新型电力系统背景下的重庆市电源发展方向思考

王 鹏 陈 静

（上海勘测设计研究院有限公司）

0 引言

能源低碳化、 清洁化已成为国际能源发展的必然趋势。根据国际能源署的最新预测成果， 未来三年全球电力需求增长速度将进一步提升， 其中逾七成增长将由中国等亚洲国家驱动， 可再生能源将在电力供应增量中起主导性作用， 预计2025年可再生能源在全球发电中的份额将达到35%。

中国于2020 年9 月在联合国会议上正式作出“3060 双碳目标”承诺， 于2021 年提出构建以新能源为主体的新型电力系统， 国内各省市新能源、 清洁能源的发展活力进一步被激活。重庆市作为中国西部重要中心城市， 能源电力已呈现出了新的发展特征： 一方面， 伴随着新冠疫情对社会经济的负面影响的逐步消退， 以及长江经济带、 一带一路、 西部大开发、 成渝双城经济圈等战略的实施， 重庆市能源消费需求将进一步跃升； 另一方面， 重庆市正在推动形成以电为中心的能源消费结构， 电能在终端能源消费中的比重将持续增长， 在此基础上， 双碳目标对重庆市的能源转型提出了更高的要求， 区内风电光伏等新能源迎来了快速发展机遇期。

1 重庆市用电分析

近年来重庆市电力保供压力随着用电需求的攀升而持续加大。2022年夏季用电高峰时期， 重庆市多个辖区实行限电措施， 给市内生产生活带来诸多不便。据统计， 2020年、 2021年和2022年重庆市全社会用电量分别为1186.5 亿kW·h、 1340.7 亿kW·h 和1404 亿kW·h， 最大负荷分别为2460 万kW、 2710 万kW 和2856万kW。

图2-1 2020～2022年重庆市用电趋势

根据预测， 2030 年重庆市全社会用电量将达到2050 亿kW·h， 最大负荷将达到42500MW， 2035 年全社 会 用 电 量 将2320 亿kW·h、 最 大 负 荷 将 达 到48500MW。按照目前已核准或明确建设的电源， 远景重庆市将存在较大电力缺口。

2 重庆市电源发展潜力

2021 年重庆市全市电源总装机达26910MW。其中火电 （含燃气发电和生物质发电） 、 水电、 风电、光伏装机分别为1672 万kW、 7910 万kW、 1650 万kW、 630 万kW。

图2 2020～2022 年重庆市用电趋势

2.1 火电

当前火电机组仍是承担重庆电网电力供应、 调峰等任务的主力电源， 2021 年重庆市火电装机占全市电源的62.1%， 高于全国平均水平 （2021 年国内火电装机占全部电源装机的54.5%） 。重庆市火电机组中， 除两江燃气机组和少量生物质发电机组外， 其余均为煤电机组。目前， 火电为重庆市主力调节电源。

构建新型电力系统期间， 新增煤电项目受严格控制， 已难以维持以往规模化增量， 煤电装机将伴随其他电源的投产而逐步降低自身比例。重庆市受制于依赖外购煤发电， 煤电增长所面临的困难更甚。2021 年全市煤炭需求约4700 万吨， 全部依靠陕西、贵州、 山西、 甘肃、 四川、 新疆等地的外购。

重庆市燃气发电存在资源优势， 目前市内现探明天然气储量超5100 亿m³， 居全国第5 位。相较于燃煤发电， 燃气发电在清洁性、 环保型和灵活性方面存在一定的优势， 在发电成本方面存在劣势。

2.2 常规水电

2021 年重庆市常规水电装机占全市电源的29.4%， 主要集中于长江干支流、 乌江干支流和嘉陵江干支流。重庆市常规水电中， 电网统调电站约占61%， 统调电站中按调节能力可以划分为具备年 （多年） 调节能力、 季调节能力和日调节能力三类， 三种水电占比分别为13%、 49%和38%； 市内非统调水电基本不具备调节能力。

重庆市水能资源具有蕴藏量丰富、 开发程度较高的特点。2021 年全市水电开发容量已达到技术可开发量的80.7%、 经济可开发量的96.5%。目前重庆市常规水电发展已面临瓶颈， 未来常规水电站的增量十分有限。

2.3 风电

重庆市风电近年来获得了较快的发展， 2017 年~2021 年， 重庆市风电装机规模从33 万kW 增至165 万kW， 年均增速达49.5%， 其中6000kW 以上风电机组年利用小时数在1950h~2300h 之间， 基本和全国6000kW以上风电机组平均发电利用小时持平。

重庆市作为风能资源ⅠⅤ类地区， 较好的风能资源主要分布在重庆的东北部 （大巴山、 巫山、 七曜山东段一带） 和东南部高山 （武陵山、 大娄山北缘山地、方斗山一带） 地区， 尤其是地势高突的高山草场、 山脊， 西部地区及市内其他低海拔地区分布较少， 总体来看不丰富。风能资源存在着明显的季节变化特征：东北部的风能资源以春季最大， 冬季次之， 夏季最小， 东南部的风能资源是春季最大， 夏冬次之。

2.4 光伏

2021年重庆市太阳能装机规模为63万kW。重庆市太阳能资源较差， 近年来光伏利用小时数呈增加趋势， 2021 年6000kW 以上太阳能发电机组年利用小时达722h， 年发电利用小时数常年居于全国32 个省市自治区的末位。

重庆市属太阳能资源一般地区， 且市内多山少平地， 森林覆盖率较高， 可利用土地资源较少， 总体而言不具备发展太阳能资源的优势。空间分布呈由北向南、 由西向东逐渐递增的趋势； 时间分布呈夏季太阳辐射量最大、 春秋季次之、 冬季最小的特点。相比于市内其它地区而言， 渝东北地区太阳能资源条件较好， 具备一定开发前景。

2.5 抽水蓄能电站

重庆市目前无建成抽水蓄能电站， 在建蟠龙、 栗子湾、 建全3 座抽水蓄能电站总装机380 万kW； 菜籽坝抽水蓄能电站目前已核准， 装机120万kW。

抽水蓄能电站区别于常规发电站， 其核心功能在于通过抽水和发电的过程实现电能服务时间的再分配。该特征决定了影响抽水蓄能电站发展空间的因素除了涵盖工程建设的自然条件外， 还要涉及电力系统对于抽蓄的需求。自然条件方面， 重庆市山脉起伏，水系纵横， 地形高差较大， 具有建设抽水蓄能电站的先决优势； 电力系统需求方面， 新型电力系统下， 伴随用电负荷的增长、 清洁能源占比的提升， 以及对供电服务的安全性和稳定性要求的提升， 电网对于调峰电源的需求逐步增加。抽水蓄能电站作为当下技术最成熟、 经济最优、 最具大规模开发条件的绿色调节电源， 与化学储能、 压缩空气储能等其他储能方式相比， 在未来很长一段时期内都将具有明显的优势。

4 重庆市电源发展方向及策略

4.1 煤电将向保障性和调节性电源角色转变

重庆市属缺煤省份， 而煤电又是市内的主力电源， 长期以来重庆市对于外煤入渝通道的稳定性一直有着较高要求。在能源结构转型时期的大背景下， 煤电作为典型的高碳电源， 新增煤电受到严格限制。重庆市一方面严格限制煤电机组增量； 另一方面加强对于已建机组的实施改造， 以提升发电效率和灵活性，降低机组碳排放。远景来看， 重庆市满足能耗要求、环保要求的已建煤电机组， 建议采用“退而不拆”的发展理念， 建议将其作为应急备用电源使用。

4.2 合理有序推进气电发展

“气价”问题和“气源”问题是燃气发电发展的两个主要制约因素。重庆市本身具备一定的天然气储量优势， 而气价高造成了极低的燃气装机比例， 重庆市已建燃气电站不足市内电源装机的4%； 伴随近年重庆市气源开采量的增加， 以及重庆市“调峰、 保供”压力持续加大， 重庆市燃气发电目前迎来了发展机遇期。燃气发电并非清洁能源， 也非可再生能源， 只是相较于煤电其在CO2、 SO2、 烟尘、 固体废物和重金属的排放上具有显著的优势。新型电力系统的建立和能源转型并非一蹴而就的。近景而言， 在高碳能源向低碳能源转变的过程中， 用气电替代煤电是碳减排的有效手段。远景而言， 随着重庆电网网内储能水平的提升和发展， 电网能够适满足区域内大规模可再生能源充分消纳， 此时重庆市燃气发电的装机仍应该回归到一个较低水平。从发展定位来看， 重庆市气电电应承担网内过渡能源和调节电源的角色， 其规划发展的规模应充分结合电力系统需求论证成果， 以实现重庆市气电合理有序发展。

4.3 充分挖掘新能源开发潜力

大力推进以风电和光伏为代表的新能源是建设清洁低碳安全高效的能源体系的有效手段， 也是实现“双碳”目标的先手棋。重庆市风、 光资源有限， 亟需在兼顾风光开发和生态环境保护相协调的基础上， 继续挖掘市内风电、 光伏开发潜力， 持续推进风电光伏开发建设。同时， 在现状风能、 太阳能禀赋的基础上， 重庆市未来需加速研究风能、 太阳能发电技术，提升电能转换效率； 坚持集中式与分布式并举， 探索“风能＋”和“光伏+”新发展模式； 进一步深化电力市场体系建设， 完善电价机制改革， 推进新能源系统性发展。

4.4 优化水电调度以提升效益

重庆市常规水电资源已基本开发殆尽。目前重庆市正在加快推进乌江、 涪江等重要干流梯级开发工作和乌江白马航电枢纽、 嘉陵江利泽航运水利枢纽、 涪江双江航电枢纽的建设工作。未来市内水电在难以实现突破性增长情况下， 有必要加强水电优化调度研究， 通过洪前腾库、 库容重复利用、 梯级协调、 跨流域优化等多种措施， 提高水能利用率， 实现水能最大化消纳。

4.5 科学布局抽水蓄能电站

抽水蓄能电站区别于普通电站， 其主要功能是为电力系统提供辅助服务， 这一特性要求抽水蓄能电站的开发建设需要以明确的功能任务为前提条件。截至目前， 重庆市在建及已核准的抽水蓄能电站规模已达到5000MW， 按照目前电力系统发展趋势分析， 上述装机规模已基本能够满足2030 年之前的调峰需求。抽水蓄能电站特性要求其开发规模需依据网内电源结构和电价承受能力之上。未来， 重庆市抽水蓄能电站的开发需建立在深入研究电力系统需求的基础上， 实现市内抽水蓄能电站的科学合理布局。