随着中国经济发展呈现出新常态，经济发展方式的转变和生态环境约束的增强以及电力体制改革的不断深入推进，市场条件下的电源规划工作面临的不确定性因素更为复杂。因此，需要以需求为导向，以市场为核心，更加注重电源的布局和结构问题，由此对“十三五”及中长期优质、安全、绿色、可持续的电力供应提出了更高的要求。
(文章来源：微信公众号“能源情报” ID：eipress)
广东省作为全国改革开放的前沿地区，经济发展总量、速度及电力市场规模均处于全国前列。但省内能源资源匮乏，一次能源高度依赖外部供应，全省约75%的负荷集中在珠三角地区，大型电源基地分布在粤东、西、北地区，网源协调问题尤为突出。合理的电源规划工作对广东省能源电力可持续发展具有重要意义。
长期以来，学者们在电源规划领域开展了大量分析研究工作，有研究在电源规划中计及了规划电厂投资、运行费用和工程残值，并通过生产模拟计算运行费用，考虑了电力电量平衡、最小开机容量以及可靠性等约束性条件。也有研究从能源分区平衡的角度校核能源供给与发电负荷需求的供需平衡。另外还有学者则分析了可再生能源(风能、太阳能)对系统可靠性和经济的影响以及对系统长期运行、规划的影响。还有研究建立了考虑峰谷差约束的电源规划模型，将调峰问题纳入了电源规划的技术经济约束当中。有文章则进行了大量的区域性的电力流规划研究。
本文根据广东省实际及规划相关数据，分析了广东电源发展在“十三五”及中长期所面临的形势与问题，总结提出广东“十三五”电源规划思路与原则，并进一步提炼电源规划方法。通过对“十三五”期间电源优选方案与电源实际进度方案进行多角度分析对比，佐证了广东电源优化结构与布局对提升系统投资效益、提高电力系统安全、可靠、经济运行等方面将起到十分重要的作用。
1 广东电力供需现状
1.1 电力消费现状
2014年广东全社会用电量523.52TWh，比2013年增长8.39%，全社会用电最高负荷达到92.5GW，同比增长7.6%。从用电构成来看，2014年，广东省第一、二、三产业及居民生活用电量占广东省全社会用电量的比例分别为1.67%、67.13%、15.72%、15.4%，第二产业用电量比例有所减少，居民生活用电量比例有所增加。
目前，广东省的负荷仍主要集中在珠三角，2014年珠三角地区全社会用电量为381.4TWh，占全省用电量的75.5%;粤东、粤西、北部山区的全社会用电量分别为44TWh、29.5TWh和50.1TWh，分别占全省用电量的8.0%、4.6%、8.6%。
1.2 电源建设现状
2014年广东发电装机总容量为92.16GW，西电送广东总规模达到35.08GW。2014年广东全省发、购电量合计539.132TWh，比2013年增长8.31%;其中省内发电量380.53TWh，比2013年增长0.98%;购省外电量158.602TWh，同比增长31.13%。广东省电源结构从以火电为主逐步调整优化为多种电源类型并存，2014年全省西电、水电、抽水蓄能、火电、核电、风电及其他电源的比重分别约28.0%、6.9%、3.8%、53.9%、5.6%、1.5%和0.4%，非化石能源占比约24.5%;约有60%左右的电源分布在珠三角地区。
近年来，粤东、西、北地区电源规模增长较快，占比将逐步超过40%。
2 广东省电源发展面临的形势
2.1 电力需求持续增长，能源资源供应压力加大
改革开放以来，广东省经历了经济高速增长的工业化初期、重化工业等资本高密集度的工业化中期，现阶段已逐步转向资本和技术密集型，产业结构进一步高级化的工业化中后期。随着中国经济步入新常态，广东省经济增长率也将从高速转向中高速。“十三五”期间经济增长动力将逐步转向投资与消费双推动，产业转型升级步伐加快，广东“十三五”及中长期电力需求仍将保持持续增长态势。有研究对广东“十三五”及中长期电力需求发展水平进行了分析和论证，推荐方案下，预计2020年广东省全社会用电量达到706TWh，“十三五”期间年均增长率约5.0%;2020年全社会用电最高负荷达到126GW，“十三五”期间年均增长率约5.4%。
长期以来，广东省能源资源匮乏，2012年省内一次能源自给率仅为21.1%，随着能源和电力需求的不断增长，广东能源供应对外依存度将进一步提高。从省内能源供应渠道和方式来看，核电与西电东送是保障省内能源安全与可持续发展的战略选择，但日本福岛核电事故发生后，世界核电发展面临着新的形势。如何保证核电在安全的基础上规模化发展，是广东未来能源发展中面临的巨大挑战。
西电东送在执行过程中完成率与协议规定出现明显偏差，给省内电力供应与调峰带来诸多问题。在送端用电需求水平逐步提升、受端电源相对充足的外部条件下，西电东送现行的电价机制及税收机制将制约其可持续发展，其外送规模扩大的难度增大。
境外水电和藏东南水电成为西电东送接续电源的重要选择，但也面临国际争端、政治风险和环保压力，未来西电东送规模存在较大的不确定性。
2.2 生态文明、环境保护约束性进一步增强
广东生态文明建设与经济发展建设并行成为经济社会发展“五位一体”总布局的重要组成部分。2013年国家发布了《大气污染防治行动计划》，明确要求到2017年，煤炭占能源消费总量比重将降低到65%以下。京津冀、长三角、珠三角等区域力争实现煤炭消费总量负增长，通过逐步提高接受外输电比例、增加天然气供应、加大非化石能源利用强度等措施来替代燃煤。
广东省计划出台能源消费总量控制实施方案，加快工业、商贸等重点领域节能降耗，推广利用分布式可再生能源，扩大合同能源管理覆盖范围，加快促进资源集约化利用，对电力工业的整体发展带来了重大的影响，电力发展面临新的挑战。
2.3 系统调峰及网源协调问题逐渐凸显
随着广东社会经济的不断发展，产业结构转型优化，全省峰谷差将持续增大，2013年全省年最大峰谷差达到29GW，占全年最大用电负荷的45%以上。电源结构是决定系统调峰能力的主要因素，广东省内电源结构处于调整优化期，核电、风电、太阳能及西南水电等清洁能源消纳规模不断增大，2013年全省清洁能源占比仅26.3%，预计至2020年将增长至32.9%，进一步削弱了系统的调峰能力。
省内拥有一批调峰性能较好的天然气发电，但一部分9E机组由于采用现货天然气供应，按照“以气定电”的模式发电，基本不参与省内调峰，“十三五”期间广东将建设一大批热电联产气电项目，受供热负荷影响，这批气电的调峰能力将大打折扣。据统计，2013年省内煤电、气电、抽水蓄能等电源综合调峰深度较2012年均有不同程度的增大，2013年省内煤电综合调峰深度达到45%，核电参与调峰的次数和幅度在1、8月份略有增加，调峰困难时段需依靠省内火电机组投油调峰甚至停机调峰来缓解电网的调峰压力。
受“上大压小”和“节能减排”政策的影响，近年来广东新增机组多为大型电源，并集中分布于东西两翼沿海地区，逐渐形成了东西两翼向珠三角负荷中心区送电的格局。广东省变电站站址及跨区通道线行落实困难，输变电工程建设进度严重滞后于电网规划，电源布局与电网协调发展的矛盾日渐突显。
3 “十三五”电源规划研究
3.1 规划思路
广东电源发展存在无序、电源电网发展不协调等突出的现实问题，“十三五”电源规划着力于电源结构、布局优化问题，并结合电源前期工作实际推进情况，拟定两类电源规划方案。
第一类方案以电力供应总成本最低为目标，统筹考虑能源结构及供应能力、环保排放及控制目标、综合运输体系建设要求，根据粤东、西、北及珠三角地区电源建设空间，优先安排水电、风电、太阳能及分布式气电项目等清洁能源消纳，并遵循相关规划原则，统筹考虑跨区通道输电能力及系统调峰性能，对省内煤电、气电、抽水蓄能电源结构及布局进行优化，形成多类电源优选情景。
第二类方案在全面收集电源项目在环评、土地预审、节能评估、规划选址、接入系统等相关支持性文件实际推进情况的基础上，对各个电源项目的工作进度进行评分评级，按照评分结果对电源项目进行排序。
第二类方案未严格考虑相关规划原则的要求，而主要针对广东省电源发展，若仅考虑电源商本身电源建设进度发展而不采取任何引导性措施的情景，研究分析该类方案的推进将会对电网建设、投资代价、调度运行带来较大影响。
规划从全省及各分区电力流、调峰分析、调度运行、电网建设、投资代价等多方面对两类方案进行综合评估分析，提出相关电源规划建设的建议。
3.2 规划原则
a)电源结构与布局优化原则。
深化区域能源合作，合理增加接收西电;大力发展新能源和可再生能源发电，重点建设风电场和太阳能利用工程;在安全的基础上高效发展核电，将核电作为广东省未来的绿色支柱电源并促进其稳步高效发展;积极发展天然气高效利用项目，推进天然气热电冷联供和分布式发电工程;优化发展煤电，积极推进煤电清洁化利用;有序适度发展抽水蓄能和天然气调峰电站，满足系统调峰需求;优先在负荷中心区域布局支撑性电源和分布式电源，就近消纳，提高负荷中心的自供能力，其次在珠三角邻近外围布局建设大型骨干电源，减少电力长距离输送。
b)电力流原则。
促进电力分层、分区、就地平衡，以电力流最小为目标，尽量减小区域间的电力交换。
c)电源建设进度原则。
优先考虑已纳入国家和广东省能源发展规划，并通过国家发改委核准开工的电源项目;电源项目建设周期考虑包括新建燃气电厂项目按3年考虑，新建煤电项目按4～5年考虑，新建核电及抽水蓄能项目按5～7年考虑，扩建项目按同类型新建项目缩减1年考虑。
d)电力供需分析与调峰分析原则
电源规划建设方案分析应通过电力电量平衡分析测算广东全省和各个分区的电源发展空间、电力流向及电源利用时间，通过系统调峰平衡分析测算系统的调峰电源需求;两类测算方法相结合从而明确省内煤电、气电、抽水蓄能等电源发展的总量、结构与布局。
e)经济性原则。
全省电源结构、布局优化与电力流安排应充分考虑电源项目建设投资、能源供应与污染物排放量指标，以国民经济总成本最优为目标研究全省合理的电源建设规模与布局。
3.3 规划方法
根据上述规划思路与原则，对广东“十三五”及中长期电源结构、布局、电力流进行优化研究。步骤如下：
第一步，测算全省及各分区电力市场空间。该电源建设空间为考虑省内在运电源、在建电源项目、规划建设的核电、新能源发电(包括风电、水电、太阳能)以及新增西电东送规模后，全省剩余的电源建设空间。
第二步，考虑到能源价格、能源需求等不确定性对电源规划结构的影响，通过测算省内能源资源供应能力及环保容量排放量，获得省内可支撑煤电、气电的最大装机规模;结合省内各分区输电通道能力及流向，煤电、气电技术经济指标，对两类装机规模进行经济性比较，满足省内电源建设空间要求，初步确定全省煤、气电装机规模。
第三步，在满足电力供需要求的基础上开展全省及各分区调峰平衡分析，若出现调峰缺口，则对新增相同规模下的抽水蓄能与调峰燃气机组进行考虑全生命周期的国民经济成本经济比较，初步确定省内调峰电源新增装机规模。
第四步，在第二与第三步已初步确定的全省煤电、抽水蓄能、气电新增规模的基础上，利用相关电源规划优化软件，以国民经济总成本为目标(包括系统投资、运行与维护、环境保护成本等)，优化确定上述各类型电源规模、结构与布局，得到电源优选情景。
总成本通常包括多个方面，一部分为发电厂及输变电送出项目投资费用，另一部分为发电厂运行费用，包括燃料费、维护费、人工费用等。考虑到电源规划涉及范围较广，规划目标除上述两项费用外，还包含有环境维护等多项成本支出，计及的约束条件也多有不同。
第五步，利用电力系统生产模拟软件，对电源优选情景开展各规划水平年分月电力生产模拟分析计算，校核全省及各分区电力供需情况、省内调峰情况以及粤东、西、北向珠三角地区输电电力流规模。若发生弃风、弃光现象或东西两翼地区输电规模超过输电通道能力的情况，则重新开展第四与第五步，直到各指标均能够满足要求。
第六步，对电源实际进度情景开展电力生产模拟，并分别从大小方式全省电力流、电网调度运行、投资估算等多个方面与电源优选情景进行对比分析，揭示若仅按照各电源前期工作进度进行电源排序，对电网配套建设、调度运行等带来的影响和风险。
3.4 电源规划方案分析
3.4.1电源规模及结构
根据上述电源规划方法，研究提出两大类电源规划方案。在进行电源规划过程中，将新增西电东送规模、核电及新能源发电规模作为整体电源规划研究的边界。“十三五”期间，新增滇西北直流送电5GW落点深圳，新增核电及新能源发电规模约17GW，体现了构建“清洁化”发电能源体系，加快能源结构调整的规划思路。
电源优选情景中，至2020年，全省电源装机达136GW，“十三五”期间净增电源规模约36GW，煤电比重明显降低，清洁能源占比得到大幅度的提升，2020年全省清洁能源发电装机将超过66GW。
从优选电源方案装机结构来看，核电、气电、风电等清洁能源占比大幅提升，由2013年的39.4%提升至2020年的48%左右，非化石能源发电装机规模由2013年的25.5%提升至2020年的32.1%。从电源布局来看，受环保容量、土地建设条件的限制，珠三角地区的装机比例逐步降低，由2013年占比60%逐步下降至2020年的58%，至2030年进一步下降至55%，该地区电价承受能力较高，气源供应相对充足，新增项目大部分为热电联产气电项目。
粤北地区电源装机相对稳定，占比保持在6%～7%之间;粤东地区电源装机比例略有下降，2013年所占比例为28.9%，至2030年为24.6%;粤西地区电源装机所占比例上升较快，由2013年的6.8%上升到2020年的10.5%，中长期装机比例达到13.7%。从各类型电源布局来看，大型煤电主要布局在电源建设条件较好的粤东的汕
尾、河源地区，粤西的湛江、茂名地区，粤北的清远等地。
风电发展遵循“先陆上、后海上”，“先近海、后远海”的原则，积极开发陆上风电资源，逐步开发近海风电资源，并适时开展远海风电示范。“十三五”新增风电主要分布在粤东、西近海区域，江中珠沿海地区以及内陆地区。
在电源实际进度情景中，由于目前在广东核准、已获路条以及规划电源装机规模较大，该情景下“十三五”期间净增电源规模达到46GW，较优选电源情景主要区别集中在省内核准气电、煤电项目上，且较为密集地集中分布在珠江口以西地区。两类方案电源结构见表1。
3.4.2电力流格局
图1为到2020年，广东电网电力流(电源优选情景下)示意图。由分析可知，两类电源规划方案均能够满足广东“十三五”电力供需的平衡要求，深圳、东莞及惠州地区毗邻粤东，受入电力主要来自粤东地区大型煤电、核电基地;江门、中山及珠海气源条件优越，“十三五”期间将建设一批热电联产气电项目，粤西为广东风电、煤电建设基地，盈余电力主要送往佛山、肇庆等地消纳;粤北主要建设一批坑口煤电及煤矸石项目，电力主要送往广州北部及东莞西部地区消纳。
3.4.3技术经济比较分析
3.4.3.1电力平衡
从电力平衡分析来看，大方式下，优选电源方案在“十三五”期间全省能够满足电力供需要求。
“十三五”中前期盈余规模较大，电力供应充裕;“十三五”后期电力盈余规模减少，至2020年全省盈余为1.10GW。与优选电源方案相比，电源实际进度方案存在规划电源大量冗余，电力市场难以完全消纳的现象，至2020年全省盈余电力为12GW。从东、西分区来看，东西部电力基本能够满足自身负荷发展的需求，全省盈余电力主要集中在西部地区，至2020年西部分区电力盈余达到11GW，煤电利用小时数下降至4200h左右，设备利用效率大幅降低。
由此可见，近十年来各大发电商空前高涨的投资热情导致广东省内电源无序建设现象严重，优选电源方案为“十三五”省内电源建设提出导向性目标，可有效促进电源电网科学、协调、有序发展。
3.4.3.2调峰平衡
相对大方式，电源实际推进方案面临的调峰问题更为严峻。在汛期8月周一早高峰时段，用电较为集中，峰谷差和峰谷差率均相对较大，调峰问题最为突出。
至2020年，全省调峰缺口将达到9GW，且主要集中在广东珠江口以西地区，尤其是江门、中山、珠海等地。该片区规划建设大规模核电、气电热电联产机组，同时糯扎渡直流落入该片区内，至2020年调峰缺口达到7.3GW，系统低谷时期大量盈余电力需由北向南、由西往东送往佛山、广州等地，将会对珠三角内环网输电通道造成极大压力，区内调度运行极为困难。受广东省分区之间联络通道以及江中珠送电通道输电能力的限制，电源实际推进方案将安排大量停机备用，设备利用效率极低。优选电源方案对电源结构及布局进行了优化排序，推迟江中珠部分热电联产机组投产，并优先安排位于珠江口以东地区调峰性能较好的气电、煤电机组上网，全省及分区调峰能力将大大优于电源实际推进方案。
3.4.3.3上网电价
对两类方案平均上网电价进行估算。电源实际推进方案电源建设规模较优选方案增加了近10GW，主要集中在煤电及气电新增规模上。
考虑到“十三五”天然气气源仍存在不确定性，气价未来发展趋势不明朗，同时在大气污染防治等能源战略的大环境下，燃煤机组环保改造及新建煤电项目成本将有一定程度增加，均将抬升电源实际推进方案平均上网电价。计算表明，电源实际推进方案平均上网电价将达到0.533元/kWh，较优选方案上涨约0.02元/kWh。
3.4.3.4电源本体投资
两类方案电源本体投资比选见表2。
由表2可知，电源实际进度方案下考虑电源本体投资，相对优选电源方案将增加投资约405.7亿元。可见，为满足这一批前期工作进度较快的电源项目送出，将进一步增大电力供应总成本，加大电网建设难度，增加设备利用冗余度，造成全社会资源配置的极大浪费。
综合上述分析，广东“十三五”期间电源规划建设需在适度考虑电源前期建设进度的基础上，合理安排电源建设规模、结构与布局，引导电源商理性投资建设，尽量规避出现上述电源实际进度方案分析的相关问题，有效促进电源电网科学、协调、有序发展。
3.5 社会经济评价
“十三五”及中长期，广东省电源发展将实现质的飞跃，500kV主网架结构将延续内外双环网构网模式，逐步向“分区模式”主网架发展目标过渡;积极引导电源布局及接入，东西两翼大型电源主要考虑以点对网型式接入相应的分区电网;分区内部基本实现区域电力供需自平衡;实现全省更大范围内的资源优化配置，获得显著的经济和社会效益。
a)能源资源消费情况，预计“十三五”期间发电用煤量、发电用气量分别约为1.45亿t、179亿m3，2030年分别约为1.61亿t、280亿m3，均在省内发电用煤、气供应和运输能力的范围内。
污染物气体排放方面，预计“十三五”期间火电二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放量分别约为11.0万t、14.6万t、3.1万t，2030年分别约为12.7万t、17.9万t、1.2万t，均控制在全省煤电等相关行业排放控制范围内。土地资源占用方面，预计“十三五”期间新建电厂占地面积约27.5km2、新建输变电工程占地面积10.7km2，电力建设新增用地占全省新增建设用地占比仅为5.3%，对广东省土地利用的影响较小。
b)至2020年，全省非化石能源装机比例达到32%，至2030年进一步上升至40%，规划开发的风电、太阳能、生物质能发电等可再生能源基本消纳，西电东送输电能力进一步增强，省内能源资源优化配置能力进一步提高。
c)有效降低电力供应总成本，以电力市场需求为导向开展电源规划工作，合理的电源总量、结构与布局将进一步促进省内各类型电源的消纳，提高发、供电企业效益。“十三五”期间全网输配电价低于国家发改委公布的广东省输配电电价(含税)181.02元/MWh，“十三五”电网建设项目投资效益较好。煤电标杆上网电价将与华中、华东等地持平，具有一定的市场竞争性。
4 结束语
“十三五”及中长期，为实现广东省电源的发展战略，需进一步加强能源供应保障，加强和稳定电力供应体系建设，立足省内电源发展，合理接收西电规模;优化电源结构，提高清洁能源与可再生能源发电比例。
本文提出了电源优选规划方案与电源实际进度方案，分析了电源优选原则、思路与方法，并根据电源前期工作进展实际情况，对“十三五”期间广东省内可能出现的电源发展极端情景进行了研究，揭示了该类电源方案将会对电网建设、调度运行带来的巨大风险与影响，可为广东“十三五”及中长期电源结构、布局调整与电源建设发展决策提供参考。
“十三五”期间，随着广东省可再生能源的不断开发利用，珠三角地区环境约束进一步增强，省内电力区域性过剩与缺能现象并存，电源与电网协调发展问题逐步突出。完善市场经济条件下的电力规划体系，加强电力统一规划，健全规划功能，强化规划的约束和指导作用，增强规划的权威性，进一步优化省内电源规划发展，对广东省社会经济可持续发展具有重要意义。
（文/卢洵 林勇 程鑫 吴伟杰，广东电网发展研究院有限责任公司）
原标题：授人以渔，广东十三五电源规划前瞻
