能源革命对电力工业发展的启示

　　对能源生产和消费革命内涵的认识

　　能源生产和消费革命是党的十八大报告提出的重要战略思想，是生态文明建设的重要内涵，是全面促进资源节约的重要手段。能源生产和消费革命是长期的战略任务，代表的是未来数十年能源发展的方向和趋势。能源革命的方向是逐步构建“多能互补、供需互动、市场主导、宏观调控”的现代化能源体系。

　　1.多能互补将是我国能源供给方式的重要特征

　　未来数十年，能源种类多样化发展将改变建国60多年来煤炭、石油、水电等常规能源长期占90%以上的生产和消费格局，清洁能源将获得更大发展。同时，各类能源间的互补、替代、耦合和协调将日益深化，主要体现在：

　　（1）能源生产和供应方式将从集中式大规模生产为主的模式逐步向“集中式供应与分散式就地利用相结合”发展，规模因地制宜。分布式能源以天然气和可再生能源为主。

　　（2）清洁能源对煤炭、石油等高污染能源的逐步替代。间歇性可再生能源的持续规模化发展，要求传统能源的协调配合，不断提高能源系统的灵活性和接纳能力。

　　（3）能源载体方面，除了天然气有较大部分可用于原料和终端消费外，其他清洁能源势必以电能为主要能源载体加以生产和利用，一次能源转换成电能的比例将稳步提高。2012年，我国一次能源转化为电能的比重达到42%左右，比2000年提高了8个百分点左右。

　　（4）能源生产技术革命主要体现在清洁能源技术领域，也包括日益多样化的能源生产技术集成和耦合，如风水互补、水光互补等。常规能源转换和利用技术将渐进式改进。

　　（5）传统能源行业分割和壁垒将逐步消除，综合性能源集团成为能源企业的重要发展趋势。

　　2 .供需互动将成为我国能源消费的新型模式

　　能源革命要求彻底改变传统能源工业模式，变千方百计保供应为控制能源需求总量，变以供应侧为主导为供给侧和需求侧高度融合、协调配合。

　　（1）间歇性可再生能源的比重不断提高，将给传统的能源供需平衡模式带来严峻的挑战，迫切要求需求侧能够适应并响应供给侧的变化和限制。

　　（2）我国未来能源需求总量和增量都很巨大，更需要推动需求侧能源革命，减少路径依赖，摒弃敞开口子保障能源需求的供需平衡模式，创建适应供给侧承受能力和限制的新型消费模式，充分发挥需求侧在平衡供需、降低能源需求增速等方面的战略作用。

　　（3）能源用户日益多元化的服务需求也要求实现供给侧和需求侧的双向互动，通过需求侧响应加大用户参与力度，也有利于促进能源企业创新商业模式，还能够减少供给侧（包括生产和输送）不必要的投资，提高能源系统效率和供给安全。

　　供需互动需要从政府层面和用户层面分别组织实施。其中，用户层面的措施主要包括大力支持分布式能源发展，让需求侧积极参与能源市场和供需平衡，根据市场信号响应上游变化和限制，自主决策能源消费（包括节能）、生产、储存和买卖交易。

　　3. 市场主导、宏观调控是能源革命的重要保障

　　能源市场化和政府能源管理改革是能源革命的关键，最大限度地发挥市场配置资源的基础性作用，不断改革不适应生产力发展的生产关系，共同推动能源生产和消费革命。

　　（1）能源市场化是经济全球化发展的必然要求。我国将逐步发展成全球第一大进口能源消费国，是各资源出口国的重要目标市场，必然在今后的全球资源配置中发挥更重要作用。随着我国综合国力和国家战略能力的不断提升，更多地利用国际市场、开展国际化经营成为必然，传统的替代进口等产业发展思路需要扬弃。

　　（2）能源市场化改革是我国市场经济体制建设的重要内容。要改革基于传统能源特点建立起来的现有能源管理体制，逐步向完善的市场经济体系过度，更多地依靠市场机制而不是行政措施，更有效地为经济社会发展提供安全稳定、价格合理、清洁高效的能源产品。

　　（3）能源市场是实现供需互动、提高能源系统效率和安全性的重要基础和前提。经济杠杆是最大的驱动力，能最大限度地调动需求侧积极性，参与能源市场和供需平衡，提高能源系统效率和供给安全。

　　将来，我国能源市场化改革最重要的领域是具有网络经济特性的电力和天然气市场化改革，要充分放开竞争领域，强化网络运营的政府监管。

　　多能互补要求以电力作为核心能源载体

　　1. 电力行业发展必须与我国发展阶段相适应

　　我国仍处于工业化、城镇化快速发展阶段，随着生产、流通和消费等领域电气化深度和广度的不断发展，电能在终端能源消费比重将持续攀升，电力消费增长将持续较长时期，这是我国现代化进程和社会不断进步的客观要求。

　　2012年，我国人均用电量约3660千瓦时，仅相当于发达国家上世纪八十年代水平，远低于目前中等发达国家人均7000～8000千瓦时的水平。据预测，2020年我国电力需求将达7～8万亿千瓦时左右，是2010年的1.67～1.91倍，这和发达国家基本稳定的电力需求特征截然不同。发达国家发展经验表明，在完成工业化和城镇化之后，能源消费有望达到一个稳定的水平，而电力消费仍将持续增加，展望2050年，我国电力需求可能达到12～15万亿千瓦时。因此，在未来较长历史时期，我国电力行业都将面临艰巨繁重的发展建设任务。

　　2. 电力行业必须适应和促进清洁能源大规模开发利用和各类分布式能源发展

　　2012年底天然气发电、水电、核电、风电和太阳能发电装机容量达到3.6亿千瓦，位居世界第二，非化石能源发电装机超过3.2亿千瓦，位居世界第一。今后数十年，我国清洁能源仍将保持快速发展态势，电力行业发展必须顺势而为。

　　清洁能源大发展也促使电力供给方式逐步转变为“集中式和分散式”相结合的模式。要求电力行业一方面要在集中供应侧接入更多的清洁能源，如气电、水电、核电、风电基地等，另一方面更要在需求侧和配电网接入更多的分布式能源系统（包括分布式发电、需求侧响应、储能等），实现多能互补、物尽其用、因地制宜的电力生产、输送和消费格局。

　　长远来看，分布式能源的持续发展必然会在配电网和零售侧形成“多卖多买”的全新格局，要求建立与之相适应的电力市场。另外，分布式能源对传统集中式发电最直接的影响是对电量的争夺，以德国为例，2012年底光伏装机达3264万千瓦，基本上都是分布式发电，平均容量不到30千瓦，占电力消费比重已达4.7%。

　　供需互动要求发展智能电力系统

　　供需互动的能源消费模式要求匹配电力生产和消费的空间格局和时间分布，形成有利于资源节约的产业结构、生产方式和生活方式。电力交易瞬时完成的特点必然要求发展智能电力系统。

　　1 .电力发展必须匹配电力生产和消费的时空分布差异

　　我国电力发展必须基于一次能源资源与生产力布局不平衡的基本国情，满足能源大规模、跨区域配置的需要。未来我国能源生产中心将不断西移和北移，大型煤电基地、水电基地、风电基地等能源基地建设客观上要求不断加大跨区输电通道建设力度，在全国范围内配置资源。

　　不同时段电力需求和供给能力的差异较大，各类电源的发电成本也各有变化，提供调压、调频、调峰等辅助服务的能力和成本也是不一样的，以美国PJM电力系统运营商的供给曲线为例(见图1)。因此，电力发展必须让市场供需决定价格、让价格引导投资和消费，才能更好地匹配不同电源的技术经济特性，匹配生产和消费的时空分布差异。

　　2. 电力发展要求电力需求侧发挥更大的战略作用

　　电力生产必须时刻跟踪、满足电力负荷的变化，是电力工业诞生100多年来形成的发展模式，为此，电力供给必须千方百计满足需求、电力供给（包括发电和输配电）容量必须按照满足最大电力负荷的要求设计和建设。随着工业化、城镇化和电气化的不断发展，特别是以空调为代表的高峰用电设备的普及，电力系统最大用电负荷持续快速增加，始终超过用电量的增速，系统峰谷差不断扩大。

　　2010年上海电网峰谷差达到1020万千瓦，是2005年的1.48倍，约占最高用电负荷的40%，预计到2015年将提高到45%。2010年华东电网峰谷差接近3500万千瓦，是2005年1.5倍，2000年的2.3倍左右。这是一个普遍现象，即使是发达国家也不得不为尖峰负荷建设大量的调峰发电机组和相应电网设施，美国2000年以来最高负荷增加了15%左右，约是其供电量增幅的2倍。

　　这种发展模式不利于资源节约和环境保护，不适应生态文明建设的要求，必须根本转变。首先，随着电网峰谷差逐年加大，由于我国缺乏足够的快速调峰机组，大容量高效煤电机组不得不参与调峰使得煤耗和排放大幅增加，机组性能得不到有效发挥。其次，电力系统供给能力按最大负荷设计，而最大用电负荷持续的时间有限，导致电力供应设备和系统利用率较低，尤其是靠近终端消费的配电系统。最后，供给侧越来越多不可控电源（风电、太阳能等）的大规模发展，也给电力工业传统发展模式带来了严峻的挑战，迫切需要电力需求侧适应供给侧的变化和限制、参与电力平衡、发挥更大的战略作用，这也是智能电力发展的主要着眼点之一。

　　3. 智能电力促进需求侧能源革命，实现供需互动

　　智能电力系统的核心平台是智能电网。智能电网概念的提出已有10余年的历史，随着信息通讯技术（ICT）的不断升级，智能电网的内涵也日渐清晰和明朗化。国外很多智能电网示范项目证明了需求侧能够跟踪和响应供给侧的变化和限制、节省电费、减少尖峰负荷和负荷转移等，预示出智能电网在供需互动、推动需求侧能源革命等方面的巨大潜力，将给电力系统的运行模式和商业模式带来革命性的变革。本文简要介绍美国Gridwise Testbed示范项目(见表1)的主要成果，可以归纳为：①电力用户能够参与供需平衡，跟踪和响应馈线容量的限制。②每户家庭平均比一年前节省了10%的电费，电力用户更愿意选择响应电价的电力合同。③需求侧响应将一年内电网尖峰负荷减少了15%左右；需求侧响应和分布式电源一起可将尖峰负荷减少50%。④实时电价用户将空调负荷转移到低谷时段，进行预冷或预热，避开了高价的尖峰负荷时段。⑤验证了各类智能电网使能技术，包括基于互联网的信息及控制技术、响应电价和频率信号的智能家电、家庭和建筑能源自动管理系统等。自动化技术在需求侧响应中起到了关键作用，需求侧能够自动根据市场信息决策交易，这也是该示范项目区别于传统分时电价项目的主要特点。通过“电价到设备”的实现，用户一旦完成设置，用电设备会自动响应电价信号而不是始终依靠人为调整。

　　电力市场化是智能电力发展的

　　基础和前提

　　智能电力系统的最重要标志是实时电价和需求侧的广泛参与，因此必须坚定不移地推进我国电力市场化改革进程。电力市场化要继续放开竞争环节，加强电网监管，构建“多买多卖”的市场格局和灵活多样的市场交易机制。

　　电力市场必须让供需决定价格，体现电力供应成本的时间、空间差异（电量市场）；有效引导投资和消费，保障长期的电源充裕度和供电可靠性（容量市场）；充分补偿各种电力辅助服务，建立基于市场或成本的补偿机制（辅助服务市场）；实时电价传导顺畅，需求侧积极参与电力市场，根据价格等市场信号自主决策是否用电、发电、储存和交易，和供给侧一起平衡电力供需（零售侧市场）。

　　未来随着电力市场化的逐步深入，电力交易模式和手段日益丰富，市场交易机制灵活多样，将有效支撑供需双方的智能互动。

　　(作者单位为中国华能集团公司技术经济研究院)