当前热点-如何破解新能源远距离输电难题？

9月16日，国家能源局发布《关于2021年度全国可再生能源电力发展监测评价结果的通报》（以下简称通报）。通报分析了我国2021年度可再生能源电力发展总体情况、各省（区、市）可再生能源消纳责任权重完成情况、重点地区新能源利用小时数以及全国特高压直流输送可再生能源情况。整体来看，通过直流特高压输送的新能源电量仅占新能源总发电量的不足10%，风光火打捆送出的线路可再生能源占比仅29%，客观反映了新能源远距离输送难的问题。

一、直流特高压输送可再生能源情况

(资料图片)

2021年，我国在运直流特高压共计17条，总输电能力约1.34亿千瓦时。通报显示直流特高压全年输送电量4887亿千瓦时，其中可再生能源电量2871亿千瓦时，同比提高18.3%，可再生能源电量占全部输送电量的58.7%。根据统计直流特高压的输电能力，2021年全国直流特高压的平均输电小时数约为3630小时。各直流输电情况见表1：

表1 2021年直流特高压输电情况

二、可再生能源输送情况分析

我国2021年在运特高压地域分布如下图，直流特高压功能在于解决资源和负荷中心分布失衡的问题，呈现出“西电东送、北电南送”特征。同时，从直流特高压的电力来源可以大致分为两组：一是复奉、锦苏、宾金等南方8条特高压直流，用于将西南的水电输送至华东、南方等区域电网；二是天中、灵绍等9条特高压直流，用于将西北、华北、东北的火、水（主要是青豫直流）、风、光电力打捆输送至东部负荷中心。

图1 2021年底我国特高压骨干网架示意图（此图参考全球能源互联网合作组织：《中国“十四五”电力发展规划研究》）

结合表1数据，全国直流特高压线路在利用小时、可再生能源占比方面存在较大的差异，具体表现在：

一是不同线路利用小时差异较大。全国直流特高压平均利用小时约3630小时（其中雅湖直流年中投运），约为2021年10月发改委发布的《跨省跨区专项工程输电价格定价办法》缺省值（4500小时）的80%。从单条线路来看，利用小时数差异非常大，在不足2000小时至6000小时之间。笔者分析，利用小时主要受送端配套电源和电网的影响，一方面部分直流投运时间较晚，利用小时还属于爬坡阶段，如青豫、昆柳龙、雅湖直流等；另一方面，部分直流送端电网比较薄弱，电源组织也比较困难，限制了送电能力的提升。

二是整体可再生能源占比超过50%，但南高北低特点明显。全国直流特高压可再生能源电力占比达到58.7%，高于《2030年前碳达峰行动方案》等文件中“新建通道可再生能源电量比例原则上不低于50%”的要求，但主要贡献来自于南方8条直流和青豫直流，可再生能源电力占比接近100%，因为送端电源基本为水电，而水电具有较强的调节能力和安全支撑能力，能够实现直流系统的安全运行。但此外9条主要输送风光火打捆电力的直流，输送的可再生能源电量仅有820.7亿千瓦时，可再生能源电力占比平均值仅29%（远低于50%的要求），其中绝大部分应该为新能源。根据以上数据估计2021年通过直流特高压跨区输送的新能源电量不超过900亿千瓦时，约占2021年新能源总发电量的9%。

三、破解新能源远距离输送难问题

（一）新能源远距离输送难

我国风光资源禀赋不均衡的特性，决定了三北地区新能源大基地建设是发展新能源的重要组成，而如何将新能源电力远距离输送是制约大基地建设的最大瓶颈。尽管国家多次提出“风光基地+先进煤电+特高压输电”为载体的新能源供给消纳体系，但当前直流特高压输送新能源电力的基本情况，客观说明了新能源远距离输送难的问题。笔者认为有以下几点原因：

一是新能源间歇性的资源特点使输电效率降低。新能源发电具有“靠天吃饭”的特性，同等装机功率下发电利用小时数低，即便实现风电、光伏1：1复用输电通道，其利用小时数也仅达到3000小时，新能源电源的低密度特性决定了其输电效率较低。

二是需要大量火电进行安全支撑，挤占一定的输电空间。新能源对电力系统不具备主动的安全支撑能力，自身的电压、频率耐受性能也较差，特高压直流运行时也需要坚强的送受端电网提供电压支撑，以防止直流换向失败等问题。所以，理想中新能源占电量主体的特高压送出难以实现，三北地区新能源基地需要配套较大比例的火电机组，进行风光火打捆外送是电力系统安全要求带来的必然结果，导致部分输电空间被火电挤占。

（二）相关建议

新能源大基地的加快建设，是完成我国非化石能源发展目标的重要内容，关系到“双碳”目标的成败，而加大新能源电力远距离输送，是解决新能源消纳问题的关键之一。笔者认为有以下手段：

一是在提升送端功率调节能力。新能源功率波动的特点，是导致输电通道利用率低的“顽疾”，提高直流特高压利用效率需要在送端对新能源出力进行平滑处理。一方面充分利用风、光出力时间差特性，优化两种电源的配置比例；二是按照送端出力曲线配置一定储能装置，同时进行煤电灵活性改造与建设一定比例的光热电站，提升功率调整能力。

二是加大柔性直流等新型特高压技术的研发与应用。柔性直流具有灵活的有功、无功支撑能力，能降低直流系统对送受端电网以及常规机组的安全依赖，也具备多端直流组网功能，有利于新能源电力的多点组织和汇集，特别适用于偏远地区、电网薄弱地区新能源大基地的外送。随着柔性直流技术的进步和成本的下降，将成为提升新能源远距离外送能力的重要技术手段。

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