影响东北地区电力系统中长期发展战略的基本问题研究

郑志勤，闫振宏，王 昊

(东北电力科学研究院有限公司，辽宁 沈阳 110006)

东北地区是国内的重工业生产基地，尤其是冶金、石化、矿山、机械制造等领域在国内占重要的地位，东北电网历史上是国内最早和最大的电网。随着国民经济结构调整进度的加快，近年来东北地区的GDP增长率始终高于全国平均水平，且幅度逐年增加，这为东北老工业基地的振兴奠定了坚实的基础。新的发展形势要求东北电网必须不断加快建设速度，以适应国民经济结构调整的迫切要求和东北地区区域资源优化配置的发展要求。

低碳经济问题引起了全球各国的关注，气候变化问题更引发了世界各国对低碳发展模式的迫切要求，这也促使每个企业必须重新思考企业的战略定位和发展模式。能源行业是经济发展的基础和碳排放的第一大户，因此，提高能源利用效率，开发利用新能源，优化能源结构，推进产业升级，是发展低碳经济的核心。电力行业应以资源和环境为前提，从战略的高度思考电网的发展战略，以应对低碳经济为取向的能源变革，确立科学发展方向，实现可持续发展［1］。

东北地区电力系统中长期发展战略应充分考虑环境约束条件，以低碳经济为导向。一方面最大限度提高能源的终端利用效率;另一方面大力开发利用新能源，全面提升东北电网的区域资源优化配置能力，促进节能减排，提高电能利用效率，扩大电网对可再生能源的接受能力。本文深入研究东北地区电力系统中长期发展所面临的挑战和困境，为东北地区电力系统的长期可持续发展提出建议。

1 东北地区能源资源基本情况

东北地区是典型的以煤炭为主要一次能源的地区，东北地区煤炭基地大多分布在黑龙江和内蒙东部地区。东北地区煤炭保有储量占全国的12.3%。其中，辽宁、吉林、黑龙江和内蒙东部地区煤炭储量分别占全区的6.3%、2.6%、19.5%和71.6%。

东北地区的水能资源比较匮乏，水力资源理论蕴藏量1 661万kW，年发电量1 455亿kWh，占全国的2.4%。技术可开发装机容量为1 682万kW，占全国的3.2%。多种原因造成各地区水电开发程度不均衡:辽河流域基本已开发完，但黑龙江流域只开发了 10%［2］。

东北地区风能资源丰富，其中内蒙东部地区风能资源最为丰富，赤峰、通辽、呼伦贝尔和兴安盟等地区可开发潜力巨大，风能潜在开发量为54 703万kW;吉林省风能资源较为丰富，潜在开发量为9 333万kW，有效风能蕴藏量为6 920亿kWh，尤以白城和松原地区风能资源最为丰富，极具开发价值;辽宁的沿海地带风能资源也较丰富，潜在开发量达到7 828万 kW［3］。

东北地区石油探明储量为74亿t，占全国石油资源总量的46%，石油在全区内能源资源构成中的比例为27%，但基本供应全国。天然气资源仅为1 074亿m3。我国常规天然气预测的可采资源量为22万亿m3，已探明可采储量为3.9万亿m3。

2 东北电网现状及电力需求预测

东北电网覆盖辽宁、吉林、黑龙江及内蒙东部地区。东北电网是以500 kV线路为骨干、以220 kV线路为主体网架，由多个电压等级组成的电网。截止2010年底，东北电网全口径装机容量为8 907万kW，其中火电装机容量为7 146万kW，水电装机容量为700.4万kW，风电装机容量为1 057.9万 kW，其它2.7万 kW［4］。

“东北振兴”战略力争将东北电网地区建设成为“重要经济增长区域”，“十二五”期间年均经济增长9.3%。从产业结构来看，第一产业比重将持续下降，第二产业比重继续上升，第三产业比重将保持稳中有升趋势。预计“十三五”期间年均经济增长6.9%，2021～2030年年均经济增速为6.4%［5］。

3 影响东北地区中长期发展战略的基本问题

3.1 东北地区能源资源与电力负荷分布不均衡

东北地区煤炭资源在能源资源构成中的比例为68%，石油为27.2%，天然气为0.3%，水能为4.5%。其中，辽宁、吉林、黑龙江和内蒙东部地区煤炭储量分别占全区的6.3%、2.6%、19.5%和71.6%。北部黑龙江水力资源比较丰富，占东北全区水资源总量的45.7%，而南部辽宁水力资源比较少，仅占东北全区水力资源总量的12.2%［2］。

东北地区的电力负荷分布从省区来看，2010年51.6%的电力负荷和35.8%的人口集中在辽宁，而辽宁的资源相对其它省份是比较匮乏的，煤炭资源只占全区的6.3%(见表1)。

表1 2010年用电负荷、资源分布和电源装机对比

表2 2020年用电负荷、资源分布和电源装机对比

表3 2030年用电负荷、资源分布和电源装机对比

随着经济、社会的发展，预测2020年、2030年东北地区的用电量将分别达到6 110亿kWh和8 562亿kWh(见表2、表3)。辽宁的用电负荷在全区用电负荷中所占的比重依旧很大，几乎占到一半(47%)。

这种能源资源与负荷分布不平衡的特点迫切要求在东北区域最大范围实现能源资源的优化配置。

3.2 一次能源结构不理想

东北地区能源结构以煤炭为主，即便到2015年、2020年，煤炭仍将在总体能源消费中占有相当高的比重，仍将高于全国平均水平。

东北地区能源结构可基本概括为:多煤 (大东北经济区内的煤炭储量基本能够满足本地区需求)、多风 (风能及太阳能储量丰富)、多油 (石油主要供应关内地区)、少水 (境内水电资源基本开发完毕，水电装机比例越来越小)、少气 (天然气储量小)。

东北地区未来的一次能源消费结构必然要求大规模减少化石能源的使用，加大对新能源、可再生能源的开发。鉴于东北地区少水、少气的事实，可大规模开发的可再生能源主要是风能以及少部分太阳能，如果进一步扩展到非化石能源的范畴，还包括部分核能。东北电网要加大新能源、可再生能源、非化石能源电源的开发，只能主要着眼于核电及风电的大规模开发［6］。

东北地区拥有丰常丰富的风能资源，但是由于风能的不稳定性，使其不可能单独成为一种可靠的能量来源，必须与具备快速调节能力及调节经济性的其它种类能源配合使用。水电以及燃气轮机电站都是可以与风电互补的电源，但与风电自然互补的能源在东北地区的蕴藏量均十分有限。东北地区占主导地位的火电以及未来的核电从本质上说并不适合作为风电的互补性能源。

因此，未来东北地区一次能源消费结构的逐步转变，核电及间歇性可再生能源电源装机比重的不断增加将给东北电网的发展建设带来严峻的挑战。

3.3 电源结构不合理

3.3.1 火电装机比重大

截止2010年末，东北地区火电装机占总装机容量的80.2%，火电机组总发电量占全年总发电量比例更高达89.3%。远高于电力工业“十二五发展规划”提出的2015年煤电装机占总装机容量低于70%的全国平均水平 (见表4)。

以火电为主的电源结构，使得东北地区电力能源过度依靠火电，电力用煤需求不断增加导致电力行业对煤炭供应和铁路运输的依赖度越来越高。另一方面，发电过程中要排放大量的二氧化碳、氮氧化物等有害气体，破坏和影响生态环境，给东北地区节能减排、环境保护带来巨大的压力。

3.3.2 水电装机容量占总装机容量比重小

2010年水电机组装机占东北全区总装机容量比重为7.4%，远低于2006年统计数据中的全国水平20.36%和世界水平19%。同时，东北电网水电装机比重呈逐年下降的趋势。2020年和2030年分别达到4.5%和3.2%［4］，这种情况会使得电网的调峰运行更加困难。

表4 2010年东北地区装机规模及发电量

3.3.3 核电建设刚刚起步

核电是国际上公认的清洁能源，在我国是能够形成规模替代化石燃料的能源。东北地区煤电比重过高，减排压力大，更需要加快对能源结构的调整。目前，核电在东北地区还是空白。在建的辽宁红沿河核电站2013年开始陆续投产。2020年东北地区核电装机容量达到1 200万kW，占总装机的3.5%。

东北地区电力系统为配合低碳经济的发展要求，应加快新能源和可再生能源的发展。但是受水电资源的限制和移民等问题的制约，开发难度不断加大;风电的利用小时数低、稳定性差;太阳能发电形成较大规模难度较大。因此目前来看在确保安全前提下，加快发展核电应该是比较可行的途径。

3.3.4 风电发展后来居上

东北地区拥有非常丰富的风能资源，若仅从潜在开发能力看，东北三省一区都具备开发千万kW级风电装机容量的潜力。东北地区风电装机容量2010年达到1 058万 kW，占全网装机容量11.9%［4］;发电量占全网总发电量5%，在全国各区域电网中比例最高。风电的大发展，对于电网的建设运行来说是一次重大的挑战，但对东北地区经济、社会发展，对实现节能减排目标又是一次重大的机遇。

3.4 系统调峰容量不足

在低碳经济政策下，优化电源结构不能单纯强调煤电比例下降和可再生能源比例上升。电源结构优化不仅要考虑静态的装机结构中各种能源发电的装机比重，还应考查电源结构在整个电力系统中的动态运行效率，即发电环节中基荷、腰荷和峰荷电源合理配合的最佳比例，这是直接影响电网运行和最大限度发挥可再生能源作用的关键。

东北地区电力系统中适合作为峰荷电源的水电和抽水蓄能电站在电源结构中所占比例较小，2010年、2020年和2030年抽水蓄能电站占水电总的比重分别为8%、7.1%和6.5%。东北地区水电比重在逐年降低，电源结构中这种调峰电源的比重也是越来越低。一般来说，合理的电源结构中峰荷电源应达到25%～35%，至少也应达到10%，而东北地区目前电源结构尚不能达到这一水平。水电包括抽水蓄能等调峰电源不足，迫使30万kW及以上机组参与调峰［1］。

根据东北地区自身特点:风能资源比较丰富，电力系统面临着可再生能源电力如风电的大量接入;东北所处地域比较寒冷，热电联产机组比重较大;另外，国家大力推行节能减排、“上大压小”的政策，“十一五”期间加快实施关停小机组，原每天作为调峰电源的10万kW及以下的燃煤、燃油机组的关停，相当于减少了部分调峰电源，这部分调峰电源，应考虑加快补建相应的抽水蓄能等峰荷电源。如果系统调峰困难的情况在一定时期内不能改善，会严重影响电力运行和可再生能源的利用，成为优化电源结构的瓶颈因素。

4 结论

通过对东北地区能源资源和社会发展需求的分析可知:东北经济区一次能源资源 (含蒙东锡林浩特盟部分能源资源)中、长期基本能够做到自给自足;东北地区能源结构的特点是“多煤、多油、多风、少水、少气”，能源结构不理想。煤炭始终是一次能源消费的最主要组成部分，在非化石能源中占有重要地位的水能资源严重缺乏。即便到2015年、2020年，煤炭在一次能源消费中所占比重仍将高于全国平均水平，节能减排的压力很重。

东北地区能源结构的缺陷直接导致东北电网电源结构的不合理，系统内严重缺乏能够与核电及风电互补的调峰电源容量;受地区能源资源及负荷分布的限制，东北地区电力流向在相当长的一段时期内仍将保持“西电东送、北电南送”的输电格局，远期以“西电东送”为主，区内存在电力能源大范围、远距离、大容量优化调配的客观需求。

传统的电力发展模式面临着挑战和困境，电源结构和能耗水平的制约，使得资源和环境情况均难以为继。东北地区电力发展应早明确低碳发展的方向，在深入研究影响发展根本因素的基础上，制定出切实可行的中长期发展规划。

［1］ 肖 鹏．中国电力工业变革与发展的战略选择 ［J］．中国电力企业管理，2009，19(7):8－21．

［2］ 江哲生．我国电力工业现状和“十二五”电源结构调整趋势分析 ［J］．电器工业，2009(1)．

［3］ 中国气象局风能太阳能评估中心．中国风能资源评估［M］．北京:气象出版社，2009．

［4］ 陈东平．关于抽水蓄能发展的理性思考 ［J］．水力发电，2005，31(3):1－3．

［5］ 邵宝珠，郑志勤，孙 锋．地区电网中期运行方式研究［J］．东北电力技术，2008，29(10):1－5．

［6］ 王 天，叶 鹏，吉胜钧．基于SWOT分析的东北电网发展模式研究［J］．东北电力技术，2008，29(7):24－28．