需求波动放大电力紧平衡背景下价值彰显

1. 电力行业供需平衡：一个名称，两个命题 1.1. 电力行业约束：电量平衡与电力平衡 电力行业的双重平衡约束：电量平衡与电力平衡。与其他能源/大宗产品不同，电力产品在现有背景下缺乏产成品库存调节，因而存在行业特有的两种平衡（与图 1 所示）： （1） 电量平衡是均值/总量概念，指相同时间内实际用电量等于实际发电量（实际用电负荷曲线积分面积=实际发电能力曲线积分面积，等效矩形面积相同）。 （2） 电力平衡是瞬时/波动概念，是指任一时间点内发用电曲线需实时匹配，即实际用电负荷等于实际发电能力。 （关于电量平衡与电力平衡约束探讨，详见我们 2022 年 3 月的报告《保供背景下的转型机遇》） 图 1：电量平衡与电力平衡示意图 用电负荷 用电侧 发电能力 发电侧 实际用电负荷 可控电源 装机容量 备用容量 不可控电源 装机容量 实际发电能力 时间 时间 等效用电量 等效发电量 最高负荷 平均负荷 最低负荷 实际运行时间  可控电源利用小时数  不可控电源 利用小时数 实际运行时间 数据来源： 电力平衡更多反映电力供需的边际变化，是电量平衡的充分非必要条件。从时间颗粒度考虑，电力平衡是任一时刻的电量平衡，电力平衡是电量 平衡的充分非必要条件。因此，电力平衡更多反映电力供需的边际变化。在需求侧用电负荷波动放大、供给侧可控装机增速放缓的形势下，电力 平衡的难度进一步增加。 图 2：相同的电量平衡可对应截然不同的电力平衡结果 用电负荷 电力用户1  用电负荷 电力用户2 最高负荷2 最高负荷1 实际用电负荷1 实际用电负荷2 等效用电量 等效用电量 平均负荷最低负荷 实际运行时间 时间 实际运行时间 注：电力用户 1 与电力用户 2 的用电量及平均负荷完全相同，但电力用户 2 的电力负荷峰谷差较大，相同供给情况下电力平衡难度增加 数据来源： 用电结构转变，电力需求侧负荷峰谷差加大（电力需求波动放大）。近年 来随着经济结构及用电结构转换，我国用电负荷波动较大的第三产业与 居民生活用电占比持续提升。2021 年我国第三产业与居民生活用电量之 和占全社会用电量的比例 31.2%，较 2005 年提升 9.7 ppts。2020 年我国 用电设备容量与发电装机容量比值已升至 4.08，用电设备装机增速明显 高于发电装机容量增速，用电高峰期的潜在最大用电负荷压力不断提升。 图 3：第三产业与居民生活用电占比显著提升图 4：用电设备容量与发电装机容量比值持续走高 35% 30% 25% 20%  第三产业 居民生活  4.5 4.0 3.5 用电设备容量：发电设备容量 15% 10%  3.0 5%2.5 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 0% 2.0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 表 2：第三产业和居民生活用电负荷波动较大 用电类别 用户类型 季不均衡系数 典型日负荷率 最大负荷利用小时数（小时） 夏季 冬季 均值 范围 第二产业 轻工业类 0.81 0.7 0.75 3798 1303~4428 第二产业 重工业类 0.94 0.95 0.97 6271 3407~6503 第三产业 行政办公类 0.63 0.57 0.33 1908 971~2382 第三产业 文化娱乐类 0.61 0.59 0.58 1627 338~3324 第三产业 商业、金融、 服务类 0.63 0.83 0.8 2588 308~3397 居民生活 居民用户类 - 0.74 - - - 数据来源：《典型用户负荷特性及用电特点分析》陈伟等， 电力平衡的供给端取决于可控装机容量（而非全部装机容量），而可控装 机容量增速放缓。可控电源主要系可根据需求变化主动提供稳定出力的 机组，我们从原材料库存视角将火电、核电和部分水电（拥有大型水库 调节的水电）定义为可控电源。风电、光伏等新能源的电力供应主要被 动依靠风光资源，即使考虑现有储能情况下也难以保障长时间稳定出力，受阻系数接近 100%。考虑各类型电源的受阻情况（可控装机亦存在受阻 情况）后，实际可控电源供应能力=Σ 各电源装机*（1-受阻系数）。从供 电安全角度考虑，在用电负荷高峰期，若实际可控电源供应能力无法覆 盖最大用电负荷和备用容量（应对各类电源装机的检修、故障停机等因 素），电力供应缺口难以避免。“十三五”以来我国可控电源（火电、核电、 部分水电）装机增长放缓，对电力平衡贡献减弱。 表 3：原材料库存视角水电、核电和部分水电为可控电源 电源类型 库存 可控 可再生 低碳 原材料 产成品 火电 煤炭、天然气等 无 是 否 否 核电 核燃料 是 否 是 水电 水库存水 部分是 是 是 风电 无 否 是 是 光伏 无 否 是 是 数据来源： 图 5：火电、核电合计装机增速放缓图 6：水电装机低速增长 1.2. “十四五”电力供需平衡仍将维持偏紧格局 我国电力供需形势逐步由宽松转向紧张。“十三五”以来，我国电力供需形势发生转变，从供需宽松逐年转为供需偏紧，限电情况增加。在电力供需偏紧形势下，2022 年全国多省市发布有序用电应急方案，以确保社会用电秩序。 表 4：“十三五”以来电力供需形势从宽松到偏紧 年份 全国电力供需形势 区域电力供需形势 2016 全国电力供需进一步宽松、部分地区过 剩 华北区域电力供需总体平衡，华东、华中、南方区域供需总体宽松，东 北和西北区域电力供应能力过剩。 2017 全国电力供需延续总体宽松态势，区域 间供需形势差异较大 华北区域电力供需平衡偏紧，华中区域电力供需基本平衡，华东和南方 区域电力供需平衡有余，东北和西北区域电力供应能力富余较多。 2018 全国电力供需形势从前几年的总体宽松转为总体平衡，用电增速回升，电网峰 谷差加大 华北、华东、华中、南方区域电力供需总体平衡，部分省份局部性、阶段性电力供应偏紧；东北和西