电力安全改善需“十四五”规划提供应对方案

:当前的国际形势下，对于安全问题的关切不断上升，涉及电力系统运行以及网络安全的约束必须在“十四五”规划中制定显性的应对方案。

（来源：微信公众号“能源杂志”ID：energymagazine）

2017年颁布的《能源发展“十三五”规划》，提出构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的总体目标，安全是8个核心关切之一。能源供应安全与稳定是一个重要话题，传统上更多的是指石油（以及天然气）， 往往包括“买得到，运得回，用得起”三个维度的问题。

有意思的是，这种安全视角往往是消费者的视角，但是像俄罗斯、沙特这样的能源出口国，其关注需求的稳定性同样也被他们理解为“能源安全”问题。

最近几年，随着以国际集体治理与规则为基础的国际秩序的弱化，在油价、煤价与气价都处于稳定并且历史相对低位的背景下，能源供应安全保障问题重新回到人们的视野。今年10月，国家能源委员会会议召开，强调中国以煤为主的资源禀赋，多元发展能源供给，提高能源安全保障水平。

电力的安全保障由于系统需要实时平衡覆盖多个时间维度。在“十三五”电力规划中，广泛涉及了电力系统方方面面的安全关切，特别是大电网与配电网的安全稳定运行，以及网络与信息安全问题。无论何种的政策文件或者宣示，对电力系统规划与运行的任何改变，往往都强调“在确保电力系统安全稳定的前提下”。可见这个问题在决策者关注目标序列中的优先级。

本专栏专题中，我们讨论电力供应安全这一话题。由于安全问题涉及的层面很多，我们在此分成短期运行的可靠性、长期系统的充足性、可再生能源特性以及与之相关的系统灵活性。在此基础上，我们讨论中国特色的若干安排，包括僵直“大飞线外送”、调度与电厂的平衡责任界面、以及可再生能源贵金属依赖的潜在安全问题与含义等。

我们认为，目前的国际形势下，对于安全问题的关切在上升，涉及电力系统运行以及网络安全的约束必须在规划中制定显性的应对方案。我国传统调度的“战场指挥官”范式，带来了系统平衡上的过度安全与保障问题，造成了系统运行者与发电商之间的责任界面不清楚，从而无法实现长期系统进化（比如可以不断进化的电力辅助服务体系）的目标。运行与调度层面的本质性改变，是我国电力体制改革以及“十四五”规划工作中需要着眼的具有重大意义与长期价值的内容。

一般化的能源安全关切无关乎电力部门

2019年10月，国家能源委员会会议召开。李克强总理指出，要立足我国基本国情和发展阶段，多元发展能源供给，提高能源安全保障水平。根据我国以煤为主的能源资源禀赋，科学规划煤炭开发布局，加快输煤输电大通道建设，推动煤炭安全绿色开采和煤电清洁高效发。

这一表态，被很多国内外研究人士，解读为我国重新确定了煤炭的主体地位，并且有可能放缓可再生能源发展的信号。

笔者认为这无疑是引申太多了。中国的能源安全问题，更多的是依存度高的石油和天然气问题，而电力部门更多的是煤电与可再生能源互相替代的问题。煤炭已经足够安全了，而可再生能源都是本地化的。这二者都不涉及对外依存度类型的能源安全问题。

过去，电力行业依靠部分可调度的煤电、水电与核电满足不断增长、峰谷差变大的电力需求。现在，不可控的随机性、间歇性的可再生能源的加入，客观上产生了对完全可调度、异常灵活的天然气单循环机组的需求。无疑，这将新增天然气资源的利用。

作为弥补风不刮、没太阳情况下的天然气机组，满足一年有限的小时数，这并不会增加可观的天然气消费。我国的天然气也并不是“有还是没有”的二值问题，而在一个广大的几千亿的区间上。

比如，对于一个年运行小时数300小时的20MW的天然气单循环电厂，可以充分满足夏季（90天）傍晚（2-3小时）的需求，其年天然气用量也就120万立方米，相当于一个LNG处理站的日处理能力。我国即使再新增1000个这种调峰灵活电源，其平均成本也大大低于重资产不灵活的大煤电，从现在的500万千瓦总量上升到2500万千瓦，新增天然气用量也就10亿立方米，也就北京市居民10天的用气量，占目前天然气利用总量的5%不到。

这会导致何种能源供应安全问题呢，给定目前的40%左右的对外依存度？因为100%天然气份额是可怕的（全世界天然气给我们都不够），所以目前5%的状态就是正常的？这是典型的连续问题二值化的逻辑错误。这种5%的增量完全只是边际上的小程度变化而已。

电力供应安全并不具有无穷价值

电力安全很重要，但是将这种价值无穷化，无疑就走了极端。现实中往往需要讨论的问题是：实现哪种水平的安全是合适的？基于目前的现状保障措施，实现安全获得的收益，是否付出了过大的代价？是否存在额外的能动空间，在不损失安全表现的情况下，改善其他维度的系统表现，比如经济效率？

安全与其说是一个目标，不如说是个约束。约束跟目标存在本质上的区别，目标是“越极端越好”，而约束只要满足某个水平即可。超过这个水平的安全表现，必然意味着对其他所追求目标的不成比例的牺牲（比如金钱）。当然，如何界定是否成比例，需要统一的度量单位，比如经济成本。

电力系统存在一个指标，叫做电力中断的损失价值（VOLL），它表征了消费者出现电力供应中断所代表的经济损失。它显然会大于零，但是也不会是个无穷大的数字。工业用户的停电损失往往要大于居民，因为它代表着工业活动的停止与产量损失；居民的停电损失随着时间有迅速扩大的趋势（比如停电6小时以上，冰箱的食物开始坏掉了），但是长期损失又有下降，停的长了也就习惯了，比如过去中国缺电时期仍未通电的农村。

这一损失多大，不同的方法给出了很大区间的值。不同的市场也根据自己市场的情况（比如是否有其他收入渠道）进行了具体的设定。比如存在容量市场的法国市场，在3欧元/度，也就意味着电力价格行政设定不允许超过3欧元/度。美国德州市场通过剩余储备价格曲线（ORDC） 来招标供需紧平衡下的备用资源，其VOLL的上限是9美元每度电。也意味着，超过这一价格，系统运行者不再提供招标价格了。

电力系统的可靠、灵活性与长期充足性

从供给侧，电力安全性可以定义为电力系统在最小可接受的服务中断情况下，能够承受干扰（比如产生异常系统条件的事件或事故）或意外事件（比如系统部件的故障或停机）的能力。无疑，这是一个覆盖所有时间尺度与空间范围的定义。

离散地来看，电力系统的安全关切，往往包含短期运行与长期系统充足性两方面的含义。前者，可以称为一种可靠性，往往指的是运行的安全，以及面临各种扰动仍旧保持稳定状态；而后者，往往更系统不能在正常情况下存在“硬缺电”