【電力】從備用容量視角看中國電力過剩
本文中,筆者將重點從保證電力系統 “可靠性”的角度來分析中國各地區電力裝機過剩的現象。可靠性規劃的核心是,保證有足夠的發電容量,可滿足多數情況下的電力需求,且不會出現供應過剩。
中國經濟進入了“新常態”。整體經濟增速放緩,經濟結構向服務業發展調整,多個工業部門面臨產能過剩。
2015年,中國能源消耗量增長了0.9%,用電量增長速度下降到0.5%。眾多研究專家已指出,中國電力部門產能過剩,其中燃煤發電廠尤為嚴重。火電廠運行小時數減少,是產能過剩的確切證據。然而,中國燃煤發電廠過度建設卻仍在進行中。有報告指出,2015年中國新建電廠130GW,另有約200GW正在建設當中,還有更多電廠正在接受審批。
雖然有許多因素,如煤價下降,可能導致燃煤發電廠的過度建設,但其中也可能存在更根本性的問題。當前電力部門的規劃程序,不足以應對經濟“新常態”下的挑戰,也無法支持中國實現雄心勃勃的清潔能源與氣候目標。電力部門規劃與監管需要滿足多個目標,包括保證可靠性、最低成本和環境質量。
全國平均備用容量已超標一倍
衡量發電容量是否充足的一個常用指標是備用容量。備用容量是指電力輸入量加本地有效發電容量超過預測需求峰值的比例。備用容量的測量分為兩個級別:規劃(前瞻性)與運營(短期)。在北美,北美電力可靠性委員會(NERC)的默認規劃備用容量為15%。
筆者估算了中國區域電網層面的規劃備用容量,包括2014年的實際備用容量和2020年、2025的預測備用容量。結果顯示,截至2014年底,全國平均備用容量約為28%,幾乎是標準規劃備用容量的兩倍。與全國平均備用容量相比,更突出的是,主要區域電網區域的備用容量之間差異巨大:東北部地區的備用容量最高,達64%,其次為西北部地區為49%,南部電網區域為35%,北部為24%,東部為16%,中部為15%。
2014年以來,電力部門的產能過剩不斷加劇。尤其在2015年中國新增了大量發電容量。初步分析顯示,到2015年底,全國平均備用容量已增加到了38%。
總體而言,中國目前的發電廠數量,已經遠遠超過了滿足電力需求所需要的數量,不需要出于可靠性的目的新增任何發電廠。中國需要更多清潔發電技術,如風力發電和太陽能發電,以實現其在《巴黎協定》下的氣候目標和國內空氣質量目標。此外,也需要更靈活的技術以實現更多可再生電力并網。
當前中國發電備用容量足以滿足未來電力需求
在多數電網區域,目前中國電力供應過剩的情況非常明顯。這意味著中國已有過多傳統基荷煤電廠。
中國未來十年,電力需求會持續增長,因此增加發電廠也許是需要的。但如果不能以科學透明的方式預測未來需求,建設更多發電廠會導致投資浪費,產生大量擱淺資產,而這些損失最終將由電費繳納人或納稅人承擔。
為此,筆者創建了高、低兩個未來電力需求增長情境。這兩個增長情境,根據對國家和區域經濟與電力需求增長之間的關系進行的統計學分析,將對國家電力需求增長的假設轉換為區域電網級的需求增長。低增長情境假設在2015至2020年期間,國家電力需求年均增長率為1.5%,2020至2025年期間為1.0%。高增長情境假設兩個期限的年均增長率分別為3.0%和2.0%。
在發電方面,假設火電廠發電容量保持2015年的水平,到2020年中國將實現其有關水力發電、太陽能發電、風電和核電容量的政策目標,且從2020年至2025年中國將繼續增加太陽能發電和風電容量。
基于上述假設,我們計算出2020年和2025年的區域和國家備用容量,并按照不同情境在上表顯示。
在高增長情境下,到2020年全國備用容量將下降到22%。從2020年到2025年,西北、東北和南部區域仍存在大量過剩產能。而東部、中部和北部區域則將需要從其他區域額外輸入電力,或新增本地發電能力。
在低增長情境下,到2020年全國平均備用容量將增長到32%,到2025年將保持在21%。東北、西北和南部地區的產能過剩問題將比高增長情境更加突出,持續數十年。2020年前,中部和北部地區將有充足的發電容量。北部地區在2025年前發電容量充足。東部地區到2020年前則將需要從其他地區額外輸入電力,或新增發電容量。
筆者在本分析中,采用了兩個情境來衡量中國區域電網的資源充足性問題。兩個情境均顯示,東北、西北和南部地區存在顯著過剩的發電容量,且若沒有政策干預,產能過剩問題在未來十年內會繼續存在。北部和中部地區到2020年將有充足的發電容量,但在高增長情境下可能在2020以后需要額外的資源。在兩個情境中,東部地區到2020年均需要新的資源。
各電網區域之間存在的巨大的備用容量差異,顯示出加大區域電網協調,對于保證中國發電充裕度的重要性。例如,使用南部地區現有的資源,彌補東部和中部地區可能出現的不足,將是最符合成本效益的方法。而北部地區的不足則可以通過輸入西北和東北部地區的資源得以解決。加大電網區域之間的發電充裕度協調,需要制定成本分配機制,如雙邊合同。擴大電網區域之間的雙邊交易,一直是國家發改委電力部門改革框架的一部分。
發展非燃煤發電資源才是關鍵
本文分析顯示,在2020年甚至在2025年之前,中國不需要新建煤電廠,或至少不需要新建任何基荷燃煤電廠。中國到2020年或到2025年需要哪些非燃煤發電資源,才是亟需回答的關鍵問題。
從最低成本和環境規劃目標看,目前燃煤發電已然過高,需要增加對非燃煤電源的投資。產能過剩,為我們提供了一個更加嚴謹地思考這一問題的緩沖期,也突出了強化中國電力規劃程序與方法、完善中國監管治理結構與操作實踐的重要性。
為解決不同行業的總體產能過剩問題,中國已開始進行供應側改革。因電力行業的壟斷特質,明確監管部門的職責與責任,是充分保護公共利益、實現期望公共政策目標、建設可靠、清潔和具有成本效益的電力系統的關鍵。