驗(yàn)：
　　西班牙風(fēng)電裝機(jī)占總裝機(jī)20%，發(fā)電量占8.7%，核電占15%，抽水蓄能約10%。
　　德國(guó)風(fēng)電占總裝機(jī)17%，電量占總7%，水電比重很低，消納風(fēng)電措施除與歐洲電網(wǎng)強(qiáng)聯(lián)外，建設(shè)抽水蓄能電站超過(guò)10%。
　　法國(guó)是核電大國(guó)，水電資源豐富，已開(kāi)發(fā)92%，強(qiáng)調(diào)多能互補(bǔ)，積極發(fā)展風(fēng)電，配套建抽水蓄能約占總電源13%，電源結(jié)構(gòu)較優(yōu)。
　　風(fēng)電國(guó)度丹麥風(fēng)電裝機(jī)已達(dá)總?cè)萘?5%，發(fā)電量占16%，規(guī)劃2025年風(fēng)電比重達(dá)50%。全國(guó)電網(wǎng)與北歐強(qiáng)大電網(wǎng)相聯(lián)，利用北部挪威水電大國(guó)錯(cuò)峰蓄能，可很好實(shí)現(xiàn)匹配調(diào)峰，使挪威成為理想的抽水蓄能國(guó)度，從而提高其風(fēng)電利用率。
　　案例分析：為分析電源結(jié)構(gòu)性矛盾，設(shè)一個(gè)電網(wǎng)冬季典型日發(fā)電曲線，研究在節(jié)能減排、發(fā)展清潔能源政策指導(dǎo)下，優(yōu)化電源布局和結(jié)構(gòu)，尋求最佳調(diào)峰方案。（注：用百分制作圖，概念清晰，取開(kāi)機(jī)容量PM=100%=1.0pu.。（如圖）)
　　圖表清晰說(shuō)明，在以煤電為主，缺油少氣的國(guó)情下，除大力開(kāi)發(fā)西部水電，當(dāng)務(wù)之急要大力發(fā)展風(fēng)電，配套建設(shè)抽水蓄能，實(shí)現(xiàn)電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化。可獲以下六項(xiàng)巨大效益：
　　第一、全國(guó)風(fēng)電（上網(wǎng)容量）、抽水蓄能各占受端電網(wǎng)總電源10%配合開(kāi)發(fā)，替代20%的煤電裝機(jī)，如“十二五”末電源總規(guī)模15億千瓦，煤電則可少裝3億千瓦，使電源結(jié)構(gòu)改善后取得大幅度節(jié)能減排，并減少輸煤輸電壓力。
　　第二、風(fēng)蓄配合，排除煤電高效機(jī)組低碳運(yùn)行狀況，提高負(fù)荷率，年利用小時(shí)可由目前的4000多升到6000多，使運(yùn)行機(jī)組大幅節(jié)能減排，且減少磨損，安全運(yùn)行。
　　第三、利用常規(guī)水電、風(fēng)電年度分布特性：實(shí)現(xiàn)風(fēng)水互補(bǔ)，推動(dòng)風(fēng)電發(fā)展。
　　第四、受端電網(wǎng)中建抽水蓄能，可讓西部送來(lái)的輸電通道帶基荷，輸送電力年利用小時(shí)可由設(shè)計(jì)5000小時(shí)提高到7500小時(shí)，則3通道可以替代4通道，節(jié)省大量投資。
　　第五、抽水蓄能增加受端電源（有功和無(wú)功）支持，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，特別是發(fā)電機(jī)的強(qiáng)行磁勵(lì)，提供防止電壓崩潰的動(dòng)態(tài)無(wú)功。
　　第六、抽水蓄能在電網(wǎng)中調(diào)頻調(diào)相黑啟動(dòng)事故備用等，有利于提高電網(wǎng)抵御自然災(zāi)害，軍事打擊，恐怖活動(dòng)的能力。
　　目前我國(guó)風(fēng)蓄配合
　　改善電源結(jié)構(gòu)條件更成熟
　　目前我國(guó)東中部電網(wǎng)，華北、山東、廣東電網(wǎng)，主要是缺調(diào)峰電源，故提出優(yōu)先大力發(fā)展風(fēng)電，配套建設(shè)抽水蓄能，形成風(fēng)抽水電為主的調(diào)峰電源，再選建一批燃?xì)獍l(fā)電，可利用城市附近關(guān)停的10～20萬(wàn)千瓦機(jī)組的基礎(chǔ)，投資少，見(jiàn)效快，加上常規(guī)水電調(diào)峰10%，使峰荷電源不少于總電源35%，這正是優(yōu)化電源布局和電源結(jié)構(gòu)的急需，且達(dá)到大幅度降低煤電裝機(jī)比重目的。以上是電力工業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的首要措施。
　　近幾年各省區(qū)風(fēng)電發(fā)展方興未艾，其中酒泉集中開(kāi)發(fā)1000萬(wàn)千瓦并于西北750千伏電網(wǎng)，東北2011年末已達(dá)1500萬(wàn)千瓦，日發(fā)電1.3億千瓦時(shí)，華北電網(wǎng)已超過(guò)1000萬(wàn)千瓦。電網(wǎng)低谷用電時(shí)，風(fēng)電被關(guān)停情況下，東北電網(wǎng)2010年風(fēng)電量達(dá)10%。
　　已知我國(guó)東部沿海、山東及遼東半島、東北吉林、黑龍江、內(nèi)蒙東部和華北電網(wǎng)北部是風(fēng)電的豐富地區(qū)。抽水蓄能除上海外，東中部各省都有，東北就有3000萬(wàn)千瓦的站址，已規(guī)劃好11處1250萬(wàn)千瓦。
　　風(fēng)電、抽水蓄能技術(shù)成熟，儲(chǔ)能效率、工程造價(jià)、使用壽命及總體對(duì)環(huán)境影響方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)。近半年，我國(guó)領(lǐng)導(dǎo)與一些發(fā)達(dá)國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人互訪中，或國(guó)際會(huì)議中，談經(jīng)貿(mào)合作都有新能源，西歐濱海國(guó)家風(fēng)蓄配套和日本抽水蓄能發(fā)展經(jīng)驗(yàn)值得我國(guó)借鑒。他們的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，正是我國(guó)急需。當(dāng)前世界經(jīng)濟(jì)處在衰退時(shí)期，我們正處于買方市場(chǎng)低位。
　　基于以上分析，我國(guó)東中部既有豐富的風(fēng)能和抽水蓄能站點(diǎn)，又靠近大電網(wǎng)，電網(wǎng)的電源結(jié)構(gòu)性矛盾又亟待調(diào)整改善，因此，建議大力開(kāi)發(fā)，大中小相結(jié)合，小的各省區(qū)分散開(kāi)發(fā)，就近上網(wǎng)；百萬(wàn)千瓦級(jí)的，由中央集中財(cái)力完成，建成為 “風(fēng)、蓄配合”的綠色峰荷電源，對(duì)電網(wǎng)發(fā)揮巨大節(jié)能減排為主的上述六項(xiàng)效益。
　　注:本期刊載內(nèi)容節(jié)選自《既解決缺電、又實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重大建議》。
　　作者簡(jiǎn)介
　　黃英矩：原東北電網(wǎng)調(diào)度局副總工，原東北經(jīng)濟(jì)區(qū)規(guī)劃辦（省部級(jí)）正處級(jí)干部，享受國(guó)務(wù)院特殊津貼的電網(wǎng)專家，教授級(jí)高工。
　　郭象容：原東北電網(wǎng)公司副總工，享受國(guó)務(wù)院特殊津貼的電網(wǎng)專家，教授級(jí)高工。
　　蔣建民：原東北電網(wǎng)公司副總工，享受國(guó)務(wù)院特殊津貼的電網(wǎng)專家，教授級(jí)高工。
　　蒙定中：原電力部生產(chǎn)司教授級(jí)高工，國(guó)際大電網(wǎng)CIGRE和美IEEE會(huì)員。