【电力】中美电网及发电对比

华气能源猎头 2022-04-22

原标题：中美电网及发电对比

来源：繁城孤烟

美国电网情况

首先，我们先来简单的了解一下，美国电网的一些发展。美国的输电网纵横交错，常见的电压等级有765千伏、500千伏、345千伏、230千伏、161千伏、138千伏、115千伏。美国电网迄今已有100多年的建设发展历史，最初是由私营和公营电力公司根据各自的负荷和电源分布组成一个个孤立的电网，随后逐步形成了东部、西部和德克萨斯三大联合电网，统称北美联合电网。这三大联合电网分别占美国售电量的73%、19%和8%。

1，东部联合电网，是目前美国最大的装机容量的同步电网，包括美国的东部，中部，还有加拿大的五个省，分为ECAR，MAAC，MAPP，NPCC，SERC，SPP六个协作区，覆盖520万平方公里，总装机容量达65851万千瓦。东部联合电网包括互联系统协调小组(ISG)、宾夕法尼亚-新泽西－马里兰州联合电力系统(PJM)和东部联合电力系统(CANUSE),共有189家电力公司参加。
2，西部联合电网，包括美国的西部，加拿大的2个省以及墨西哥北部地区，区内为WSCC协作区，总装机容量为10800万千瓦。
3，德克萨斯联合电网，主要是ERCOT协作区。总装机容量为9320万千瓦。

之所以分成东西部电网，是因为美国中西部高耸入云的洛矶山脉隔断了东西部电网的直接相联。美国的三大联合电网之间只有通过直流线路的非同步联系。东西部电网的间接相联是通过220千伏联络线与直流“背靠背”换流站互联。东部电网与德克萨电网有两个直流连接站，而西部电网与德克萨斯电网没有直流连接。

北美联合电网地域分布图

中美发电对比

截止2019年12月美国的发电量达337253吉瓦时，美国的发电能源主要是矿物燃料，火电比重一直占70％左右,火电中又以煤电为主,电力行业发电量中燃煤发电量占53％、核电占21％、天然气发电占15％、水电占7％、油电占3％、地热及其它占1％。由于对核电站的规程限制越来越严，特别是“三英里岛”核事故后，使核电建设的速度大大放慢，但从总的能源平衡来看，核电的比重在今后仍会不断提高。预计美国的电力需求年均增长率将达到 1.8%，将从 2001 年的 33860 亿千瓦时增长到 2025 年底 52070 亿千瓦时。

据中国国家统计局发布的统计公报显示，2019年全国绝对发电量71422亿千瓦时，同比增长3.5%，增速较1-11月扩大0.1个百分点。比美国高出10587.06亿千瓦时。按总发电量测算，2019年美国总发电量为42671.00亿千瓦时，比中国低11304.9亿千瓦时。美国在过去的几十年中由于用电设备市场的饱和、设备效率的改进、对需求侧管理的投资及更严格的设备效率标准，电力需求增长缓慢。预计办公设备及个人电脑用电需求的增长将弥补供暖空调、制冷、热水及照明等方面用电需求的降低。

中美发电量比较柱状图

预计美国的电力需求年均增长率将达到 1.8%，将从 2001 年的 33860 亿 KWh 增长到 2025 年底 52070 亿 KWh 。天然气发电的比例将从 2001 年的 18% 增长到 2025 年的 20%，煤电比重将从 2001 年的 49% 增长到 2025 年的 52% 。预计到 2025 年美国将新增燃煤发电 112 GW 。核电装机容量将从 2001 年的 98.2GW 增加到 2025 年的 102GW ，其中包括对现有核反应堆的更新改造，可新增容量3.9GW。可再生能源包括热电联产的发电比例将从 2001 年的 2910 亿 kWh 增加到 2025 年的 5190 亿 kWh，年均增长 2.4%。

美国电力市场体系

美国有七大独立系统运营商ISO（independent system operator），共计占据了全美60%的客户，其余40%仍在垄断一体化运营。因此，从经济规模来看，确实大部分发达地区都已经市场化，但是如果从地域角度来看，实际上很大面积的美国区域，仍然没有推行电力市场（尤其美国西北部地区）。德州所在的ERCOT区大概是几个ISO中现货电价(spot price)波动比较大的，而导致电价的波幅如此之大的原因，归结有以下几点：

美国的电力市场分为两种市场体系：1. 现货市场（spot market），2. 批发电力市场（wholesale electricity market）。两者的区别是交易的时间差异，批发电力市场是提前时间、以双边合同的形式完成期货交易，现货市场则是实时结算。然而现货价格波动一般不会立刻对消费者产生影响，因为一般电力公司都会将现货价格风险(price risk)和电力消费量风险(quantity risk)通过签订一种电力合同（Load Following Contract）转嫁给电力提供商（Load Serving Entity）。这种合同要求电力提供商不论现货价格是多少，提供一段时间内该地区消费者消费的所有电力，而电力公司会按照固定的合同价格支付给电力提供商。所以德州的现货价格飙升并不会立刻影响消费者，因为合同价格在短期内是固定的。但由于现货价格对远期价格的影响，期货的合同价格是会受到影响的。

现货市场定价主要由产能（generation）, 输电阻塞（transmission congestion）和损耗（loss）组成，在这三个部分里，天气有着非常大的影响，比如天气影响到供求关系，以及电力公司发电输电的运营费用，还有损耗费用在这种恶劣天气都会提高。但总是来说，电力市场的定价，是不立刻影响居民的电费（electric bill）的。一般的电价提高，是由电力公司向PUC(public utility commission)提出申请，通过了以后才能进行的。这里天气也有很大影响，比如沙尘暴造成的破坏，电力公司需要投入资金和人力修复和维护输电系统，就需要申请提价（rate rise）来补这部分的费用。

其次，德州电力系统电源点分散，以燃气、新能源电厂为主，核电和水电非常少，2015年八月美国的最终版碳排放法案发布，德州准备再上新能源。新能源多了，出力预测就会变得比较难（风功率预测问题），如果恰好遇到负荷高峰期间风力下降导致出力锐减，那么，在考虑到燃气电厂高额开机成本的前提下，产生一个高额电价并不奇怪。

举个例子大家就明白了：你下个月要用多少电，其实你不知道，于是你以历史数据为准，在批发电力市场上提前“批发”了800度，但是实际到了那个月你发现你需要850度，而此时批发电力市场已经关闭交易了，那么剩余的50度电就要到现货市场买，这样的交易价格肯定会上涨，这是基本的市场规则，如果恰好又碰到极端电力产能减少情况，产生很大的缺口，所以32元一度电就并不奇怪了。

对我国的启示

分散式电网管理体制增加电网规划、建设、运营协调难度，不利于电网协调可持续发展。美国电网产权分散、管理分散，形成区域化发展格局，难以整合成协调统一的全国性电网。过度分散的电网管理体制导致输电网规划、建设、调度和管理协调困难，也不利于大电网安全稳定运行。相较于美国，我国电网在统一管理体制下，更能发挥规模优势，有效降低建设、运行和管理协调成本，在近20多年电网高速发展的同时，很少发生重大电网安全事故，充分说明统一的电网管理体制更有利于促进电网协调可持续发展。

与美国不同，我国能源资源与负荷需求逆向分布，客观上要求我国电力发展必须走远距离、大规模输电的道路，满足我国能源资源大范围优化配置需求。因此，加大特高压等远距离、大容量跨区输电线路建设力度，是满足我国能源大规模开发的外送需求，促进风电等可再生能源规模化发展和大范围消纳，保障国家能源战略实施的有效方式。我国经济和电力需求持续增长，决定了我国电网仍处于快速发展阶段。目前，我国电网还相对薄弱，应建立健全电网投资的激励机制，建立合理的电价机制，保障电网持续发展能力，使电网适度超前发展，以满足社会经济发展需求，并增强电力长期安全保障能力。

来源：繁城孤烟

编辑：华气能源猎头（微号：energyhunt）

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