今年以來,全球極端天氣頻繁發生,我國和美國得克薩斯州相繼遭受寒潮天氣。國家電網國調中心調度運行處副處長皮俊波在接受《中國電力報》記者采訪時表示,對比分析寒潮天氣對民生用能的影響,不難發現,得州在極寒天氣下表現出的電力供需矛盾,其背后折射出的是美國電力行業發展的體制機制痼疾,值得我國在深化電力體制改革過程中引以為鑒。
皮俊波表示,2002年我國實施電力體制改革以來,實現了電力長期可靠供應,在安全、技術、新能源發展等領域逐步進入世界領先地位。這些成績的取得,根本原因在于堅持“四個自信”,得益于我國結合國情的改革模式和道路選擇。
多因疊加致兩國情況大相徑庭
談及寒潮期間兩國電網運行的基本情況和應對措施,皮俊波從寒潮強度差異、電源結構、電網結構、電力系統運行機制等六個方面進行了對比分析。
寒潮均導致兩國部分地區電網負荷超預期增長。相對來說,得州遭受的寒潮強度更強、對電網運行的沖擊更大。寒潮期間得州各地普遍降溫15℃左右,達30年一遇水平,得州電網負荷較寒潮前增長42.5%,遠超ERCOT預期。我國中東部普遍降溫6~10℃,寒潮前基礎溫度較低,采暖負荷急劇增加,國網經營區負荷較寒潮前增長19.0%,雖也超出了預期,但仍遠低于得州負荷增長幅度。
寒潮都導致機組非計劃停運。由于電源結構不同,得州電網電源出力受限較我國更加嚴重。受極寒天氣及其引發的設備故障、天然氣供應短缺等影響,得州電網大量的燃氣機組、風電機組相繼非計劃停運,最大停機容量約4000萬千瓦(燃機約2600萬千瓦,風電機組約1400萬千瓦),此外還有部分常規機組因極寒天氣中設備故障跳閘,最大發電能力降至4800萬千瓦左右,導致得州電網出現約2000萬的電力供應缺口。年初我國寒潮過程中,國家電網經營區多地風機受凍減發,最大停機容量2457萬千瓦,其中平衡緊張的湖南、江西風電機組受凍停運容量分別達349萬千瓦、217萬千瓦,約占各自風電裝機的一半。華北錫盟地區多達79%的運行機組因低溫保護動作脫網。
從電源結構看,近年來得州煤電規模不斷下降,燃機和風電占比不斷提升,合計占比高達76.3%。在寒潮導致燃氣供應短缺、風電出力受限的情況下,得州電網電力供應存在嚴重不足。我國的電源結構仍以煤電為主,結合中長期寒潮天氣預報,可提前開展備冬儲煤,在負荷高峰時刻燃煤機組能夠可靠發電,起到主力支撐作用。
由于電網結構不同,得州電網跨區互濟能力嚴重不足,與我國電網形成鮮明對比。德州電網相對孤立,僅通過總容量125萬千瓦的直流與外部系統互聯,在內部供電能力不足時無法獲得有效的外部支援,只能被動采用大規模限電措施,導致限電比例高達22.2%。國家電網已發展成交直流混聯電網,跨區跨省輸電能力達2.67億千瓦,可以有效支撐區域間電力余缺互濟。寒潮期間,經營區最大組織跨區跨省輸送電力1.59億千瓦,占當日最大負荷的16.6%。各省結合負荷特性差異,充分利用跨區跨省通道實現按需調用、多能互補、余缺互濟。以浙江為例,最大受電電力達2321萬千瓦,占當日最大負荷的26.5%,極大支撐了高峰電力供應。
在寒潮等極端環境下,我國電力系統運行機制更加合理。得州電力市場模式存在弊端,與PJM等北美其他市場不同,得州電力市場僅運營能量市場,未運營容量市場,依靠單純能量市場稀缺電價機制難以有效引導長期投資,緊急情況下也無法有效解決供應能力不足問題,反而導致電價大幅飆升。我國長期堅持電網統一規劃、統一調度、統一管理的體制,保障電網具有較強供應能力。寒潮過程中,能夠充分發揮“全網一盤棋”優勢,開展全網統一調度,統籌大電網整體平衡,緊急情況下依據規則調用應急支援交易、應急調度等手段,在不額外增加電力用戶用電價格的前提下,減少供電缺口近3000萬千瓦。
本次寒潮充分暴露了兩國體制差異導致的資源調配能力差距。面對寒潮,得州各級政府相互推卸責任,聯邦政府與州政府缺乏系統的應急機制和物資調配能力,導致搶修進度慢、復電調度混亂,造成居民長時間停電。截至2月19日,仍有3400萬千瓦的機組非計劃停運。
與得州相比,我國對出現電力供應短缺的容忍性更低。中央高度重視度冬能源保供工作,國家發展改革委等政府部門積極協調,對重點地區安排電煤優先裝車,對川渝、湖南等地開展五輪搶運。寒潮期間燃氣供應較12月日均增加1000萬方,最高達到1.16億方;最大增開燃機約1300萬千瓦,有力支撐了晚峰平衡。各地政府積極響應、擔當作為,動員地方企業主動減產,有效降低高峰用電需求。電網企業始終把民生保暖保供放在首位,持續提升應急響應能力,應急情況下不考慮供電成本,調度、營銷、交易等部門通力合作,各省結合負荷特性差異,充分利用跨區跨省通道實現按需調用、多能互補、余缺互濟,打贏了這場全網保供的“遭遇戰”。
因缺乏其它需求響應手段,寒潮期間得州電網被迫采取輪流限電。我國采取了多種需求側管理措施,有力緩解了平衡緊張態勢。得州電力市場主要有調頻和備用兩類需求側響應資源,但容量均較小,事故情況下難以有效發揮作用。為應對寒潮導致的平衡緊張局勢,國家電網經營區采取了有序用電、需求響應或調休移峰等需求側管理措施,削減高峰負荷最大達2500萬千瓦,其中調休移峰、需求響應總措施量達到有序用電的4.4倍,有力緩解了網內的平衡緊張態勢,最大程度降低了對社會影響。例如,江蘇由政府主導采取非連續生產企業調休移峰,最大移峰負荷1143萬千瓦;浙江采取有償需求響應,削減高峰電力需求650萬千瓦。
分散獨立電網推高美國電力運行風險
皮俊波分析,得州電力危機的深層次原因可以歸結為美國電網發展分散、電力行業產權主體分散、電力行業私有化程度高三個原因。
長期以來,美國電網主要采用局部聯網、就地平衡的發展方式,州內電網規劃和項目審批由各州自行主導,導致美國不同州或地區的電網規劃分散、發展相對獨立,跨州輸電聯絡薄弱,難以進行更大范圍內的供需平衡。目前美國電網包括東部、西部和德州三大互聯系統,其中德州電網未與美國西部電網相聯,從墨西哥輸送的電力僅45萬千瓦,跨區電力支撐嚴重不足,相當于一座孤島,緊急情況下供需矛盾難以有效得到外界支援。
而行業結構和調度體系分散,則推高了電力安全運行風險。美國電力行業結構復雜、產權主體分散,全國有電力企業3000多家,利益和責任主體過于分散不利于安全統一管理。由于電力產權高度分散,美國建立了7個獨立系統運營商(ISO)來管理和運行電網,但聯邦層面缺乏一體化實時調度組織,難以進行更大范圍資源調配。分散的電網和調度管理體制,使得不同調度機構之間、輸電和配電、發電企業之間需要進行頻繁、復雜的協調工作,從而出現信息溝通不暢、安全責任不明晰、執行力不強等問題,削弱統籌協調、有效處置危機的能力,給保障電網的安全穩定運行帶來了困難。
美國電力企業私有化程度較高,私有化一定程度上有助于吸引投資、促進電力企業競爭,但私有資本具有天然的逐利性,對滿足電力行業公益性目標缺乏動力,容易造成電網投入不足、發展滯后,網架結構薄弱、電力設備老化等問題。據2015年美國能源部發布的《四年度技術評估》報告,美國70%的輸電線路和電力變壓器運行年限超過25年。在此次德州停電事故中,私營電力公司不愿為加裝防冰凍設施付出額外的投資、事故后搶修不力進一步惡化了停電影響。
體制優勢保障我國電網安全
皮俊波表示,對比美國,2002年我國實施電力體制改革以來,電力工業取得了舉世矚目的發展成就,實現了電力長期可靠供應,在安全、技術、新能源發展等領域逐步進入世界領先地位。這些成績的取得,根本原因在于我們堅持“四個自信”,得益于我國結合國情的改革模式和道路選擇。下一步,我國深化改革應堅定不移地保持電力行業統一規劃、集中管理的體制優勢,避免盲目私有化、破碎化,加快推動大范圍資源優化配置的電力市場建設,推動黨的電力事業始終沿著正確方向前進,確保我國能源電力安全。
一是堅持制度自信,發揮電力統一規劃、集中管理體制優勢。長期以來,我國電力工業堅持統一規劃、集中管理體制,具有運作高效、反應快速、發展能力強,“全網一盤棋”、能夠集中力量辦大事等特點,有效保證了電力系統科學發展和安全運行。目前,我國電力系統裝機規模、電網規模已居世界第一,不僅實現了電力供應自足,并且有力保障了電網安全,超二十年未發生大面積停電,創造了世界特大型電網安全運行最長時間記錄,為能源安全提供了堅強保障,為我國經濟社會發展、疫情防控、復工復產等工作做出突出貢獻。充分證明堅持統一集中管理體制、發揮全國統一大電網資源配置優勢,是符合國情和電力技術經濟規律的最佳選擇,體現了中國特色社會主義制度的優越性。
二是堅持國有資本控制力,發揮民生保障“國家隊”作用。我國基本經濟制度決定了國有經濟應對電網電力等關系國家安全和國民經濟命脈的重要行業和關鍵領域保持絕對控制力。長期以來,我國國有大型電力企業堅決貫徹落實國家重大決策部署,持續改善供電服務、降低用能成本,在國家脫貧攻堅、大氣污染防治、疫情防控、抗災救災、特殊保電等重大任務中克服困難、勇挑重擔,在黨和人民需要的關鍵時刻充分彰顯了央企國家隊拉得出、頂得上、打得贏的鮮明底色。當前,在國際環境日趨復雜、不穩定性不確定性明顯增強的背景下,深化電力體制改革,應更好發揮國有電力企業在保障國家能源安全、促進生態文明建設、改善民生、服務“一帶一路”建設中的“國家隊”和“大國重器”作用。
三是加快推進全國統一電力市場建設,提高我國電力資源配置效率效益。我國能源資源與負荷中心分布不均衡的稟賦客觀上要求建設大電網、構建大市場,確保西電東送、北電南供和清潔能源大規模上網、大范圍消納,保障長期電力供應安全。近期,國家加快構建新發展格局、建設高標準市場體系、推動“碳達峰、碳中和”,對電力市場建設提出了更高要求。下一步,我國深化電力體制改革要貫徹落實國家重大決策部署,進一步打破省間壁壘,加快構建全國統一開放、競爭有序的電力商品和要素市場體系,做好不同層級市場、不同時間尺度、不同標的交易的銜接和貫通,助推電力資源在全國更大范圍內有序配置與流動。