當前熱點-如何破解新能源遠距離輸電難題？

9月16日，國家能源局發布《關于2021年度全國可再生能源電力發展監測評價結果的通報》（以下簡稱通報）。通報分析了我國2021年度可再生能源電力發展總體情況、各?。▍^、市）可再生能源消納責任權重完成情況、重點地區新能源利用小時數以及全國特高壓直流輸送可再生能源情況。整體來看，通過直流特高壓輸送的新能源電量僅占新能源總發電量的不足10%，風光火打捆送出的線路可再生能源占比僅29%，客觀反映了新能源遠距離輸送難的問題。

一、直流特高壓輸送可再生能源情況

(資料圖片)

2021年，我國在運直流特高壓共計17條，總輸電能力約1.34億千瓦時。通報顯示直流特高壓全年輸送電量4887億千瓦時，其中可再生能源電量2871億千瓦時，同比提高18.3%，可再生能源電量占全部輸送電量的58.7%。根據統計直流特高壓的輸電能力，2021年全國直流特高壓的平均輸電小時數約為3630小時。各直流輸電情況見表1：

表1 2021年直流特高壓輸電情況

二、可再生能源輸送情況分析

我國2021年在運特高壓地域分布如下圖，直流特高壓功能在于解決資源和負荷中心分布失衡的問題，呈現出“西電東送、北電南送”特征。同時，從直流特高壓的電力來源可以大致分為兩組：一是復奉、錦蘇、賓金等南方8條特高壓直流，用于將西南的水電輸送至華東、南方等區域電網；二是天中、靈紹等9條特高壓直流，用于將西北、華北、東北的火、水（主要是青豫直流）、風、光電力打捆輸送至東部負荷中心。

圖1 2021年底我國特高壓骨干網架示意圖（此圖參考全球能源互聯網合作組織：《中國“十四五”電力發展規劃研究》）

結合表1數據，全國直流特高壓線路在利用小時、可再生能源占比方面存在較大的差異，具體表現在：

一是不同線路利用小時差異較大。全國直流特高壓平均利用小時約3630小時（其中雅湖直流年中投運），約為2021年10月發改委發布的《跨省跨區專項工程輸電價格定價辦法》缺省值（4500小時）的80%。從單條線路來看，利用小時數差異非常大，在不足2000小時至6000小時之間。筆者分析，利用小時主要受送端配套電源和電網的影響，一方面部分直流投運時間較晚，利用小時還屬于爬坡階段，如青豫、昆柳龍、雅湖直流等；另一方面，部分直流送端電網比較薄弱，電源組織也比較困難，限制了送電能力的提升。

二是整體可再生能源占比超過50%，但南高北低特點明顯。全國直流特高壓可再生能源電力占比達到58.7%，高于《2030年前碳達峰行動方案》等文件中“新建通道可再生能源電量比例原則上不低于50%”的要求，但主要貢獻來自于南方8條直流和青豫直流，可再生能源電力占比接近100%，因為送端電源基本為水電，而水電具有較強的調節能力和安全支撐能力，能夠實現直流系統的安全運行。但此外9條主要輸送風光火打捆電力的直流，輸送的可再生能源電量僅有820.7億千瓦時，可再生能源電力占比平均值僅29%（遠低于50%的要求），其中絕大部分應該為新能源。根據以上數據估計2021年通過直流特高壓跨區輸送的新能源電量不超過900億千瓦時，約占2021年新能源總發電量的9%。

三、破解新能源遠距離輸送難問題

（一）新能源遠距離輸送難

我國風光資源稟賦不均衡的特性，決定了三北地區新能源大基地建設是發展新能源的重要組成，而如何將新能源電力遠距離輸送是制約大基地建設的最大瓶頸。盡管國家多次提出“風光基地+先進煤電+特高壓輸電”為載體的新能源供給消納體系，但當前直流特高壓輸送新能源電力的基本情況，客觀說明了新能源遠距離輸送難的問題。筆者認為有以下幾點原因：

一是新能源間歇性的資源特點使輸電效率降低。新能源發電具有“靠天吃飯”的特性，同等裝機功率下發電利用小時數低，即便實現風電、光伏1：1復用輸電通道，其利用小時數也僅達到3000小時，新能源電源的低密度特性決定了其輸電效率較低。

二是需要大量火電進行安全支撐，擠占一定的輸電空間。新能源對電力系統不具備主動的安全支撐能力，自身的電壓、頻率耐受性能也較差，特高壓直流運行時也需要堅強的送受端電網提供電壓支撐，以防止直流換向失敗等問題。所以，理想中新能源占電量主體的特高壓送出難以實現，三北地區新能源基地需要配套較大比例的火電機組，進行風光火打捆外送是電力系統安全要求帶來的必然結果，導致部分輸電空間被火電擠占。

（二）相關建議

新能源大基地的加快建設，是完成我國非化石能源發展目標的重要內容，關系到“雙碳”目標的成敗，而加大新能源電力遠距離輸送，是解決新能源消納問題的關鍵之一。筆者認為有以下手段：

一是在提升送端功率調節能力。新能源功率波動的特點，是導致輸電通道利用率低的“頑疾”，提高直流特高壓利用效率需要在送端對新能源出力進行平滑處理。一方面充分利用風、光出力時間差特性，優化兩種電源的配置比例；二是按照送端出力曲線配置一定儲能裝置，同時進行煤電靈活性改造與建設一定比例的光熱電站，提升功率調整能力。

二是加大柔性直流等新型特高壓技術的研發與應用。柔性直流具有靈活的有功、無功支撐能力，能降低直流系統對送受端電網以及常規機組的安全依賴，也具備多端直流組網功能，有利于新能源電力的多點組織和匯集，特別適用于偏遠地區、電網薄弱地區新能源大基地的外送。隨著柔性直流技術的進步和成本的下降，將成為提升新能源遠距離外送能力的重要技術手段。

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