四川中長期清潔可再生能源電力供應的挑戰與建議

李世鈺，彭加琳，劉 巖，周 佳

（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072）

0 前 言

受氣候變暖和資源枯竭等問題影響，全球范圍內的電力供應正在由化石能源為主的電力供應體系逐步向以水、風、光為主的可再生能源結構發展［1］。四川省是我國清潔能源示范省和國家重要的優質清潔能源基地，是國家“西電東送”“西氣東輸”的能源輸送樞紐，在國家能源安全戰略格局中具有重要地位。四川省清潔可再生能源豐富，主要以水能、風能、太陽能為主，其中水力資源技術可開發量1.48億kW，風能資源技術可開發量約2 000萬kW，太陽能資源發電技術可開發量約8 000萬kW。2020年底，全省電力裝機達10 295萬kW，發電量4 140億kW·h，其中：水電裝機8 082萬kW，水電發電量3 514億kW·h，均保持全國第一；風電并網裝機達到426萬kW，光伏并網裝機達到191萬kW。然而，由于四川省徑流年內分配不均勻，水電發電出力豐枯差異大，新能源單獨供電存在波動性和間歇性等問題，在四川省建立清潔可再生能源電力供應系統存在一定挑戰。本文在四川省能源電力供應現狀的基礎上，結合四川省資源特點和未來電力需求，提出了四川省清潔可再生能源電力供應系統建設的建議，以期為四川省清潔可再生能源電力發展規劃提供參考。

1 四川省中長期清潔可再生能源電力供應存在的挑戰

1.1 用電規模持續增長

隨著成渝地區雙城經濟圈的建設，成渝地區在全國大局中的戰略地位將被極大提升，四川省經濟增長將邁上新臺階。預計四川省2025年、2030年、2035年的全社會年需電量分別為3 700億kW·h、4 400億kW·h、4 900億kW·h，最大負荷分別為7 100萬kW、8 500萬kW、9 600萬kW，電力市場仍有較大的發展空間（見圖1）。

圖1 四川省未來中長期用電需求

1.2 水電發電出力豐枯差異大

四川省徑流年內分配極不均勻，豐水期、平水期、枯水期匯入長江的多年徑流量比重約為72%、12%、16%［2］，而且全省具有季及以上調節能力的水庫電站裝機容量僅占水電總裝機的36%，調節能力不足，四川省長期存在水力發電能力豐枯差異大的問題（見圖2）。

圖2 四川省大渡河50年年內來水過程

1.3 水風光互補體制機制尚不健全

水電作為四川的主力電源，與風光能源之間具備良好的互補特性，水風光一體化和多能互補可較好地支撐未來高比例可再生能源發展的新型電力系統。但目前風光水儲多能互補的技術體系和體制機制尚不健全，制約了四川清潔可再生能源的發展。

1.4 常規水電剩余可開發量有限

全面梳理四川省剩余技術可開發量后發現，扣除目前已建和在建電站、有環保移民問題制約的電站后，四川水電剩余技術可開發容量為2 400萬kW，占四川技術可開發容量的13.5%。按照當前預測的四川省近中期負荷水平，并沿襲目前四川水電外送方式和比例，若沒有其他電源的補充，在大規模水電外送后，四川省近中期將面臨缺電的局面。2025年、2030年、2035年枯水年電力供應缺口分別為1 200萬kW、1 500萬kW、2 200萬kW，因此需要做好四川水電外送和自用的統籌規劃。

2 四川省中長期清潔可再生能源電力供應發展建議

為實現國家制定的碳達峰、碳中和目標，工程必須全面貫徹新發展理念和能源安全新戰略，加快構建清潔低碳、安全高效的能源體系。大力發展綠色低碳能源將是滿足日益增長的能源消費需求的必然選擇，未來電力系統的增量需求主要依托可再生能源。因此，結合能源資源特點，四川省能源電力供給側宜建立以水電為主，風光電為輔的清潔可再生能源系統，具體發展建議包括：合理開發剩余的水能資源，適度擴大已有常規水電的調峰能力，有序加快加大風能和太陽能開發，試點建設抽水蓄能電站，實施水風光儲多能互補系統建設，在滿足省內需求的前提下，參與全國一次能源平衡。

2.1 合理開發剩余水電

目前，扣除已在建水電站，四川水電剩余技術可開發容量約4 300萬kW，進一步扣除存在環保、移民等制約因素以及經濟性差的梯級電站后，四川水電剩余技術可開發容量約2 400萬kW，主要集中在金沙江、雅礱江、大渡河三大流域。具有開發價值的重點梯級宜逐步開發，主要有金沙江的崗托、波羅、昌波、旭龍、奔子欄，雅礱江的牙根一級、牙根二級、楞古、仁達、林達、樂安、甲西；大渡河巴拉、金川、巴底、安寧、丹巴、老鷹巖一級、老鷹巖二級等梯級電站。針對四川省電力結構性矛盾比較突出，考慮到水庫電站儲能作用大、調節能力強，顯著增加下游梯級枯期電量對改善四川省電力系統結構作用顯著，應積極推動上寨、下爾呷、鐵籠堡等龍頭水庫電站的建設。

2.2 推動水風光儲一體化開發

為構建清潔低碳、安全高效的能源體系，提升能源清潔利用水平和電力系統運行效率，更好地發揮水風光儲一體化和多能互補在保障能源安全中的作用，應積極探索其實施路徑。水風光儲一體化可采取兩種方式，即：在水風光資源較集中的區域盡可能實施站內互補、風光接入水電站互補，通過水電靈活調節風光出力，形成優質穩定的打捆出力，并利用水電送出線路輸入電網，消納新能源；在負荷中心區域，風光直接接入電網互補，在電網中水電等電源或負荷中心附近建設抽水蓄能以進行調節，平抑風光出力波動，這些都需要電網具有較強的調峰能力。未來四川省甘孜州、阿壩州的風光資源將大規模開發［3］，川渝特高壓交流網架建設實施，實現水風光一體化送出，保障成渝雙城地區安全可靠供電。

2.3 適時啟動水電擴機

規模開發新能源可解決電力系統的增量電量需求，但不能解決系統的容量需求。四川省電力系統以水電為主，水電整體調節能力較強。利用調節能力較強的水電站擴機，配合水風光互補運行并提供調峰容量，共同滿足電力系統對容量和電量的增量需求。這不僅促進大規模風光電量的消納，也是當前較經濟合理的能源資源利用方式。目前，雅礱江中下游正在開展水電規劃調整，從電源供給側分析了雅礱江中下游具備水電擴機的建設條件，并結合工程建設工期和風光資源接入條件，以二灘和官地水電站為先期試點工程，研究可行的投融資及電價政策，探索構建四川省清潔可再生能源系統的新途徑。

2.4 布局抽水蓄能電站

大規模風光接入系統后，系統峰谷差進一步拉大。預計2030年以后，四川省不僅電量由盈余逐步轉向緊缺，調峰容量也逐步出現較大的缺口，至2035年，系統容量缺口約2 400萬kW、調峰容量缺口約800萬kW。抽水蓄能電站是目前技術最為成熟、可靠且經濟實用的大規模儲能電源，在電力系統中具有調峰填谷、調頻調相、緊急事故備用、黑啟動等功能。季調節抽水蓄能電站更是緩解四川豐枯矛盾的重要措施。“抽水蓄能電站+新能源”是滿足四川電力系統需求和未來電源擴展的重要方向之一，能較好地改善新能源運行條件，解決新能源的消納問題。目前四川省正在開展抽水蓄能中長期規劃編制工作，以推動四川省抽水蓄能站點的前期工作，適時開工較優質的抽水蓄能站點。

2.5 統籌自用和外送規模

“十四五”規劃中，四川將建成投產水電3 200萬kW，新增雅中直流送江西、白鶴灘送江蘇各800萬kW，金沙江上游送湖北800萬kW 4條特高壓輸電線路，共計送電容量2 400萬kW。考慮自身用電負荷的增長，“十四五”期間，四川將出現自用和外送不能兼顧的局面。從能源資源的高效利用及合理流向角度考慮，四川省應統籌自用與外送關系，按照“優先自用，合理外送”的原則，統籌安排電源建設時序，從而保障四川省電力供應并兼顧區外送電。

2.6 遠景接納西藏優質水電

四川省是我國可再生能源資源生產和消費大省，是國家“西電東送”的能源輸送樞紐，在國家能源戰略格局中具有極其重要的地位。四川省在合理利用本地優勢水能、風光等清潔可再生能源滿足自身需求的同時，也為助力我國東中部地區能源供給清潔替代、推動成渝地區雙城經濟圈建設發揮了重要作用。從遠景分析來看，四川省電力缺口較大，為滿足四川省未來的能源需求，響應國家能源發展戰略，四川省遠期可考慮利用地理優勢優先吸納西藏優質水電，接續西電東送。隨著藏東南水電基地的逐步投產，屆時可通過特高壓輸電至四川，滿足2040年及以后的四川用電需求。

3 四川省中長期清潔可再生能源電力供應效益分析

3.1 有效提高清潔可再生能源占比

四川省電力系統2035年總裝機2.32億kW，其中四川火電1 700萬kW左右，占7%，水電（含擴機和抽水蓄能）、風電和光伏等清潔可再生能源總裝機2.15億kW，占93%。2035年四川總發電量約6 330億kW·h，其中火電發電量587億kW·h（占比9%），其余清潔能源發電占比91%。預計到2035年，四川省外送規模將達5 450萬kW，每年可向省外輸送約2 450億kW·h的清潔電能，如以燃煤火電為替代電源，則每年可節約標準煤約7 350萬t，減少排放二氧化碳1.9億t，節能減排效益顯著。因此，四川省宜積極建設清潔可再生能源系統，有序安排推進常規水電擴機、抽水蓄能建設，積極開發四川省風光資源，以促進四川省電源結構持續優化，形成清潔低碳電力供應體系，滿足四川省中長期發展的電力需求，保障未來四川省電力持續外送能力。

3.2 有力保障成渝地區經濟發展

黨的十九大正式提出實施區域協調發展戰略，并成為新時代國家重大戰略之一，是貫徹新發展理念、建設現代化經濟體系的重要組成部分。“十四五”時期是四川搶抓國家重大戰略機遇、推動成渝地區雙城經濟圈建設成勢見效的關鍵時期。四川省清潔可再生能源的開發，為成渝地區經濟發展提供清潔電力，并依托工程建設，通過產業結構的變化來帶動社會結構的變化，提高當地城鎮化水平。這些措施對拉動成渝地區經濟增長、增加財政稅收及就業、促進經濟社會協調發展具有重大意義。另外，涉藏地區的可再生能源開發，能夠有效推進涉藏地區經濟社會高質量發展，鞏固脫貧攻堅成果。

3.3 有利于保障生態環境

堅持生態優先是四川省清潔可再生能源開發的首要原則，在科學合理劃定并嚴守生態紅線的基礎上，統籌資源開發和生態保護的關系，做到“大保護、小開發，在開發中保護、在保護中開發”，實現可再生能源利用與保護并重、建設與保護平衡、開發與保護共贏。清潔可再生能源系統的建設，有效降低碳排放強度，有助于川渝地區經濟社會發展全面綠色轉型，建設生活更富裕、環境更優美、人與自然和諧共生的宜居家園。

4 結 論

四川省是我國重要的清潔可再生能源基地，具有保障四川清潔可再生能源電力發展、有助東中部地區能源供給清潔替代、推進全國能源生產和消費革命、促進全國清潔能源發展的作用。本文結合四川省資源稟賦特點，分析了四川電網清潔可再生能源電力存在的挑戰，并從合理開發剩余水電、推動水風光儲一體化開發、適時啟動水電擴機、布局抽水蓄能電站、統籌自用和外送規模等方面提出了建議，并分析了清潔可再生能源發展的預期效果，以期實現四川省經濟社會高質量發展。