陈愚

自2020年底湖南、江西有序用电以来，2021年各地有序用电的情况时有报道。其中，9月底东北的拉闸限电因为直接影响民生用电，引起了大量关注。缺电作为一种结果，除了经济强劲复苏、气温高导致用电需求大涨外，供给侧的原因并不相同，本轮缺电原因主要有三类：缺可用容量、缺环保指标、缺煤。

缺可用容量：可用容量是能够在各种工况下（尤其是峰值负荷时）稳定出力的电源装机容量；各种电源装机的累计可用容量，无法覆盖用电负荷，发生缺电。

缺环保指标：部分区域为了达到能源消费强度和总量双控的约束性指标，主动限制电力消费。

缺煤，煤电机组出力受阻：缺煤，部分煤电厂买不到煤，无法发电；煤价上涨，而煤电上网标杆电价原地踏步，面粉贵过面包，部分煤电厂因多年亏损、资金链断裂，无钱买煤。

分析各省区不同时期情况，以上三种缺电均存在：2020年底，湖南、江西缺可用容量有序用电，浙江缺环保指标主动限电。2021年5-6月，广东、云南缺可用容量。2021年9月，广东、山东、安徽、东北等多地因缺煤有序用电，陕西、宁夏、云南等地为达到能耗双控目标主动限电，浙江因能耗双控、缺煤、外送电下降等因素有序用电。其中辽宁、黑龙江为避免电网发生大规模解列，紧急拉闸限电，影响了民生，引起广泛关注。

以上三种缺电中，缺煤短期内有多种措施可解决，缺环保指标有避免“运动式”减碳的政策方向，而缺可用容量的问题较为严峻复杂，也是本文主要探讨的问题。

（1）迎峰度夏期间，东北缺煤，电力供应紧张

冰冻三尺，非一日之寒。

2021年7月以来，受副热带高压位置偏北影响，东北地区连续多日高温，用电负荷屡创夏季新高。因为缺煤和伴生的煤价高涨，东北地区电煤库存持续下降，个别电厂电煤库存低于警戒煤位，甚至存在缺煤停机风险。

7月19日，辽宁省出台《关于调整辽宁省内电熔镁企业用电峰谷分时时段的通知》（辽发改价格﹝2021﹞255号），调整峰谷分时电价时段，引导电熔镁企业错开晚高峰用电，削减电网高峰负荷。

7月28日，东北电网（黑龙江、吉林、辽宁、蒙东）用电负荷最高达到7058万千瓦，同比增长8.2%；极热无风，风力发电仅3.4万千瓦，创历史新低，不足风电装机（2020年底东北电网风电装机4026万千瓦）的0.1%；东北电网在最大870万千瓦的跨区电力支援下，成功化解了有序用电和拉闸限电的风险。

大唐吉林发电公司向国家能源局东北能监局汇报，反映了煤电企业面临的困境。东北能监局调研后，形成《关于东北区域迎峰度夏期间电煤供应短缺情况的报告》报送国家能源局，并印发了《关于进一步加强迎峰度夏期间电煤供应情况和电力供需形势预测工作的通知》。8月6日，国家能源局向东北三省一区重点地方供煤省区能源局和重点煤矿所属集团下发了《关于协调解决东北三省电煤煤源的紧急通知》。

（2）9月，辽宁、黑龙江事故拉闸影响民生

受缺煤和煤价高、供暖期前设备检修的影响，大量煤电机组出力受阻，以辽宁为例，煤电出力仅为装机容量的一半左右；叠加新能源发电减少，东北地区电力供应持续紧张。根据《有序用电管理办法》，2021年9月9日起，吉林实施有序用电，9月10日起，辽宁、黑龙江实施有序用电，东北地区实施多轮III级（负荷缺口5%-10%）和IV级（负荷缺口5%及以下）有序用电，其中辽宁最大错避峰243.67万千瓦，用电影响范围限制在部分工业企业。

9月23日，东北地区电力供应缺口进一步扩大，辽宁和黑龙江启动II级（负荷缺口10-20%）有序用电，其中，辽宁最大错避峰416.92万千瓦。由于风电骤减、出力不足装机容量的10%，电网仍然有较大缺口，电网频率低于49.8赫兹，且频率调整手段已经用尽，鲁固直流送山东、高岭直流送华北线路不具备调减空间。为防止电网瓦解和大面积停电，依据《电网调度管理条例》及相关预案，东北电网调度部门实施“电网事故拉闸限电”。拉闸限电不同于有序用电，是保电网安全的最终手段，用电影响范围扩大到居民和非实施有序用电措施企业。

东北地区拉闸限电对经济民生造成了不利影响：引发电梯停运、停水、断网、交通拥堵等一系列次生事件；其中，辽宁澎辉铸业有限公司因突然拉闸，高炉煤气泄漏，23人送医救治。

不幸中的万幸，拉闸限电发生在供暖季前，而不是严寒时期，为解决问题提供了缓冲时间。

（1）促进解决缺煤

8月6日，国家能源局已下发《关于协调解决东北三省电煤煤源的紧急通知》，但是，政策发力需要时间，煤炭产能释放需要安监、环保、国土等多部委协调解决。

东北地区充分暴露了缺煤问题，相信后续各部委会通力协作，尽快解决缺煤问题。不过，随着北方供暖季来临，保障煤炭供应支撑发电供热的压力仍然不小。

（2）促进解决电煤价格顶牛

“市场煤、计划电”带来的电、煤价格顶牛，是多年痼疾。2021年9月底，东北的标煤单价最高达2000元/吨，按供电煤耗300gce/kWh估算，燃料成本为0.6元/千瓦时，而东北地区的燃煤标杆电价为0.37+元/kWh，再考虑税费、财务成本、运营成本、员工工资等，每发一度电约亏损0.3元。

根据2021年10月8日的国务院常务会议，市场交易电价上下浮动范围由分别不超过10%、15%，调整为原则上均不超过20%，我国燃煤标杆上网电价0.26-0.45元/kWh，电价上浮20%约0.052-0.09元/kWh，可向下游疏导170-300元/tce的燃煤成本，对解决面粉贵过面包有一定帮助。

避免煤电价格上涨，有利于经济民生。但燃煤成本贵过电价，煤电厂能撑多久？已有部分煤电厂资金链断裂，煤机停机，如果更多的煤电厂破产停机，缺电扩大化，将不利于经济民生。

（3）促进重视风光波动对电网安全的影响

近期风电、光伏的度电成本下降到接近甚至低于传统的煤电，有观点认为，这是电力行业巨大变革的临界点。但该观点忽略了电力是即发即用、实时平衡的系统，而风光是优先发电的、出力不稳定的波动性电源，当风光出力下降时，需要有其他电源顶上，考虑到我国的电源结构，煤电是主力替补队员。

2021年7月28日，东北电网用电负荷最高达到7058万千瓦，极热无风，风力发电仅3.4万千瓦，不足风电装机的0.1%，此时电煤顶牛的矛盾初起，煤电厂出力受阻较少，加上跨区电力支援，化解了有序用电和拉闸限电的风险。

9月下旬，缺煤和电煤顶牛的矛盾持续时间较长，更多的煤电机组出力受阻——替补队员长期食不果腹、下场了。首发队员风电出力突降、不足装机容量的10%，替补顶不上，导致用电负荷缺口扩大、电网频率下降，最终发生事故拉闸，以至于影响了民生用电。

东北拉闸限电，将促使各地重视风电、光伏的波动属性，统筹安排替补的顶峰电源。

（4）促进为煤电设置两部制电价

近年来，随着用电侧负荷尖峰化、发电侧风电光伏等波动性电源占比提高，煤电作为主力替补队员，频繁上场、下场，出场时间（利用小时）自然下降。未来，随着风光装机占比的继续提高，煤电利用小时将继续下降。

近年大部分地区煤电电价下调，利用小时下降，夹击下大量煤电企业长期亏损。东北大量煤电企业在亏损中煎熬多年，2021年又受到高煤价的冲击，部分煤电机组资金链断裂、停机，缺电时无法上场替补。

替补队员即便上场时间少，也该发工资保证其基本生存，以便于随时上场替补。建议参考气电、抽蓄的两部制电价，也为煤电设置两部制电价，保证煤电在利用小时不断降低的情况下，能保本微利，避免煤电因连续亏损而破产、停机，从而导致电力系统的可用容量不足。

建议各地测算、对比一下，煤电机组保本微利所需费用，和频繁有序用电乃至于拉闸限电导致的工业限产、民生用电不足带来的损失。

我国提出力争2030年碳达峰、2060年碳中和的目标后。有观点认为“十四五”不应新建煤机，以避免高额资产搁浅风险，甚至应关停存量煤机。但电力系统需要实时平衡是客观现实，另外我国电力行业处在增量发展阶段，用电负荷和用电量年年创新高；风光是波动性电源，储能技术尚在新生期，距离规模化还有很长的路要走；顶峰、调峰主力和电量主力依然是传统能源，尤其是煤电。如果电力无法保供，造成的损失需要计算和合理分担，电力不足的综合影响要有充分预估。

基于清洁、低碳、经济、保供等多目标，电力系统应统筹规划，考虑各种能源的特性，应充分重视能稳定出力的电源装机的建设，保证可用容量增长。

表1 电源特性

（1）电力电量平衡需分省测算再汇总

电力需要实时平衡的定性判断，是常识。定量的电力电量平衡，原理很简单，但需要大量数据支撑，有能力获取数据的机构有限，是小众专业。其中，电力（负荷）平衡预测某区域装机的可用容量，能否支撑用电负荷和合理备用需求。电力电量平衡最粗的颗粒度是分省（区、市）测算，再将分省结果加总起来。

一个测算区域的物理含义是：假设区域内电力电量能完全地互联互通、盈缺互济，该假设引起的误差处于可接受水平；如该区域有较大的内部差异，应进行补充分析，或进行更细颗粒度的测算。特高压线路、省间联络线等输电线路，和高铁、南水北调工程一样，是有限的、稀缺的，完全的盈缺互济在现实中是不可能的。

电力电量平衡是定量分析的方法。本文受限于篇幅，无法分省测算后汇总，因此直接用全国数据进行电力平衡，得出的结果是定性的，仅供参考。

（2）“十三五”可用容量增速低于负荷增速

2015和2020年，我国电源装机容量及构成如表2所示。我国装机容量由2015年的15.07亿千瓦，增长到2020年的22.01亿千瓦，增长6.94亿千瓦。

表2 全国装机容量，万千瓦

可用容量是能够在各种工况下稳定出力的电源装机容量。如果各种电源装机的累计可用容量，扣除备用（负荷备用、旋转备用、停机备用、检修备用）后，无法覆盖用电负荷，缺电就会发生。不同电源的受阻系数假定为：水电丰季10%受阻、枯季40%受阻，抽蓄、核电不受阻，火电8%受阻（供热火电15%受阻，装机占比接近50%）、风电95%受阻、光伏100%受阻。考虑受阻后，表3所示，可用容量由2015年的11.45亿千瓦，增长到2020年的14.44亿千瓦，增长2.99亿千瓦。

参考《国家能源局关于发布2023年煤电规划建设风险预警的通知》（国能发电力〔2020〕12号)，合理备用率按14%考虑。如表3所示，“十三五”扣除备用后的可用容量仅增长2.62亿千瓦。

表3 可用容量增速落后于用电量增幅

“十三五”可用容量增速为26.09%，低于用电量增速35.33%。我国近年三产、生活用电量增速高于二产，导致负荷尖峰化，大部分省份用电负荷增速略大于用电量增速。亦即，“十三五”可用容量增速小于用电负荷增速，电力（负荷）平衡逐年趋紧。同期发、用电侧波动性增大导致的火电小时下行，被误认为装机过剩。

（3）2021年初：电力整体平衡，部分区域供应偏紧

2021年初寒潮，1月7日全国最高用电负荷11.89亿千瓦。根据中电联的分析：分区域看，华中区域电力供应偏紧，南方区域紧平衡，华北、华东区域总体平衡，东北、西北区域富余。分省看，蒙西、江苏、浙江、湖南、江西、四川有序用电或需求侧响应。

如表3所示，我国2020年底可用容量（扣除备用）为12.66亿千瓦，略高于2021年初寒潮负荷11.89亿千瓦，本文粗略的定性测算，和中电联分地区、分省的电力平衡结果大致相符。寒潮当天气电50%受阻，常规水电59%受阻，受阻系数高于本文取值，且本文是全国数据的简单加总，未考虑区域间无法完全地盈缺互济。

（4）“十四五”新增可用容量

如下表所示，“十四五”新增装机约85368万千瓦，考虑到各种电源的受阻后，新增的可用容量仅17457（冬）-18957（夏）万千瓦。

表4 “十四五”可用容量供应增量（不含煤电）

各电源增量取值依据如下：

水电建设工期5年，预计约5000万千瓦在建常规水电将在“十四五”投产。

抽蓄建设工期6-7年，预计2019年底前开工建设的32个抽蓄将在“十四五”投产，新增装机4383万千瓦，分别为：保定易县、丰宁一期二期、抚宁、芝瑞、清原、敦化、蛟河、荒沟、句容、长龙山、宁海、缙云、衢江、绩溪#6、金寨、桐城、永泰、厦门、周宁、沂蒙、文登、潍坊、天池、洛宁、五岳、平江、梅州一期、阳江一期、镇安、阜康、哈密天山。

根据国家发展改革委、国家能源局《关于加快推动新型储能发展的指导意见》（发改能源规〔2021〕1051号），2025年新型储能装机达到3000万千瓦以上。

核电建设工期5年，预计14个在建核电项目在“十四五”投产，新增装机容量1481万千瓦，分别为：红沿河#5#6，石岛湾高温气冷堆，田湾#6，三澳#1，福清#5#6，霞浦#1，漳州#1#2，惠州#1#2，防城港#3#4。

假设2025年风光提前达到2030年的下限目标12亿千瓦，风光装机各6亿千瓦。

扣除14%的合理备用后，“十四五”新增可用容量（不含煤电）仅15313（冬）-16629（夏）万千瓦。

（5）“十四五”用电负荷需求增量和缺口

电力平衡应该用各省的最高用电负荷为基数、预测各省的负荷需求，与各省的可用容量进行平衡，再加总。本文受限于篇幅和工作量，无法分省测算，用2021年7月14日的全国最高用电负荷11.92亿千瓦为基数，用电负荷年均增速按5%-7%估算，则“十四五”用电负荷增量为2.57-3.70亿千瓦，而新增的可用容量（不考虑新增煤电、扣除备用）仅1.53亿千瓦（冬），冬季负荷缺口为1.04-2.17亿千瓦。

表5

 “十四五”冬季负荷缺口（不考虑新增煤电），亿千瓦

注：大量省区呈现冬夏双峰并峙的新趋势，而迎峰度冬难度高于迎峰度夏，因此，本文计算冬季的负荷缺口。

该算法的三个误差，可相互抵消一部分：各省2021年的用电负荷峰值可能大于7月14日的负荷，简单加总预测的负荷峰值将小于分省测算后汇总的负荷；完全的盈缺互济是不可能的，部分区域盈余的可用容量，无法给缺电区域使用；未考虑2025年7000万千瓦（最大负荷的4%）的需求侧响应规模。

电力是实时平衡，需要稳定出力的可用容量，考虑“十四五”期间水、抽蓄、储能、核、气、风、光的新增可用容量后，依然需要新增煤电的可用容量，以保证电力平衡。

（6）缺煤吸引关注，掩盖了缺可用容量

东北电网的拉闸限电影响了民生，受到格外的关注。东北电网的装机（可用容量）略有富余。辽宁和黑龙江的拉闸限电，根本原因是缺煤、煤价高导致煤电机组出力受阻，直接原因是风电出力骤降。剖析后，关注点和解决方案将集中在缺煤。

东北缺煤不缺可用容量，有些地方既缺煤也缺可用容量。只解决了缺煤问题，而不重视新增可用容量，未来缺可用容量的地区将继续缺电；随着用电负荷的增长，缺口将扩大。

缺电、缺煤、缺环保指标等多种问题伴生，双碳、双控、经济增长、保供等多目标共存，“十四五”开局之年的缺电，难度系数大于建国以来的多次缺电。面对困难，先正视，才能解决。

（作者系电力行业从业者，文章仅代表个人观点）

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