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新时代电气化发展特征及实施路径

日期:2020-10-27    来源:中国电力企业管理  作者:冀瑞杰

国际电力网

2020
10/27
09:25
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关键词: 全社会用电量 电动汽车 电力系统

电气化是指在工农业生产和城乡人民生活中普遍地使用电力,是现代文明进步的重要标志。全面提升电气化水平,是党的十九大报告关于“推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系”的重要内容,是全面建成小康社会、开启经济社会高质量发展新征程的必由之路。

我国电气化水平和发展质量持续提升

电气化水平随着电力在经济社会中的广泛应用而提升,自有电以来,由最初的照明到为工农业生产提供动力,再到满足人民群众美好生活的需要,电气化水平不断提升。改革开放以来,面对我国电源建设滞后、供应能力不足等问题,经过多家办电、集资办电、厂网分开、主辅分离等多次改革,极大解放了电力生产力,电力保障能力迅速提高。新世纪以来,我国发电装机容量、电网规模、全社会用电量跃居世界第一,创造了世界电力发展史上的奇迹。我国电力发展进入优化结构、转型升级的发展新阶段。至2019年,全国发电装机容量20.1亿千瓦,全社会用电量7.25亿千瓦时。

新中国成立以来,我国电力工业实现了从落后、追赶到超越的跨越式发展,同步带动电气化进程不断推进。发电能源占一次能源消费比重从1985年的22.8%提高到2018年的约46.4%,电能占终端能源消费比重从1985年的7.4%提高到2018年的25.5%,两项指标均高于世界平均水平,与发达国家基本持平。世界银行发布的《2019年营商环境报告》中,我国“获得电力”指标排名从2017年的第98位跃升至2018年的第14位、2019年的第12位。

从电力供应侧看,我国电气化水平和发展质量逐步提高,主要体现在以下四个方面。

一是清洁绿色转型持续加快。至2019年底,全国非化石能源发电装机8.4亿千瓦,占总装机的比重为41.9%;发电量2.39万亿千瓦时,占全口径发电量的比重为32.6%,相比2015年分别提高7.1个百分点、5.4个百分点。我国煤电装机容量占总发电装机容量比重由1978年的69%下降到2019年的52%。全国线损率由1978年的9.64%降低至2019年的5.90%,居同等供电密度国家先进水平。能源利用效率大幅提升,煤电污染物排放控制、二氧化碳排放控制达到世界先进水平。改革开放40多年来,我国新增非化石能源发电装机占全球增量的1/3左右,成为世界清洁发展的领跑者。

二是资源配置能力大幅提升。我国能源资源富集在西部和北部,能源消费和电力负荷中心在东中部,基于这样的资源禀赋及分布特点,依托电网的大范围资源配置能力,优化能源电力供应格局成为我国能源电力发展的现实选择。新世纪以来,我国坚持电源电网协调发展、各级电网统筹规划建设,电网电压等级从220(330)千伏升至500(750)千伏、1000千伏,建成了世界上规模最大的特高压交直流混合电网,至2019年底,跨区跨省输电能力达到2.3亿千瓦,形成了“西电东送、北电南供、水火风光互济”的电力发展新格局。

三是产业协同发展成效显著。坚持创新驱动,我国在火电、水电、风电、光伏、核电、电网等领域技术均取得重大突破,带动上下游产业链以及电力规划、设计、施工、装备制造各领域蓬勃发展,达到世界领先水平。深入推进“一带一路”和全球能源互联网建设,实现贯穿资金、技术、装备、标准、管理、服务等各环节的全方位“走出去”。

四是持续保持安全可靠供应。坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针,建立完善电力应急机制。电网主网架逐步加强,城乡配电网改造持续深化。加强智能电厂、智能电网建设,广泛应用先进信息技术,集成新能源、新材料、新装备,加强储能、分布式能源、微电网、能源互联网示范项目建设,电力系统信息化、自动化、互动化水平持续提高,确保没有发生大面积停电事故,全国用户供电可靠率多年来保持在99%以上。

从电力消费侧看,我国电气化水平和发展质量逐步提高,主要体现在四个方面。

一是支撑国民经济快速发展。我国国内生产总值从1978年的3679亿元增加到2019年的99万亿元,年均增长14.6%,与此相适应,全社会用电量从1978年的2498亿千瓦时增加到2019年的72486亿千瓦时,年均增长8.6%,电力为经济社会发展提供了坚强支撑。

二是电力服务水平持续提升。电力行业认真履行民生保障的社会责任,2015年12月,全面完成“无电人口全部用上电”任务。实施多轮城乡配电网建设、改造工程,促进城乡用电普遍服务均等化,全面落实以客户为中心的电力营销服务,服务的精准性、有效性不断加强。2019年全国人均用电量达到5161千瓦时,人均生活用电量达到732千瓦时,分别是1986年的12倍、33倍。

三是电能替代得到大力推广。2016-2019年每年完成替代电量分别为1079、1286、1558、2066亿千瓦时,呈现逐年升高态势,带动工(农)业生产制造、交通运输、居民生活、建筑等领域电气化水平提升,特别是随着高铁、电动汽车的快速发展,交通领域电气化水平全面提速。

四是电气化发展驱动能效水平稳步提高。近三年来,我国能源消费增速分别为2.9%、3.3%、3.3%,电力消费增速分别为6.6%、8.5%、4.5%,能源消耗增速显著低于电力消费增速,电气化促进电力在能源系统中的重要地位进一步凸显。全社会广泛开展节能节电技术推广应用与电力需求侧管理,2010-2019年,全国单位GDP能耗与单位GDP电耗分别累计下降29.9%和8.8%。

新时代电气化发展新特征

电能是清洁、高效、便捷的二次能源,据测算,电力在终端领域创造经济价值的效率为石油的3.2倍、煤炭的17.3倍。全球能源绿色低碳转型驱动电气化转向清洁低碳、安全高效发展与升级,促进能源生产与消费呈现出清晰的电气化趋势,主要体现在衡量电气化发展水平的两项重要指标,即发电能源占一次能源消费比重与电能占终端能源消费比重同步提高。电力在能源系统中的地位日益凸显,电力对经济社会发展的作用愈发突出。

电气化是与国民经济发展水平、工业化进程相关的动态概念,电气化水平与经济社会发展相互促进,一方面,经济社会发展促进电力在终端能源占比提升,另一方面,电力的广泛应用促进工农业生产效率提升和科技进步,促进了生产力的迅速提高。当前新一轮科技革命推动电气化发展步入新的历史阶段,经济社会高质量发展赋予电气化新的时代内涵,电气化水平的提升呈现出四个方面的新特征。

一是绿色化。绿色是电气化的本色,能源的清洁低碳开发利用是构筑人与自然和谐共生的基础。提高清洁能源占一次能源比重,从根本上解决人类能源供应长期面临的资源与环境约束问题,是实现能源可持续利用的重要举措。近年来,面对气候变化、环境污染的挑战,世界能源清洁发展步伐加快,2017年全球新增发电量中可再生能源发电量占比达70%,2018年全球可再生能源投资达2889亿美元,是传统煤电、气电投资额的3倍。随着技术进步和规模化发展,全球陆上风电、光伏发电的竞争力有望在2025年前全面超过化石能源。预计到2050年,全球清洁能源发电装机达220亿千瓦,占总装机比重达80%以上。

二是智能化。以云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能、5G、区块链等技术为代表的科技革命和产业变革,正在重塑能源电力的产业格局和管理模式,能源电力开发、生产、输送、消费的全过程和各环节都呈现出新的特点。能源电力与现代信息通信技术和控制技术深度融合,实现多能互补、智能互动,满足用户各种用能需求,将进一步推动新一轮能源革命和世界经济转型。

三是泛在化。随着能源清洁低碳转型的深入推进,可再生能源大规模开发利用,分布式能源、储能、电动汽车等交互式能源设施快速发展,各种新型用能形式不断涌现,电力用户及其设备、电力企业及其设备、电力行业上下游产业链之间的联系愈加紧密,终端用能的电气化转型持续加快,电力的功能和价值体现在经济社会和人民生活的方方面面。

四是安全性。产业结构优化转型趋势下,高技术产业、高端装备制造业、信息服务业等新兴产业对安全可靠供电提出更高要求。未来的电力需求更多依靠清洁能源满足,风电、太阳能发电具有很强的随机性、波动性,大规模集中并网要求电力系统具有相应的安全消纳能力。同时,新能源大规模并网使得停备的火电机组数量上升,系统转动惯量降低,电网安全稳定运行压力增大。另一方面,随着电动汽车、虚拟电厂、储能等交互式能源设施大量接入,配电网从无源网成为有源网,潮流由单向变为双向、多向,电网运行控制更加复杂。安全性成为评价电气化水平的一个重要维度。

提升我国电气化水平的路径选择

从发电能源占一次能源消费比重、电能占终端能源消费比重两个指标上看,我国电气化水平已超过世界平均水平。工业用电占工业终端用能比重稳步提高,基本与美国处于同一水平区间。持续降低用户综合用能成本,销售电价低于德国、日本,与美国大体相当。但从产业用电结构、单位GDP电耗、人均年生活用电量等指标与发达国家的对比来看,还有较大改进与提升空间。2019年,我国单位GDP用电量为0.621千瓦时/美元,是2016年美国(0.245千瓦时/美元)的2.5倍、日本(0.167千瓦时/美元)的3.7倍、德国为(0.151千瓦时/美元)的4.1倍。2019年,我国人均用电量、人均生活用电量分别为5161、732千瓦时,而美国2018年的人均用电量、人均生活用电量分别为11473、4980千瓦时,是我国2019年指标的2.2、6.8倍。

我国总体还处于工业化中后期和城镇化快速推进期,未来较长时期内电力需求将保持较快增长。综合考虑需求增长和能效提升等因素,预计到2035年,全国发电能源占一次能源消费比重有望达到57%,电能占终端能源消费比重预计达到38%,人均年生活用电量1900千瓦时,届时我国与发达国家的电气化水平差距将显著缩小。

新时代我国社会主要矛盾是人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。提升全社会电气化水平是满足人民群众对美好生活向往的重要措施,电气化水平的提高需要全社会的共同努力。

一是将提升电气化水平融入国家各项战略决策。坚持新发展理念,按照推动新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展的要求,积极服务区域协调发展战略和乡村振兴战略,统筹考虑能源电力中长期发展规划,发挥“电力先行官”作用,结合国家经济社会发展重大战略规划,以及新旧动能转换、产业结构升级的要求和人口流动趋势,提前做好研判与规划,切实保障各地区、各行业不同的能源电力需求。持续推动农村电网改造升级,推进东部地区城乡电网一体化发展、中部地区电网提档升级、西部地区农村电网改善,加强农网配电自动化改造,推广农业生产电气化示范项目,推动乡村旅游、特色产业清洁高效用电,扎实做好北方地区煤改电、南方地区电采暖等工作,大力提升农业生产、乡村产业、农村生活电气化水平。

二是加强智慧电力系统建设,强化电网在能源转型和资源配置中的中枢和平台作用。进一步优化跨省跨区输电通道布局,推动各级电网协调发展,结合清洁能源发展情况,优化电网网络结构,持续提升电网调度能力,大力推动多能协同互补,促进清洁能源余缺调剂和更大范围优化配置。加大电网数字新基建力度,推动5G、区块链等先进技术与电力系统深度融合,持续提升电网智能化水平,实现骨干电网与终端配电网、局域微电网相互支持,补齐城市配电网薄弱环节,助力智慧城市建设。着力培育能源革命进程中形成的新业态、新模式,大力完善相关技术标准体系,促进综合能源系统智慧化发展,逐步提高多种能源综合利用效率。

三是深化供给侧结构性改革,持续扩大清洁能源利用规模。坚持集中式和分布式并举,继续加快风电、光伏发电、水电开发,争取到2035年,风电、光伏装机均达到6亿千瓦,水电装机达到4.8亿千瓦。在确保安全的前提下,明确核电的战略地位及发展目标,到2025年、2030年,核电装机可分别达到0.89亿、1.37亿千瓦。2035年之前,非化石能源成为我国新增能源需求主要来源。在大力发展抽水蓄能电站和调峰气电的同时,分地区、分机组容量有序实施煤电灵活性改造,煤电在系统中的作用逐步由电量型电源转变为电量和电力调节型电源。

四是持续提升电能替代的质量和水平,提高能源利用效率。完善能源价格机制,通过拓展奖励、补贴等方式,对符合条件的电能替代技术研发、电能替代项目实施予以支持,借助税收优惠引导用户选择电能替代设备,扩大电能替代的实施空间,提升用户参与电能替代的积极性。高度重视电动汽车发展,做好电动汽车充电设施规划。加强电力需求侧响应,提高终端用电效率。进一步深化电力市场化改革,加快完善一次能源价格、上网电价、销售电价之间的联动机制,发挥市场在资源配置中的决定性作用。


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