“十三五”期間到底需要多大規(guī)模煤電

根據(jù)高需求情景預(yù)測(cè)，煤電裝機(jī)規(guī)模2020年達(dá)到峰值9.2億千瓦，隨后進(jìn)入平臺(tái)期，2020-2030年將繼續(xù)保持在9.2億千瓦的規(guī)模。未來(lái)幾乎不需要新增煤電了。

4月份煤電調(diào)控“急剎車(chē)”文件發(fā)布以來(lái)，煤電調(diào)控形勢(shì)撲朔迷離。

短期看，一方面是上半年火電投資完成額同比下降6.4%，5、6月份各省發(fā)改委新核準(zhǔn)煤電項(xiàng)目規(guī)模大幅走低；另一面，上半年煤電新增規(guī)模達(dá)2150萬(wàn)千瓦，創(chuàng)“十二五”以來(lái)新高。

長(zhǎng)期看，跨部門(mén)協(xié)同機(jī)制正在強(qiáng)化，市場(chǎng)化調(diào)控思路愈加清晰，將加快縮減煤電非市場(chǎng)化電量、2017年3月15日后新投運(yùn)煤電不再安排發(fā)電計(jì)劃；另一方面，調(diào)控的系統(tǒng)難度巨大：據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)分析，目前煤電在建總規(guī)模高達(dá)2億千瓦，另有約1.6億千瓦的項(xiàng)目處于申請(qǐng)核準(zhǔn)狀態(tài)，即便“緩核緩建”1.1億千瓦新建項(xiàng)目，“十三五”期間新增2億千瓦甚至更多煤電的趨勢(shì)，依然勢(shì)不可擋。

那么，“十三五”期間電力需求走勢(shì)到底如何？需要多高的煤電規(guī)劃目標(biāo)？綜合實(shí)際在建規(guī)模和可再生能源發(fā)展需求，可行、有效的煤電調(diào)控目標(biāo)又該如何決策？本文嘗試對(duì)這三個(gè)問(wèn)題進(jìn)行初步的分析。

一、電力需求展望

結(jié)構(gòu)分解模型表明，如果高能耗行業(yè)“去產(chǎn)能、去庫(kù)存”政策有效，在高能耗行業(yè)電力需求零增長(zhǎng)的情景下，即便是傳統(tǒng)制造業(yè)、新型制造業(yè)、三產(chǎn)和居民用電均保持高增長(zhǎng)，“十三五”期間全社會(huì)用電量增速也不會(huì)超過(guò)4.2%。只有“電能替代”取得顯著進(jìn)展，甚至能拉動(dòng)高能耗行業(yè)電力需求微增長(zhǎng)的情境下，“十三五”電力需求增速才可能接近或高于4.5%。而2020年后，隨著我國(guó)人均GDP跨越高收入國(guó)家行列，電力需求增長(zhǎng)還將進(jìn)一步放緩。

隨著電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，電力消費(fèi)增長(zhǎng)減速換檔、結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，電力消費(fèi)增長(zhǎng)主要?jiǎng)恿Τ尸F(xiàn)由高耗能向新興產(chǎn)業(yè)、服務(wù)業(yè)和居民生活用電轉(zhuǎn)換，電力供需形勢(shì)由偏緊轉(zhuǎn)為寬松。2015年，全社會(huì)用電量同比增長(zhǎng)0.5%、增速同比回落3.3個(gè)百分點(diǎn)，第二產(chǎn)業(yè)用電量同比下降1.4%、40年來(lái)首次負(fù)增長(zhǎng)，第三產(chǎn)業(yè)和城鄉(xiāng)居民生活用電同比分別增長(zhǎng)7.5%和5.0%，增速同比分別提高1.1和2.8個(gè)百分點(diǎn)。

考慮到不同行業(yè)其電力增長(zhǎng)特性的差異，本文采用情景分析法來(lái)討論未來(lái)電力需求的發(fā)展空間。由于當(dāng)前階段高能耗行業(yè)的影響最大，本文將第二產(chǎn)業(yè)劃分為采掘業(yè)、四大高耗能產(chǎn)業(yè)，傳統(tǒng)制造業(yè)和新興制造業(yè)四個(gè)部分來(lái)討論其用電需求的結(jié)構(gòu)性變化。

情景設(shè)定主要考慮：第一產(chǎn)業(yè)的用電量增長(zhǎng)相對(duì)比較穩(wěn)定，并且對(duì)未來(lái)電力需求的影響很小。第二產(chǎn)業(yè)中，采掘業(yè)用電量增長(zhǎng)相對(duì)穩(wěn)定且與四大高耗能行業(yè)有一定同步性；針對(duì)黑色、有色、建材、化工四大高載電產(chǎn)業(yè)設(shè)定了微增長(zhǎng)、零增長(zhǎng)和負(fù)增長(zhǎng)三種趨勢(shì)，傳統(tǒng)制造業(yè)和新興制造業(yè)在正常增長(zhǎng)的基礎(chǔ)上設(shè)定了高速增長(zhǎng)情景。第三產(chǎn)業(yè)和居民生活用電量在正常增長(zhǎng)的預(yù)期下還考慮了高速增長(zhǎng)的情況。

通過(guò)對(duì)不同參數(shù)及其變化趨勢(shì)的不同組合，設(shè)定了6個(gè)情景：情景1、3、5中傳統(tǒng)制造業(yè)、新興制造業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)與居民生活用電均設(shè)定為正常增長(zhǎng)，主要是比較四大高耗能產(chǎn)業(yè)的三個(gè)不同增長(zhǎng)趨勢(shì)的差異；情景2、4、6中傳統(tǒng)制造業(yè)、新興制造業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)與居民生活用電均設(shè)定為高速增長(zhǎng)，同時(shí)可以與情景1、3、5進(jìn)行對(duì)比。

電力需求情景分析的輸出結(jié)果如圖1所示。從情景分析的結(jié)果中可以清楚地看到，情景1是所有情景中增速最小的情景，主要是與其他情景進(jìn)行對(duì)比，情景6是增速最大的情景，主要是來(lái)探討電力需求增長(zhǎng)可能的上限。從各情景的分析結(jié)果來(lái)看，2020年我國(guó)全社會(huì)用電量為6.22-6.99萬(wàn)億千瓦時(shí)，2030年全社會(huì)用電量達(dá)到7.52-9.41萬(wàn)億千瓦時(shí)。

選取情景4作為基準(zhǔn)情景：2020年全社會(huì)用電量6.83萬(wàn)億千瓦時(shí)，2030年全社會(huì)用電量為9.10萬(wàn)億千瓦時(shí)?；鶞?zhǔn)情景以一個(gè)較樂(lè)觀的電力需求增長(zhǎng)為基礎(chǔ)，這樣電力規(guī)劃方案具有較高的可靠性，在考慮了各產(chǎn)業(yè)用電量正常增長(zhǎng)的同時(shí)還預(yù)留了一定增長(zhǎng)空間。

二、煤電規(guī)劃目標(biāo)

“十三五”煤電規(guī)劃目標(biāo)設(shè)定為9.2億千瓦，完全可滿足電量平衡、電力平衡，并有效保障可再生能源并網(wǎng)的靈活性需求。確保“十三五”期間煤電裝機(jī)規(guī)模盡快達(dá)峰，是“十三五”能源規(guī)劃保障能源生產(chǎn)革命的核心要素。

在電源規(guī)劃方案中，2020年，水電、核電、氣電等大型化、長(zhǎng)建設(shè)周期的電源項(xiàng)目均以國(guó)家已明確的規(guī)劃目標(biāo)為主，風(fēng)電、太陽(yáng)能等可再生能源考慮資源潛力和經(jīng)濟(jì)性改善情況適度加速發(fā)展，煤電則是在考慮了上述電源后的平衡項(xiàng)；2030年，假設(shè)水電開(kāi)發(fā)基本接近我國(guó)水電經(jīng)濟(jì)技術(shù)可開(kāi)發(fā)規(guī)模的上限，而核電、氣電、可再生能源要沿著2015-2020年間的發(fā)展軌跡加速發(fā)展，煤電也是在優(yōu)先考慮了上述電源后的平衡項(xiàng)納入規(guī)劃平衡。

考慮煤電由電量型向電力型電源轉(zhuǎn)型提供靈活性和備用服務(wù)的因素，年利用小時(shí)應(yīng)呈穩(wěn)步降低趨勢(shì)，但過(guò)低的利用小時(shí)數(shù)則需要完全不同的盈利模式來(lái)支撐。本文取2020年煤電利用小時(shí)數(shù)4500小時(shí)，2030年煤電利用小時(shí)4300小時(shí)，據(jù)此規(guī)劃出來(lái)高需求情景下的煤電裝機(jī)規(guī)模是2020年達(dá)到峰值9.2億千瓦，隨后進(jìn)入平臺(tái)期，2020-2030年將繼續(xù)保持在9.2億千瓦的規(guī)模。

接下來(lái)，從滿足電量平衡、保障最大負(fù)荷和滿足可再生能源并網(wǎng)的靈活性需求三個(gè)角度來(lái)論證2020年9.2億千瓦煤電規(guī)劃目標(biāo)的合理性與可行性。

（一）從電量平衡看煤電規(guī)劃目標(biāo)

從需求側(cè)來(lái)看，“十三五”期間最低情景對(duì)應(yīng)的年均全社會(huì)用電量增速是2.29%，2020年全社會(huì)用電量6.2萬(wàn)億千瓦時(shí)；基準(zhǔn)情景中年均增速為4.25%，全社會(huì)用電量6.8萬(wàn)億千瓦時(shí)；最高情景中年均增速為4.73%，全社會(huì)用電量達(dá)7.0萬(wàn)億千瓦時(shí)。以基準(zhǔn)情景的電力需求為電量平衡依據(jù)進(jìn)行電源規(guī)劃，2020年煤電規(guī)劃目標(biāo)9.2億千瓦，而此時(shí)對(duì)應(yīng)的平均利用小時(shí)數(shù)僅為4500小時(shí)。即使出現(xiàn)用電需求超預(yù)期，全社會(huì)用電增速由4.25%提高到4.73%，煤電也能輕易地把年利用小時(shí)提高200-300小時(shí)，以填補(bǔ)2000-3000億千瓦時(shí)的電量缺口。

（二）從資源裕度角度看煤電規(guī)劃目標(biāo)

從資源裕度角度分析，會(huì)進(jìn)一步揭示當(dāng)前電源裝機(jī)過(guò)剩的實(shí)際狀態(tài)。近期睿博能源智庫(kù)從這一角度開(kāi)展了研究。本文假設(shè)了3個(gè)情景來(lái)討論我國(guó)最大負(fù)荷的變化以及備用率的差異（表4），分別為最大負(fù)荷低速增長(zhǎng)情景（S1），推薦情景S2和高速增長(zhǎng)S3。各類(lèi)電源滿足最大負(fù)荷的等效可用系數(shù)參照睿博能源智庫(kù)中報(bào)告的假設(shè)，由此可以分別核算出2014年、2020年與2030年的等效可用容量。

從2014年來(lái)看，全國(guó)最大負(fù)荷約為8.4億千瓦，現(xiàn)役機(jī)組的等效可用容量約10.9億千瓦，其中煤電裝機(jī)8.3億千瓦，可估算出2014年的系統(tǒng)備用率約為30.9%。根據(jù)電源規(guī)劃的結(jié)果以及等效可用系數(shù)的假設(shè)，核算出2020年和2030年我國(guó)發(fā)電側(cè)等效可用容量分別為13.8億千瓦和18.9億千瓦。

S1情景（年均增速2%）下，備用率逐步攀升，由2014年的30.9%到2020年的46.6%，2030年備用率已經(jīng)超過(guò)65%，說(shuō)明在較低的負(fù)荷增長(zhǎng)情況下，電源過(guò)剩問(wèn)題將日趨嚴(yán)峻。

S2情景（年均增速3.5%）下，最大負(fù)荷較S1情景有了更快的增長(zhǎng)，2020年最大負(fù)荷約10.3億千瓦，2030年達(dá)到14.5億千瓦。從系統(tǒng)備用率來(lái)看，2014-2030年備用率處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，但是依然維持在30%的較高水平。在規(guī)劃方案中，2020年我國(guó)煤電規(guī)劃裝機(jī)9.2億千瓦，倘若煤電裝機(jī)容量保持2014年8.3億千瓦的水平不變，此時(shí)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)備用率約為25.6%，從滿足最大負(fù)荷的角度，2014年的煤電裝機(jī)容量已經(jīng)能夠滿足2020年的最大負(fù)荷要求。

S3情景是3個(gè)情景中最大負(fù)荷增速最快的情景，2020年最大負(fù)荷約為11.2億千瓦，2030年最大負(fù)荷達(dá)到15.8億千瓦。該情景下，2014-2030年，系統(tǒng)備用率呈現(xiàn)出逐步下降的趨勢(shì)，備用率由2014年的30.9%下降至2020年的23.2%，到2030年，系統(tǒng)備用率仍在20%左右，完全可保障系統(tǒng)可靠性要求。

因此，從保障系統(tǒng)最大負(fù)荷的需求來(lái)看，把煤電規(guī)劃目標(biāo)設(shè)定為9.2億千瓦，清潔非化石機(jī)組按照已明確的規(guī)劃目標(biāo)建設(shè)，到2030年電力系統(tǒng)可靠性是有充分保障的。另一方面，“十三五”期間應(yīng)加大需求側(cè)管理力度，通過(guò)各種臨時(shí)和永久性措施有效消減尖峰負(fù)荷。但從另一角度來(lái)說(shuō)，如果煤電規(guī)模得不到有效規(guī)控，用年運(yùn)行小時(shí)數(shù)應(yīng)達(dá)到4500小時(shí)以上的煤電機(jī)組來(lái)保障年不足100小時(shí)的尖峰負(fù)荷，無(wú)論是從機(jī)組經(jīng)濟(jì)性還是系統(tǒng)效率角度看，都是非常不合算的。

（三）從靈活性角度看煤電規(guī)劃目標(biāo)

因可再生能源的隨機(jī)性、間隙性和不可精確預(yù)測(cè)性，其大規(guī)模并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行造成了很大的挑戰(zhàn)。靈活性資源由電源側(cè)（如氣電、抽蓄等靈活性電源，改變煤電的運(yùn)行方式等）、負(fù)荷側(cè)（如需求響應(yīng)、熱負(fù)荷參與調(diào)度、電動(dòng)汽車(chē)等）、電網(wǎng)側(cè)（如跨區(qū)資源共享、動(dòng)態(tài)輸電能力評(píng)估與調(diào)整、動(dòng)態(tài)無(wú)功控制、動(dòng)態(tài)潮流控制等）、電力市場(chǎng)和系統(tǒng)運(yùn)行（如實(shí)時(shí)電力交易、縮短市場(chǎng)關(guān)閘時(shí)間、向所有負(fù)荷和資源開(kāi)放電力輔助服務(wù)等）等多方面構(gòu)成，需要考慮不同時(shí)間尺度、不同類(lèi)型的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)組合。

按照規(guī)劃，2020年我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量為2.5億千瓦，光伏裝機(jī)容量為1.5億千瓦。由于風(fēng)、光的隨機(jī)性、間隙性和不可精確預(yù)測(cè)性則需要通過(guò)其他靈活性資源來(lái)應(yīng)對(duì)。圖7中列出了幾項(xiàng)主要的靈活性資源，并進(jìn)行了量化比較。除了煤電深度調(diào)峰外，需求響應(yīng)（Demand Response，簡(jiǎn)稱(chēng)DR，按最大負(fù)荷的3%預(yù)計(jì)2020年至少可形成3000萬(wàn)千瓦的資源）、抽水蓄能（4000萬(wàn)千瓦）、靈活煤電（8000萬(wàn)千瓦）、跨區(qū)靈活性（3000萬(wàn)千瓦）、光熱（不低于1000萬(wàn)千瓦）、電網(wǎng)儲(chǔ)能（不低于1000萬(wàn)千瓦）等資源能夠提供約2.5億千瓦的靈活性。

這表明，除了個(gè)別省區(qū)（如甘肅）因供應(yīng)嚴(yán)重過(guò)剩、電源結(jié)構(gòu)嚴(yán)重不合理、電網(wǎng)送出通道受阻等原因短期內(nèi)無(wú)法根本解決“三棄”問(wèn)題，總體看我們提出的規(guī)劃方案基本可保障全國(guó)整體可再生能源發(fā)展的靈活性需求。倘若出現(xiàn)極端情況，電網(wǎng)靈活性缺口尚可通過(guò)常規(guī)煤電機(jī)組運(yùn)行靈活性改善來(lái)應(yīng)對(duì)。

當(dāng)前我國(guó)常規(guī)煤電機(jī)組最小運(yùn)行方式核定普遍過(guò)高（一般在60%左右）。有關(guān)研究和實(shí)踐已表明，將30-60萬(wàn)千瓦機(jī)組的最小運(yùn)行方式核低15%-20%，不需要額外的機(jī)組技術(shù)改造，僅通過(guò)運(yùn)行方式調(diào)整和少量增加運(yùn)行成本即可實(shí)現(xiàn)。因此，煤電為可再生能源發(fā)展讓路和鋪路，技術(shù)不是核心問(wèn)題，協(xié)調(diào)利益機(jī)制是關(guān)鍵。

三、“十三五”煤電調(diào)控目標(biāo)與路線圖

根據(jù)中電聯(lián)的最新數(shù)據(jù)，截至2016年6月底，規(guī)模以上煤電裝機(jī)規(guī)模已達(dá)到9.2億千瓦。換句話說(shuō)，按照我們的測(cè)算，我們煤電的裝機(jī)峰值目標(biāo)已然達(dá)到。

基于前述論證，對(duì)2019年底預(yù)計(jì)達(dá)到的10.8億煤電機(jī)組，我們建議煤電調(diào)控思路如下：

“核準(zhǔn)未建機(jī)組全部停建”：確保2016年新核準(zhǔn)未建項(xiàng)目全部撤消，確保2016年后不再新核準(zhǔn)任何純凝煤電項(xiàng)目，確保2019年及以后不再新投產(chǎn)煤電機(jī)組；

“淘汰3000萬(wàn)低效瀕臨退役機(jī)組”：所在省區(qū)未來(lái)無(wú)可再生能源的靈活性保障需求，20萬(wàn)千瓦及以下能效不達(dá)標(biāo)、瀕臨退役純凝機(jī)組應(yīng)到期關(guān)停；

“封存4000萬(wàn)20年以上的低效機(jī)組”：所在省區(qū)未來(lái)有保障可再生能源的靈活性需求，10-20萬(wàn)服役期超過(guò)20年的低效機(jī)組可暫時(shí)封存，未來(lái)僅作為備用進(jìn)入輔助服務(wù)市場(chǎng)；

“深度調(diào)峰改造4000萬(wàn)”：改造一批30-60萬(wàn)千瓦主力機(jī)組，未來(lái)以系統(tǒng)深度調(diào)峰為主，作為電力型機(jī)組參與電力市場(chǎng)。深度調(diào)峰改造，宜選擇服役期超過(guò)15年、固定資產(chǎn)折舊基本回收的機(jī)組。

煤電調(diào)控的長(zhǎng)遠(yuǎn)方向是加快市場(chǎng)化建設(shè)，建立真正市場(chǎng)化的電源投資決策機(jī)制。然而，市場(chǎng)不是萬(wàn)能的，不能簡(jiǎn)單地交給市場(chǎng)，試圖靠競(jìng)爭(zhēng)解決所有問(wèn)題。 解決投資決策盲目性，首先要加強(qiáng)頂層能力建設(shè)，提高國(guó)家和跨區(qū)域、跨領(lǐng)域規(guī)劃的科學(xué)性和執(zhí)行力度。同時(shí)要加快市場(chǎng)監(jiān)管機(jī)制建設(shè)，包括行業(yè)自律機(jī)制、科學(xué)預(yù)測(cè)和優(yōu)化能力、信息共享能力和機(jī)制、必要的公開(kāi)評(píng)價(jià)機(jī)制、各種利益相關(guān)方的參與機(jī)制等。最后，在市場(chǎng)有效競(jìng)爭(zhēng)和長(zhǎng)效監(jiān)管機(jī)制完善之前，行政調(diào)控的底線不能放棄、不能放松。