中國能源行業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型，亟需盡快解決傳統(tǒng)電力系統(tǒng)與可再生能源消納不匹配的矛盾。目前，由于中國電力系統(tǒng)中煤電裝機比例過高、系統(tǒng)靈活性嚴重不足，導致可再生能源長期面臨棄風棄光問題�，F(xiàn)有的五年期電力規(guī)劃沒有同步配置靈活性資源，一定程度上制約了能源轉(zhuǎn)型下的可再生能源發(fā)展，并對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性造成挑戰(zhàn)。綠色和平與華北電力大學袁家海教授研究團隊共同開展研究，并于近日發(fā)布《中國電力系統(tǒng)靈活性的多元提升路徑研究》報告（以下簡稱《報告》），以探究提升中國電力系統(tǒng)靈活性的可行方案。

《報告》指出，面向2030年非化石能源發(fā)電量占比50%的目標，僅依靠煤電機組靈活性改造無法滿足電力系統(tǒng)的靈活性需求。煤電靈活性改造的成本、頻繁啟停的成本以及相應(yīng)的環(huán)境影響將使煤電機組靈活性改造的長遠作用受限，甚至會抬高電力系統(tǒng)的總體供電成本，不利于電力系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型。本報告以吉林省為例，通過電力系統(tǒng)運行模擬對靈活性進行定量分析，為中國各省份靈活性的提升提供了參考。分析發(fā)現(xiàn)，在高滲透率算例中，加入多種靈活性資源較僅依靠煤電靈活性改造，棄風電量將可減少39.9%，煤電啟停次數(shù)和啟停成本分別下降27.19%和25%。氣電、儲能、需求響應(yīng)和電網(wǎng)互濟等多種靈活性資源互配可以在負荷高峰和低谷時刻快速改變出力，為未來的電力系統(tǒng)靈活性提供有力補充，并進一步提高電力系統(tǒng)運行效率，降低排放，值得各省借鑒。

中國可再生能源高比例發(fā)展愿景

國家主席習近平在第75屆聯(lián)合國大會上提出，中國力爭2030年前碳排放達峰，爭取在2060年前實現(xiàn)碳中和的目標。這意味著中國將在未來十年全面實現(xiàn)能源和經(jīng)濟領(lǐng)域的深度低碳轉(zhuǎn)型。可再生能源的發(fā)展可以從根源上促進電力系統(tǒng)的清潔低碳化，緩解資源約束和生態(tài)環(huán)境壓力，是建設(shè)美麗中國和應(yīng)對氣候變化問題的關(guān)鍵前提。

為實現(xiàn)中國中長期可再生能源高比例發(fā)展的愿景，預計到2030年，風電和光伏發(fā)電總裝機將突破9億千瓦，中電聯(lián)預測風光總裝機將達10億千瓦。由于以風電、光伏發(fā)電為代表的間歇性可再生能源發(fā)電天然具有波動性，其發(fā)電占比的不斷提升使系統(tǒng)凈負荷波動增大。然而，靈活性資源的同步配置緩慢且欠缺規(guī)劃，使電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定性受到挑戰(zhàn)。為保障中國可再生能源的中長期發(fā)展和可再生能源發(fā)電項目的收益，中國各省份亟需整合分析區(qū)域電力系統(tǒng)靈活性資源現(xiàn)狀和供需能力，研究如何經(jīng)濟地調(diào)用各類靈活性資源以保持電力供需動態(tài)的平衡，從根本性上破解新能源消納難題。

 

靈活性資源配置落后，可再生能源發(fā)展受限

目前，中國電力系統(tǒng)中煤電裝機比例過高，致使系統(tǒng)靈活性嚴重不足。當煤電規(guī)模超過一定閾值時，煤電與可再生能源形成競爭關(guān)系，進一步限制可再生能源的出力水平，導致大量棄風和棄光現(xiàn)象發(fā)生。根據(jù)綠色和平和袁家海教授研究團隊的測算，2016-2018年間，中國棄風和棄光電量共計1389億千瓦時，相當于3000萬千瓦煤電廠一年的發(fā)電量，對應(yīng)約350億元燃煤成本和4000萬噸二氧化碳排放。即使全額保障性收購等強制性政策的實施使棄風和棄光量較之前有明顯改善，但2019年的棄風和棄光總量仍高達215億千瓦時，相當于450萬千瓦煤電廠一年的發(fā)電量，對應(yīng)約50億元燃煤成本和600萬噸二氧化碳排放。

面對棄風棄光問題，2017年底國家發(fā)展和改革委員會與國家能源局共同印發(fā)了《解決棄水棄風棄光問題實施方案》，提出力爭到2020年在全國范圍內(nèi)有效解決棄水、棄風、棄光的問題。2018年初，國家能源局印發(fā)了《關(guān)于提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的指導意見》，指出中國電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)靈活性欠缺，電網(wǎng)調(diào)度運行方式僵化，部分地區(qū)出現(xiàn)了較嚴重的棄風、棄光和區(qū)域用電用熱矛盾突出問題，是中國能源轉(zhuǎn)型的主要瓶頸。

為了探究提升中國電力系統(tǒng)靈活性的方案，綠色和平與袁家海教授研究團隊共同開展研究，并于10月22日發(fā)布《中國電力系統(tǒng)靈活性的多元提升路徑研究》報告，旨在通過分析目前中國靈活性資源存在的問題和發(fā)展空間，并以吉林省為例，通過多情景電力系統(tǒng)運行模擬對靈活性進行定量分析，提出中長期電力靈活性提升路徑，以供行業(yè)和決策者參考。

 

需充分利用“源網(wǎng)荷儲”的多種靈活性資源

《報告》系統(tǒng)分析了中國電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)各類靈活性資源的技術(shù)和經(jīng)濟特性，以及中國目前技術(shù)型、市場型和規(guī)劃型靈活性發(fā)展的現(xiàn)狀和發(fā)展空間，綜合考量靈活性資源成本和時間尺度，提出了針對中國電力系統(tǒng)的靈活性提升路線圖�！秷蟾妗愤x取可再生能源消納矛盾突出的吉林省為例，分別模擬了6種電力系統(tǒng)運行情景，通過調(diào)整可再生能源滲透率和不同靈活性資源配置的參數(shù)，實現(xiàn)對未來電力系統(tǒng)運行效率的評估。

通過研究中國靈活性資源規(guī)劃及現(xiàn)狀，《報告》指出，在目前中國的電力規(guī)劃中，電源側(cè)的靈活性資源配置落后于可再生能源的發(fā)展速度，現(xiàn)存煤電機組靈活性改造仍有較大空間，中國新能源資源富集地區(qū)具有調(diào)節(jié)性能的水電、抽水蓄能和燃氣電站等靈活電源比重不足。中國亟需進一步完善電力市場機制，并將發(fā)展多元靈活性調(diào)節(jié)產(chǎn)品納入電力發(fā)展中長期規(guī)劃，提升高滲透率可再生能源發(fā)電接入后電力系統(tǒng)應(yīng)對運行靈活性挑戰(zhàn)的能力。