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特高压实现能源大范围优化配置 ——北京发电“无煤化”,下一个会是哪里?
2017-03-28 17:18:57 来源: 新华网
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        特高压:承载能源清洁发展

        建设什么样的城市?怎样建设一座城市?是每个城市的管理者一直求索的庞大课题。能源和环境是他们遇到的两大难题。

        人们不断尝试破解以空气质量差、能源供应紧张、交通拥堵为代表的“城市病”。能源是造成城市病的直接根源之一,能源变革将推动城市的可持续发展。今年3月,北京成为我国最早告别燃煤电厂的地方,随着华能北京热电厂全部机组按计划停机备用,北京在全国首个实现了全部清洁能源发电。最大用电负荷2082万千瓦、年用电量1020亿千瓦时的国际化大都市,不再依靠燃煤电厂供电……北京的发电“无煤化”向城市管理者展示了“北京模式”的能源变革探索,也为与其一样不堪重负的城市提供了能源清洁化发展的范本。

        在我国东中部一线城市实现能源清洁转型的过程中,特高压等区外来电发挥的作用显著。特高压是目前世界上最先进的输电技术,具有远距离、大容量、低损耗、少占地的综合优势,可以更安全、更高效、更环保地配置能源。特高压电网一头连着西部北部清洁能源开发利用、一头连着东中部清洁发展,已成为国家能源清洁发展的战略重点。目前,华北、华东特高压电网已经初具规模。多条特高压工程的落点都在京津冀、长三角区域,北京、天津、上海等一线城市都已经用上了特高压电。截至2016年底,国家电网已累计建成“六交五直”特高压工程,在建“三交六直”特高压工程,在运在建20项特高压工程线路长度达到3万公里,变电(换流)容量超过3.2亿千伏安(千瓦),累计送电超过6000亿千瓦时。

        北京模式:能源清洁转型发展之路

        当北京关停燃煤发电厂的新闻登上全国主要媒体的头条,新闻背后,是北京治理“城市病”的决心和规划。今年,北京市列出大气污染防治、水环境治理、拆除违法建设等9项具体任务清单。计划全年压减燃煤300万吨,燃煤降到700万吨以内……

        在中国,很多大城市经受着与北京类似的城市困扰。要治疗病症,看似千头万绪,但抓住关键问题往往事半功倍,能源就是其中之一。近日相关能源专家指出,要重新定位能源驱动城市发展功能,转变能源作用方式,由主要关注能源驱动城市经济发展的能源作用方式,转变为“以能源变革推动城市经济、社会、环境、人文、管理、竞争力发展及居民生活品质提升”的能源作用方式。

        先做一道算术题:2016年,北京最大用电负荷为2082.8万千瓦,刚刚停机备用的华能北京热电厂装机84.5万千瓦,如果大北京的电全部从燃煤电厂而来,需要25座华能北京热电厂满负荷运转才能满足,每年消耗的燃煤量将是4400万吨,排放二氧化硫2275吨、氮氧化物2564吨、烟尘479吨,如果把这些都建设在城六区,每7.4公里就要有一座这样的热电厂。

        北京的能源变革从自治出发。按照《北京市2013-2017年清洁空气行动计划》,北京四大燃煤热电厂全部关闭,为了满足城市用电需求,在关停四大燃煤电厂的同时,北京市在2012年便启动了四大燃气热电中心的建设,按照规划,新建的四大燃气热电中心供电能力是720万千瓦,是以前的2.6倍。

        北京既是用能大城,又是资源小城,因此,在自治之外,合力更为重要。时间回到2013年9月,国务院出台《大气污染防治行动计划》,提出加快调整能源结构,增加清洁能源供应,力争实现京津冀、长三角、珠三角等区域煤炭消费总量负增长,逐步提高接受外输电比例。“逐步提高接受外输电比例”这一点,在2014年2月12日国务院研究部署加强雾霾治理的常务会议上被明确为“实施跨区送电项目”。

        从城市能源变革的角度来讲,转变能源配置方式,对大多数国内城市来说,主要由局部平衡、输煤为主的能源配置方式,变输煤为输电,转变为“充分利用可再生能源,实现资源大范围优化配置的清洁低碳、跨区平衡型”的能源配置方式。

        北京是典型的资源输入型城市,约60%的电、40%的成品油、100%的天然气需外部供应。为加快能源供给侧改革,推进能源清洁转型发展,北京正积极完善“多源、多向、多点”设施布局,强化特高压等外送通道和本地管网建设,提升应急调峰设施水平,全面增强设施保障能力。

        北京的跨区送电步伐一直走在全国前列。以创造北京电网负荷历史峰值的去年夏季为例,北京本地发电出力772.8万千瓦,外受电力1310万千瓦,外受电力比例达到67%,这意味着北京城每三盏电灯中就有两盏由“远方的电”点亮。截至“十二五”末,北京电网已经建成了昌平—张南—门头沟—房山—安定—通州—顺义500千伏扩大双环网结构,有10个500千伏变电站与外受电通道相连,为北京接受“远方来电”提供坚强的网架支撑。

        现有的输电通道仅仅是个开端,更大规模的输电规划蓝图已经徐徐铺展。按照《北京市2013~2017年清洁空气行动计划》规划,北京未来将不再新建大型电厂,用电缺口将全部依靠外受电和区域内清洁发电来填补。2016年6月,北京首条特高压入京通道锡盟—北京东—山东1000千伏特高压工程的配套北京东-顺义工程建成投运,北京市民开始用上了特高压输送的清洁电力。“十三五”期间,北京电网规划实施7大外受电通道工程,其中3项为特高压下送工程,至“十三五”末,北京地区将通过特高压、柔性直流等方式将内蒙古、张家口等地区的清洁绿色电力引入北京,受电能力将由1700万千瓦增至3700万千瓦。

        对此,国家环境保护部环境规划院副院长、总工程师王金南评价说,控制燃煤排放是降低PM2.5污染的关键手段之一。“跨区送电显著减少北京燃煤的大气污染排放;另一方面,随着特高压等技术的发展,跨区输电的总体能源利用效率可以高于输煤的能源效率。”

        在能源消费领域,北京的用电“无煤化”也在推进,3月15日,北京集中供暖结束。这几天,家住北京门头沟陇驾庄村的佟羿坤和老伴儿忙了起来。原来,城里的女儿女婿带着小外孙回来住了。“孩子小怕冷,咱家里有‘煤改电’的电暖气,随时能开。”佟大爷说。

        “城市能源利用,现阶段最迫切的问题是治理散烧煤,因此大力推广‘煤改电’势在必行。”厦门大学中国能源政策研究院院长、厦门大学能源经济与能源政策协同创新中心主任林伯强在接受记者采访时说。

        按照国家关于推进“清洁能源采暖”要求,北京“煤改电”工程从2003年起实施,已有近60万居民受益,仅2016年一年,就有574个村19.8万户居民完成“煤改电”,相当于每年可减少燃煤消耗68.1万吨,减排二氧化硫2015.8吨、氮氧化物2189.6吨。根据计划,“十三五”期间,北京还将对1521个村67.4万户市民实施“煤改电”工程。

        发电无煤化以外,环顾衣食住行,从家庭里的“煤改电”,到电动汽车的应用和充电设施建设等,不仅是北京实施电能替代的举措,也代表城市能源变革中的用能趋势。北京在能源配置方式和能源消费方式上,重视城市生态文明建设,为城市转型奠定基础,成为城市能源变革的样本。

        从北京到中国:由保障供给到智慧联动

        以能源变革为城市发展动力的不止北京,素有“苏湖熟,天下足”美誉的苏州,是全国用电量第一大的地级市,2016年用电量达1382亿千瓦时,甚至超出北京362亿千瓦时。在这座充满经济活力的城市里,24座各类电厂星罗棋布,装机达1913.57万千瓦。密密麻麻的电厂、鳞次栉比的烟囱、持续排放的污染物……苏州的空间资源和环境容量都已饱和。苏州也希望抓住能源的“牛鼻子”,通过“能源供给革命、能源消费革命、能源技术革命、能源体制革命”,建设能源变革发展典范城市,实现可持续发展。

        苏州所在的长三角地区,城市群正在崛起,这里燃煤电厂分布均很密集,发电占比较高。根据国网能源研究院的预测,“十三五”期间,世界经济有望平稳复苏,国内供给侧结构性改革取得积极成效,华东地区用电量将保持较快增长,预计上海、江苏、浙江用电量年均增速分别2.5%、5.5%和6.1%。

        按照国务院《大气污染防治行动计划》的要求,长三角区域需要实现煤炭消费总量负增长,远期规划中,已经明确要求江浙沪地区不再审批燃煤机组。面对未来每年仍保持一定增速的用电量,拿什么来填补这些增量?“北京样本”同样在长三角区域发生,即逐步提高接受外输电比例,加大实施跨区送电项目。

        林伯强认为:“大城市都是能源消耗大户,能源供给缺口如何填补,依靠新建的调峰燃气发电和清洁能源是不够的,所以未来城市发展大比例采纳外来电很正常。”目前,华东特高压电网已经初具规模。多条特高压工程的落点,都在长三角区域。向家坝—上海、锦屏—苏南、溪洛渡-浙西、宁东-浙江等特高压直流工程,淮南-浙北-上海、淮南-南京-上海等特高压交流工程,在推动长三角城市清洁绿色发展方面已经发挥了重要作用。

        目光再回到苏州,特高压为代表的区外输电通道正在改变着苏州的能源格局。锦屏—苏南±800千伏特高压直流输电工程,起点四川裕隆换流站,落点江苏苏州同里换流站,额定输送功率720万千瓦,占苏州电网用电负荷近三分之一。仅2016年,这条特高压线路就向苏州输送了354亿千瓦时清洁水电,相当于节约了京杭大运河三分之一的运力。与此同时,世界首条特高压GIL管廊工程也正在建设中,工程投运后,以苏州电网为接入点,整个华东电网将新增特高压环网受电能力3500万千瓦,相当于将近两个三峡水电站的装机容量。

        如果将北京地区能源连通的图景缩小,探寻中国能源流动的整体脉络,你会发现,电能从内蒙古、山西流向北京,从大西北奔向中原,从西南地区汇入华东……从西到东、由北至南,在中国巨大的地域版图上,每时每刻都有电能在城市间穿梭,勾勒出一幅中国独特的能源网络景象。

        电能交换的空间有多大?2016年,我国跨区送电量达3611亿千瓦时,这些电力足够支撑12450万户家庭使用一年。城市间电能的交流,也为资源供给紧张的城市构建了经济崛起的坚强基础。

        今年政府工作报告中明确提出要“坚决打好蓝天保卫战”,目标是今年二氧化硫、氮氧化物排放量要分别下降3%,重点地区细颗粒物(PM2.5)浓度明显下降。今年要加快解决燃煤污染问题,推进北方地区冬季清洁取暖,完成以电代煤、以气代煤300万户以上,全部淘汰地级以上城市建成区燃煤小锅炉。加大燃煤电厂超低排放和节能改造力度,东中部地区要分别于今明两年完成,西部地区于2020年完成。

        政府工作报告中对煤电产能过剩问题也予以了高度关注,明确提出要“深入推进‘三去一降一补’,扎实有效去产能。今年要要淘汰、停建、缓建煤电产能5000万千瓦以上,以防范化解煤电产能过剩风险,提高煤电行业效率,优化能源结构,为清洁能源发展腾空间”。可以看出,加快发展清洁能源,优先利用区外来电,严格控制东中部煤电发展,压减现役燃煤机组出力,在部分城市逐步关停煤电机组,将是未来东中部一线城市实现清洁发展的重要举措。

        与北京相比,长三角城市群燃煤电厂分布相对密集,但并不妨碍逐步转向清洁发电的未来趋势。华东电网包括上海、江苏、浙江、安徽和福建四省一市都在扩大新能源装机,2016年,上海电网消纳清洁能源逾480亿千瓦时,占全年用电量32%;浙江电网消纳清洁能源超过779亿千瓦时,杭州因G20峰会契机,在绿色交通、电能替代方面都已走在前列;在江苏,苏州被确立为国际能源变革典范城市,至2020年,清洁电力占比将提升至50%。

        基于清洁转型与资源优化配置的能源变革,究竟会带来什么,未来的城市能源系统会是什么样?能源变革不仅在城市全面发展中大有可为,其与城市全面发展更必须相辅相成,支撑未来智慧城市可持续发展。“智慧城市的用能需要能源互联网的支撑,而能源互联网的核心是智能电网,其电源输入一个是依靠本地清洁发电,另一个则是外来电源输入。”国网能源研究院专家谭显东说。

        城市与能源的关系,不仅仅是需求与供给,而是智慧相连,融入到城市生活的方方面面。用能理念,也主要由局部平衡、输煤为主的能源配置方式,变输煤为输电,转变为充分利用可再生能源,新增电力需求主要通过特高压等区外来电解决,实现资源大范围优化配置的清洁低碳、跨区平衡型的能源配置方式。

        下一个无煤化的城市,会出现在哪里?每一个城市都有其独特的基因与个性,完全复制的模式不会存在。但不可否认,清洁发展已经融入中国城市发展的灵魂,作为城市转型中的样本,北京经验证明,能源变革需要科学决策,长远规划,符合城市特色,而能源发展的正确路径将驱动城市的升级发展。我国东中部地区经济发达,经济总量大,用电基数大、比重高,未来新兴战略产业、新业态服务业将加快发展,加之人口向东部地区集聚,仍将是我国的负荷中心。特高压将在大范围优化能源资源配置,保障我国能源安全、经济、清洁、高效发展等方面,发挥更加重要的作用。

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【纠错】 责任编辑: 索炜
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