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三種缺電伴生：缺可用容量、缺環(huán)保指標、缺煤
自2020年底湖南、江西有序用電以來，2021年各地有序用電的情況時有報道。其中，9月底東北的拉閘限電因為直接影響民生用電，引起了大量關注。缺電作為一種結果，除了經(jīng)濟強勁復蘇、氣溫高導致用電需求大漲外，供給側的原因并不相同，本輪缺電原因主要有三類：缺可用容量、缺環(huán)保指標、缺煤。
缺可用容量：可用容量是能夠在各種工況下（尤其是峰值負荷時）穩(wěn)定出力的電源裝機容量；各種電源裝機的累計可用容量，無法覆蓋用電負荷，發(fā)生缺電。
缺環(huán)保指標：部分區(qū)域為了達到能源消費強度和總量雙控的約束性指標，主動限制電力消費。
缺煤，煤電機組出力受阻：缺煤，部分煤電廠買不到煤，無法發(fā)電；煤價上漲，而煤電上網(wǎng)標桿電價原地踏步，面粉貴過面包，部分煤電廠因多年虧損、資金鏈斷裂，無錢買煤。
分析各省區(qū)不同時期情況，以上三種缺電均存在：2020年底，湖南、江西缺可用容量有序用電，浙江缺環(huán)保指標主動限電。2021年5-6月，廣東、云南缺可用容量。2021年9月，廣東、山東、安徽、東北等多地因缺煤有序用電，陜西、寧夏、云南等地為達到能耗雙控目標主動限電，浙江因能耗雙控、缺煤、外送電下降等因素有序用電。其中遼寧、黑龍江為避免電網(wǎng)發(fā)生大規(guī)模解列，緊急拉閘限電，影響了民生，引起廣泛關注。
以上三種缺電中，缺煤短期內有多種措施可解決，缺環(huán)保指標有避免“運動式”減碳的政策方向，而缺可用容量的問題較為嚴峻復雜，也是本文主要探討的問題。
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東北拉閘限電溯源
（1）迎峰度夏期間，東北缺煤，電力供應緊張
冰凍三尺，非一日之寒。
2021年7月以來，受副熱帶高壓位置偏北影響，東北地區(qū)連續(xù)多日高溫，用電負荷屢創(chuàng)夏季新高。因為缺煤和伴生的煤價高漲，東北地區(qū)電煤庫存持續(xù)下降，個別電廠電煤庫存低于警戒煤位，甚至存在缺煤停機風險。
7月19日，遼寧省出臺《關于調整遼寧省內電熔鎂企業(yè)用電峰谷分時時段的通知》（遼發(fā)改價格﹝2021﹞255號），調整峰谷分時電價時段，引導電熔鎂企業(yè)錯開晚高峰用電，削減電網(wǎng)高峰負荷。
7月28日，東北電網(wǎng)（黑龍江、吉林、遼寧、蒙東）用電負荷最高達到7058萬千瓦，同比增長8.2%；極熱無風，風力發(fā)電僅3.4萬千瓦，創(chuàng)歷史新低，不足風電裝機（2020年底東北電網(wǎng)風電裝機4026萬千瓦）的0.1%；東北電網(wǎng)在最大870萬千瓦的跨區(qū)電力支援下，成功化解了有序用電和拉閘限電的風險。
大唐吉林發(fā)電公司向國家能源局東北能監(jiān)局匯報，反映了煤電企業(yè)面臨的困境。東北能監(jiān)局調研后，形成《關于東北區(qū)域迎峰度夏期間電煤供應短缺情況的報告》報送國家能源局，并印發(fā)了《關于進一步加強迎峰度夏期間電煤供應情況和電力供需形勢預測工作的通知》。8月6日，國家能源局向東北三省一區(qū)重點地方供煤省區(qū)能源局和重點煤礦所屬集團下發(fā)了《關于協(xié)調解決東北三省電煤煤源的緊急通知》。
（2）9月，遼寧、黑龍江事故拉閘影響民生
受缺煤和煤價高、供暖期前設備檢修的影響，大量煤電機組出力受阻，以遼寧為例，煤電出力僅為裝機容量的一半左右；疊加新能源發(fā)電減少，東北地區(qū)電力供應持續(xù)緊張。根據(jù)《有序用電管理辦法》，2021年9月9日起，吉林實施有序用電，9月10日起，遼寧、黑龍江實施有序用電，東北地區(qū)實施多輪III級（負荷缺口5%-10%）和IV級（負荷缺口5%及以下）有序用電，其中遼寧最大錯避峰243.67萬千瓦，用電影響范圍限制在部分工業(yè)企業(yè)。
9月23日，東北地區(qū)電力供應缺口進一步擴大，遼寧和黑龍江啟動II級（負荷缺口10-20%）有序用電，其中，遼寧最大錯避峰416.92萬千瓦。由于風電驟減、出力不足裝機容量的10%，電網(wǎng)仍然有較大缺口，電網(wǎng)頻率低于49.8赫茲，且頻率調整手段已經(jīng)用盡，魯固直流送山東、高嶺直流送華北線路不具備調減空間。為防止電網(wǎng)瓦解和大面積停電，依據(jù)《電網(wǎng)調度管理條例》及相關預案，東北電網(wǎng)調度部門實施“電網(wǎng)事故拉閘限電”。拉閘限電不同于有序用電，是保電網(wǎng)安全的最終手段，用電影響范圍擴大到居民和非實施有序用電措施企業(yè)。
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東北拉閘限電對能源供應問題的影響
東北地區(qū)拉閘限電對經(jīng)濟民生造成了不利影響：引發(fā)電梯停運、停水、斷網(wǎng)、交通擁堵等一系列次生事件；其中，遼寧澎輝鑄業(yè)有限公司因突然拉閘，高爐煤氣泄漏，23人送醫(yī)救治。
不幸中的萬幸，拉閘限電發(fā)生在供暖季前，而不是嚴寒時期，為解決問題提供了緩沖時間。
（1）促進解決缺煤
8月6日，國家能源局已下發(fā)《關于協(xié)調解決東北三省電煤煤源的緊急通知》，但是，政策發(fā)力需要時間，煤炭產(chǎn)能釋放需要安監(jiān)、環(huán)保、國土等多部委協(xié)調解決。
東北地區(qū)充分暴露了缺煤問題，相信后續(xù)各部委會通力協(xié)作，盡快解決缺煤問題。不過，隨著北方供暖季來臨，保障煤炭供應支撐發(fā)電供熱的壓力仍然不小。
（2）促進解決電煤價格頂牛
“市場煤、計劃電”帶來的電、煤價格頂牛，是多年痼疾。2021年9月底，東北的標煤單價最高達2000元/噸，按供電煤耗300gce/kWh估算，燃料成本為0.6元/千瓦時，而東北地區(qū)的燃煤標桿電價為0.37+元/kWh，再考慮稅費、財務成本、運營成本、員工工資等，每發(fā)一度電約虧損0.3元。
根據(jù)2021年10月8日的國務院常務會議，市場交易電價上下浮動范圍由分別不超過10%、15%，調整為原則上均不超過20%，我國燃煤標桿上網(wǎng)電價0.26-0.45元/kWh，電價上浮20%約0.052-0.09元/kWh，可向下游疏導170-300元/tce的燃煤成本，對解決面粉貴過面包有一定幫助。
避免煤電價格上漲，有利于經(jīng)濟民生。但燃煤成本貴過電價，煤電廠能撐多久？已有部分煤電廠資金鏈斷裂，煤機停機，如果更多的煤電廠破產(chǎn)停機，缺電擴大化，將不利于經(jīng)濟民生。
（3）促進重視風光波動對電網(wǎng)安全的影響
近期風電、光伏的度電成本下降到接近甚至低于傳統(tǒng)的煤電，有觀點認為，這是電力行業(yè)巨大變革的臨界點。但該觀點忽略了電力是即發(fā)即用、實時平衡的系統(tǒng)，而風光是優(yōu)先發(fā)電的、出力不穩(wěn)定的波動性電源，當風光出力下降時，需要有其他電源頂上，考慮到我國的電源結構，煤電是主力替補隊員。
2021年7月28日，東北電網(wǎng)用電負荷最高達到7058萬千瓦，極熱無風，風力發(fā)電僅3.4萬千瓦，不足風電裝機的0.1%，此時電煤頂牛的矛盾初起，煤電廠出力受阻較少，加上跨區(qū)電力支援，化解了有序用電和拉閘限電的風險。
9月下旬，缺煤和電煤頂牛的矛盾持續(xù)時間較長，更多的煤電機組出力受阻——替補隊員長期食不果腹、下場了。首發(fā)隊員風電出力突降、不足裝機容量的10%，替補頂不上，導致用電負荷缺口擴大、電網(wǎng)頻率下降，最終發(fā)生事故拉閘，以至于影響了民生用電。
東北拉閘限電，將促使各地重視風電、光伏的波動屬性，統(tǒng)籌安排替補的頂峰電源。
（4）促進為煤電設置兩部制電價
近年來，隨著用電側負荷尖峰化、發(fā)電側風電光伏等波動性電源占比提高，煤電作為主力替補隊員，頻繁上場、下場，出場時間（利用小時）自然下降。未來，隨著風光裝機占比的繼續(xù)提高，煤電利用小時將繼續(xù)下降。
近年大部分地區(qū)煤電電價下調，利用小時下降，夾擊下大量煤電企業(yè)長期虧損。東北大量煤電企業(yè)在虧損中煎熬多年，2021年又受到高煤價的沖擊，部分煤電機組資金鏈斷裂、停機，缺電時無法上場替補。
替補隊員即便上場時間少，也該發(fā)工資保證其基本生存，以便于隨時上場替補。建議參考氣電、抽蓄的兩部制電價，也為煤電設置兩部制電價，保證煤電在利用小時不斷降低的情況下，能保本微利，避免煤電因連續(xù)虧損而破產(chǎn)、停機，從而導致電力系統(tǒng)的可用容量不足。
建議各地測算、對比一下，煤電機組保本微利所需費用，和頻繁有序用電乃至于拉閘限電導致的工業(yè)限產(chǎn)、民生用電不足帶來的損失。
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東北拉閘限電的隱藏問題：可用容量缺口
我國提出力爭2030年碳達峰、2060年碳中和的目標后。有觀點認為“十四五”不應新建煤機，以避免高額資產(chǎn)擱淺風險，甚至應關停存量煤機。但電力系統(tǒng)需要實時平衡是客觀現(xiàn)實，另外我國電力行業(yè)處在增量發(fā)展階段，用電負荷和用電量年年創(chuàng)新高；風光是波動性電源，儲能技術尚在新生期，距離規(guī)?；€有很長的路要走；頂峰、調峰主力和電量主力依然是傳統(tǒng)能源，尤其是煤電。如果電力無法保供，造成的損失需要計算和合理分擔，電力不足的綜合影響要有充分預估。
基于清潔、低碳、經(jīng)濟、保供等多目標，電力系統(tǒng)應統(tǒng)籌規(guī)劃，考慮各種能源的特性，應充分重視能穩(wěn)定出力的電源裝機的建設，保證可用容量增長。
表1 電源特性
（1）電力電量平衡需分省測算再匯總
電力需要實時平衡的定性判斷，是常識。定量的電力電量平衡，原理很簡單，但需要大量數(shù)據(jù)支撐，有能力獲取數(shù)據(jù)的機構有限，是小眾專業(yè)。其中，電力（負荷）平衡預測某區(qū)域裝機的可用容量，能否支撐用電負荷和合理備用需求。電力電量平衡最粗的顆粒度是分?。▍^(qū)、市）測算，再將分省結果加總起來。
一個測算區(qū)域的物理含義是：假設區(qū)域內電力電量能完全地互聯(lián)互通、盈缺互濟，該假設引起的誤差處于可接受水平；如該區(qū)域有較大的內部差異，應進行補充分析，或進行更細顆粒度的測算。特高壓線路、省間聯(lián)絡線等輸電線路，和高鐵、南水北調工程一樣，是有限的、稀缺的，完全的盈缺互濟在現(xiàn)實中是不可能的。
電力電量平衡是定量分析的方法。本文受限于篇幅，無法分省測算后匯總，因此直接用全國數(shù)據(jù)進行電力平衡，得出的結果是定性的，僅供參考。
（2）“十三五”可用容量增速低于負荷增速
2015和2020年，我國電源裝機容量及構成如表2所示。我國裝機容量由2015年的15.07億千瓦，增長到2020年的22.01億千瓦，增長6.94億千瓦。
表2 全國裝機容量，萬千瓦
可用容量是能夠在各種工況下穩(wěn)定出力的電源裝機容量。如果各種電源裝機的累計可用容量，扣除備用（負荷備用、旋轉備用、停機備用、檢修備用）后，無法覆蓋用電負荷，缺電就會發(fā)生。不同電源的受阻系數(shù)假定為：水電豐季10%受阻、枯季40%受阻，抽蓄、核電不受阻，火電8%受阻（供熱火電15%受阻，裝機占比接近50%）、風電95%受阻、光伏100%受阻?？紤]受阻后，表3所示，可用容量由2015年的11.45億千瓦，增長到2020年的14.44億千瓦，增長2.99億千瓦。
參考《國家能源局關于發(fā)布2023年煤電規(guī)劃建設風險預警的通知》（國能發(fā)電力〔2020〕12號)，合理備用率按14%考慮。如表3所示，“十三五”扣除備用后的可用容量僅增長2.62億千瓦。
表3 可用容量增速落后于用電量增幅
“十三五”可用容量增速為26.09%，低于用電量增速35.33%。我國近年三產(chǎn)、生活用電量增速高于二產(chǎn)，導致負荷尖峰化，大部分省份用電負荷增速略大于用電量增速。亦即，“十三五”可用容量增速小于用電負荷增速，電力（負荷）平衡逐年趨緊。同期發(fā)、用電側波動性增大導致的火電小時下行，被誤認為裝機過剩。
（3）2021年初：電力整體平衡，部分區(qū)域供應偏緊
2021年初寒潮，1月7日全國最高用電負荷11.89億千瓦。根據(jù)中電聯(lián)的分析：分區(qū)域看，華中區(qū)域電力供應偏緊，南方區(qū)域緊平衡，華北、華東區(qū)域總體平衡，東北、西北區(qū)域富余。分省看，蒙西、江蘇、浙江、湖南、江西、四川有序用電或需求側響應。
如表3所示，我國2020年底可用容量（扣除備用）為12.66億千瓦，略高于2021年初寒潮負荷11.89億千瓦，本文粗略的定性測算，和中電聯(lián)分地區(qū)、分省的電力平衡結果大致相符。寒潮當天氣電50%受阻，常規(guī)水電59%受阻，受阻系數(shù)高于本文取值，且本文是全國數(shù)據(jù)的簡單加總，未考慮區(qū)域間無法完全地盈缺互濟。
（4）“十四五”新增可用容量
如下表所示，“十四五”新增裝機約85368萬千瓦，考慮到各種電源的受阻后，新增的可用容量僅17457（冬）-18957（夏）萬千瓦。
表4 “十四五”可用容量供應增量（不含煤電）
各電源增量取值依據(jù)如下：
水電建設工期5年，預計約5000萬千瓦在建常規(guī)水電將在“十四五”投產(chǎn)。
抽蓄建設工期6-7年，預計2019年底前開工建設的32個抽蓄將在“十四五”投產(chǎn)，新增裝機4383萬千瓦，分別為：保定易縣、豐寧一期二期、撫寧、芝瑞、清原、敦化、蛟河、荒溝、句容、長龍山、寧海、縉云、衢江、績溪#6、金寨、桐城、永泰、廈門、周寧、沂蒙、文登、濰坊、天池、洛寧、五岳、平江、梅州一期、陽江一期、鎮(zhèn)安、阜康、哈密天山。
根據(jù)國家發(fā)展改革委、國家能源局《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》（發(fā)改能源規(guī)〔2021〕1051號），2025年新型儲能裝機達到3000萬千瓦以上。
核電建設工期5年，預計14個在建核電項目在“十四五”投產(chǎn)，新增裝機容量1481萬千瓦，分別為：紅沿河#5#6，石島灣高溫氣冷堆，田灣#6，三澳#1，福清#5#6，霞浦#1，漳州#1#2，惠州#1#2，防城港#3#4。
假設2025年風光提前達到2030年的下限目標12億千瓦，風光裝機各6億千瓦。
扣除14%的合理備用后，“十四五”新增可用容量（不含煤電）僅15313（冬）-16629（夏）萬千瓦。
（5）“十四五”用電負荷需求增量和缺口
電力平衡應該用各省的最高用電負荷為基數(shù)、預測各省的負荷需求，與各省的可用容量進行平衡，再加總。本文受限于篇幅和工作量，無法分省測算，用2021年7月14日的全國最高用電負荷11.92億千瓦為基數(shù)，用電負荷年均增速按5%-7%估算，則“十四五”用電負荷增量為2.57-3.70億千瓦，而新增的可用容量（不考慮新增煤電、扣除備用）僅1.53億千瓦（冬），冬季負荷缺口為1.04-3.70億千瓦。
表5
“十四五”冬季負荷缺口（不考慮新增煤電），億千瓦
注：大量省區(qū)呈現(xiàn)冬夏雙峰并峙的新趨勢，而迎峰度冬難度高于迎峰度夏，因此，本文計算冬季的負荷缺口。
該算法的三個誤差，可相互抵消一部分：各省2021年的用電負荷峰值可能大于7月14日的負荷，簡單加總預測的負荷峰值將小于分省測算后匯總的負荷；完全的盈缺互濟是不可能的，部分區(qū)域盈余的可用容量，無法給缺電區(qū)域使用；未考慮2025年7000萬千瓦（最大負荷的4%）的需求側響應規(guī)模。
電力是實時平衡，需要穩(wěn)定出力的可用容量，考慮“十四五”期間水、抽蓄、儲能、核、氣、風、光的新增可用容量后，依然需要新增煤電的可用容量，以保證電力平衡。
（6）缺煤吸引關注，掩蓋了缺可用容量
東北電網(wǎng)的拉閘限電影響了民生，受到格外的關注。東北電網(wǎng)的裝機（可用容量）略有富余。遼寧和黑龍江的拉閘限電，根本原因是缺煤、煤價高導致煤電機組出力受阻，直接原因是風電出力驟降。剖析后，關注點和解決方案將集中在缺煤。
東北缺煤不缺可用容量，有些地方既缺煤也缺可用容量。只解決了缺煤問題，而不重視新增可用容量，未來缺可用容量的地區(qū)將繼續(xù)缺電；隨著用電負荷的增長，缺口將擴大。
缺電、缺煤、缺環(huán)保指標等多種問題伴生，雙碳、雙控、經(jīng)濟增長、保供等多目標共存，“十四五”開局之年的缺電，難度系數(shù)大于建國以來的多次缺電。面對困難，先正視，才能解決。
（作者系電力行業(yè)從業(yè)者，文章僅代表個人觀點）
