當(dāng)前,國際上正經(jīng)歷一場(chǎng)由傳統(tǒng)能源供需失衡所引發(fā)的能源電力供應(yīng)危機(jī),特別是西歐國家,天然氣供應(yīng)短缺,價(jià)格高漲,直接對(duì)民生和經(jīng)濟(jì)造成較大沖擊。同時(shí),今年夏季北半球遭遇干旱和極端高溫天氣,表明氣候變化對(duì)人類的威脅越來越緊迫。大力發(fā)展風(fēng)光等新能源逐步替代化石能源,成為世界各國最直接有效地減少碳排放的戰(zhàn)略選擇。我國新能源開發(fā)利
當(dāng)前,國際上正經(jīng)歷一場(chǎng)由傳統(tǒng)能源供需失衡所引發(fā)的能源電力供應(yīng)危機(jī),特別是西歐國家,天然氣供應(yīng)短缺,價(jià)格高漲,直接對(duì)民生和經(jīng)濟(jì)造成較大沖擊。同時(shí),今年夏季北半球遭遇干旱和極端高溫天氣,表明氣候變化對(duì)人類的威脅越來越緊迫。大力發(fā)展風(fēng)光等新能源逐步替代化石能源,成為世界各國最直接有效地減少碳排放的戰(zhàn)略選擇。
我國新能源開發(fā)利用規(guī)模、科技創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈水平處于世界領(lǐng)先地位。根據(jù)預(yù)測(cè),為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),近中期新能源并網(wǎng)規(guī)模將成倍增長(zhǎng)?紤]到新能源的間歇性特點(diǎn),必須構(gòu)建新型電力系統(tǒng),適應(yīng)新能源比例持續(xù)升高的要求。近期新能源發(fā)展和并網(wǎng)出現(xiàn)了一些新情況新問題,亟待強(qiáng)化系統(tǒng)觀念和創(chuàng)新思維,客觀研判分析,提出全局性的解決方案。
新能源發(fā)展新形勢(shì)新趨勢(shì)
在“雙碳”目標(biāo)引領(lǐng)下,我國新能源保持迅猛發(fā)展。今年上半年,風(fēng)電、光伏發(fā)電新增裝機(jī)4382萬千瓦,占電源新增總裝機(jī)的63%;截至6月底,風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)容量合計(jì)6.8億千瓦,占電源總裝機(jī)的27.8%。隨著全球能源電力發(fā)展環(huán)境的持續(xù)演變,需要從國內(nèi)外2個(gè)視角去看待我國能源轉(zhuǎn)型和新能源發(fā)展。
一是在應(yīng)對(duì)氣候變化和地緣政治沖突的背景下,能源轉(zhuǎn)型必須立足我國國情。我國煤炭資源豐富,保障能源供應(yīng)自主可控、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),必須立足我國能源以煤為基礎(chǔ)、國內(nèi)供應(yīng)為主的基本國情,充分汲取這一輪全球能源危機(jī)的教訓(xùn),準(zhǔn)確把握近中期碳達(dá)峰和遠(yuǎn)期碳中和的關(guān)系,先立后破,統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展和利用好各類能源,扎實(shí)有效地推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型。
二是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)面臨一場(chǎng)全方位變革,必須將能源電力安全作為前提。實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)需要統(tǒng)籌處理好發(fā)展和減排、降碳和安全等多方面關(guān)系。能源轉(zhuǎn)型的特征之一是低碳電氣化水平持續(xù)提升,高比例新能源給電力系統(tǒng)帶來的最大挑戰(zhàn)是功率平衡風(fēng)險(xiǎn)問題。為此,如何保障電力供應(yīng)安全是必須解決好的難題。
三是新能源是能源電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的重要依托,其開發(fā)規(guī)模速度可能超過預(yù)期。根據(jù)國際能源署《全球能源展望2021》相關(guān)研究,4種減排目標(biāo)情景下,全球2050年可再生能源發(fā)電量占全部發(fā)電量的比重均達(dá)到60%及以上,風(fēng)電光伏發(fā)電量占比達(dá)40%~70%。從我國電力發(fā)展路徑看,我國水電、核電站址資源有限,開發(fā)規(guī)模進(jìn)度周期長(zhǎng)、總量比較穩(wěn)定。相比之下,風(fēng)光資源豐富,產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)突出,成本持續(xù)下降,可以釋放更大的規(guī)模潛力。
四是推進(jìn)新能源持續(xù)快速發(fā)展,需要各方協(xié)同發(fā)力。圍繞新能源發(fā)展面臨的突出問題,需要政府、上下游企業(yè)和用戶加強(qiáng)交流、認(rèn)清規(guī)律、凝聚共識(shí),在實(shí)踐中尋求對(duì)策、化解矛盾,推動(dòng)新能源發(fā)展邁上新臺(tái)階。
新能源高質(zhì)量發(fā)展需關(guān)注全局性
“十四五”是新能源發(fā)展關(guān)鍵期,從宏觀層面上看,新能源高質(zhì)量發(fā)展,主要體現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈水平持續(xù)提高、全壽命周期內(nèi)系統(tǒng)成本較低、總體布局結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面。
現(xiàn)階段,建設(shè)新能源供給消納體系仍面臨一些挑戰(zhàn)。
一是各級(jí)規(guī)劃缺乏統(tǒng)籌。國家“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃提出全國發(fā)展總目標(biāo)和重大基地布局,但沒有明確新能源分省裝機(jī)規(guī)模、利用率等具體目標(biāo)。根據(jù)初步調(diào)研,各省已發(fā)布(含征求意見)的新能源規(guī)劃裝機(jī)規(guī)模遠(yuǎn)超國家“十四五”規(guī)劃目標(biāo)。
二是電力保供風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)上升。高峰負(fù)荷時(shí)段新能源出力不足,根據(jù)近年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),用電負(fù)荷高峰時(shí)段新能源僅能按裝機(jī)容量的5%~10%納入電力平衡。2021年7月28日,東北電網(wǎng)負(fù)荷達(dá)到歷史最大值的97%,風(fēng)電最低出力僅3.4萬千瓦,不足裝機(jī)容量的0.1%。華北地區(qū)迎峰度夏期間(7~8月)風(fēng)電出力“極熱無風(fēng)”特點(diǎn)明顯。今年夏季全國大范圍長(zhǎng)時(shí)間高溫天氣,新能源保證出力不足和不穩(wěn)定問題凸顯。隨著新能源電量滲透率提高,電力系統(tǒng)高峰時(shí)段功率平衡風(fēng)險(xiǎn)也在上升。
三是電力市場(chǎng)機(jī)制尚不完善,各類市場(chǎng)主體在收益上出現(xiàn)苦樂不均的現(xiàn)象。新能源具有低邊際成本、高系統(tǒng)成本特征。當(dāng)前以電量競(jìng)爭(zhēng)為主的市場(chǎng)機(jī)制,不能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)節(jié)成本的有效傳導(dǎo),難以合理補(bǔ)償常規(guī)電源靈活性改造和電網(wǎng)建設(shè)等消納成本,尤其是煤電仍然呈現(xiàn)多半虧損的局面。
四是金屬礦產(chǎn)資源供應(yīng)鏈安全面臨挑戰(zhàn),斷供風(fēng)險(xiǎn)始終存在。礦產(chǎn)資源是保障新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),我國銅、鋰、鈷、鎳、鉻和錳資源儲(chǔ)量占全球比重均低于10%,目前主要依賴進(jìn)口,需要從長(zhǎng)計(jì)議研究制定對(duì)策。
新能源發(fā)展“量與率”協(xié)同分析
2018年以來,我國新能源發(fā)展采用“消納決定發(fā)展規(guī)!蹦J,較好實(shí)現(xiàn)了新能源“量與率”協(xié)同,新能源利用水平持續(xù)提高。新發(fā)展機(jī)制下,將年度并網(wǎng)規(guī)模分為保障性并網(wǎng)與市場(chǎng)化并網(wǎng)兩類,保障性并網(wǎng)規(guī)模、市場(chǎng)化并網(wǎng)規(guī)模、利用率之間的相互關(guān)系交織,帶來新能源“量與率”協(xié)同新難題。主要包括:新能源合理利用率目標(biāo)尚未出臺(tái),各地保障性并網(wǎng)規(guī)模可能超預(yù)期。市場(chǎng)化并網(wǎng)項(xiàng)目管理辦法缺失,市場(chǎng)化并網(wǎng)規(guī)模難以確定。發(fā)電企業(yè)如何配置儲(chǔ)能以及如何有效承擔(dān)可再生能源消納責(zé)任難界定。
針對(duì)新能源“量與率”協(xié)同難題,建議由國家主管部門明確保障性和市場(chǎng)化并網(wǎng)規(guī)模確定原則,組織研究確定統(tǒng)一的保障性和市場(chǎng)化并網(wǎng)規(guī)模計(jì)算方法,各省開展實(shí)際計(jì)算,確保計(jì)算結(jié)果權(quán)威可對(duì)比。
初步提出政策落地實(shí)施設(shè)想:對(duì)于保障性規(guī)模,以滿足國家規(guī)定的消納責(zé)任權(quán)重目標(biāo)和合理利用率目標(biāo)為約束條件,通過迭代新能源裝機(jī),計(jì)算得到該省當(dāng)年保障性并網(wǎng)規(guī)模。對(duì)于市場(chǎng)化規(guī)模,根據(jù)保障性并網(wǎng)規(guī)模分析新能源利用率水平,作為市場(chǎng)化并網(wǎng)規(guī)模分析的邊界條件;考慮不同影響因素,分析市場(chǎng)化項(xiàng)目并網(wǎng)后的新能源實(shí)際利用率?山邮艿睦寐仕皆降,市場(chǎng)化并網(wǎng)規(guī)模越大,年度并網(wǎng)規(guī)模也越大。典型省份測(cè)算案例表明,假設(shè)某省份按照新能源利用率95%控制,可安排新能源年度規(guī)模350萬千瓦(對(duì)應(yīng)市場(chǎng)化并網(wǎng)規(guī)模100萬千瓦);如果可接受新能源利用率降低至93%,新能源年度規(guī)?蛇_(dá)650萬千瓦(對(duì)應(yīng)市場(chǎng)化規(guī)模400萬千瓦)。
多年來,能源行業(yè)似乎形成了一條不成文的規(guī)矩,新能源利用率不宜低于95%,政府主管部門每年分省公布風(fēng)光利用率指標(biāo),電網(wǎng)公司為此付出了艱辛努力,也取得了明顯成效。但隨著新能源裝機(jī)的快速增長(zhǎng),約束“量”和“率”的2個(gè)指標(biāo)有失偏頗。應(yīng)當(dāng)創(chuàng)新思維,按照全壽命周期理念,測(cè)算全系統(tǒng)成本最低的新能源開發(fā)方案,棄風(fēng)棄光量均可以折算成費(fèi)用納入系統(tǒng)成本,進(jìn)行總體優(yōu)化,只要利用率落在一個(gè)區(qū)間(比如90%~100%)即可,這樣可以進(jìn)一步擴(kuò)大新能源開發(fā)并網(wǎng)規(guī)模,特別是西部北部資源優(yōu)良的省份,合理測(cè)算確定分省利用率意義重大。
高比例新能源接入下電力供應(yīng)保障分析
為應(yīng)對(duì)新能源高占比給電力供應(yīng)保障帶來的挑戰(zhàn),一些國家在電力技術(shù)支撐能力、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施等方面進(jìn)行了探索和實(shí)踐,可為我國建設(shè)新能源供給消納體系提供一定的參考。
高占比新能源接入要解決的難題主要包括:新能源具有天然的隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性,在電力平衡中可用出力遠(yuǎn)低于常規(guī)電源;新能源時(shí)空特性明顯,頂峰支撐能力不足,新能源約六成發(fā)電量集中在春秋兩季,與負(fù)荷特性匹配度不高;我國抽水蓄能、燃?xì)鈾C(jī)組等靈活調(diào)節(jié)電源占比較低,負(fù)荷高峰保供應(yīng)和負(fù)荷低谷保消納“兩難”矛盾日益突出;新能源高占比電力系統(tǒng)受極端天氣影響大,近年來國際上因新能源導(dǎo)致的停電事故頻發(fā)。
國外應(yīng)對(duì)新能源高占比所引發(fā)問題的經(jīng)驗(yàn)主要包括:建立電力供應(yīng)安全評(píng)估監(jiān)測(cè)機(jī)制,及時(shí)預(yù)警能源轉(zhuǎn)型帶來的電力供應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn);發(fā)揮常規(guī)電源兜底保障作用,通過大規(guī)模建設(shè)抽蓄電站及新型儲(chǔ)能等手段,持續(xù)提升系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力等。
借鑒國外經(jīng)驗(yàn),結(jié)合我國國情,必須堅(jiān)持電源的多元化發(fā)展路徑,在大力發(fā)展新能源的同時(shí),配置合理規(guī)模清潔煤電、核電等常規(guī)電源,發(fā)揮其緊急情況下的穩(wěn)定容量支撐和保供兜底作用,以常規(guī)電源的容量確定性應(yīng)對(duì)新能源出力的不確定性。加快煤電靈活性改造,加大抽水蓄能建設(shè)力度,推廣應(yīng)用規(guī);滦蛢(chǔ)能,充分挖掘需求側(cè)資源潛力,持續(xù)增強(qiáng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力,確保高峰期間在新能源出現(xiàn)最低出力概率情況下的功率平衡。
在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)發(fā)展中應(yīng)逐步實(shí)現(xiàn)新能源報(bào)價(jià)競(jìng)爭(zhēng),一方面系統(tǒng)需盡可能消化新能源電量;另一方面利用新能源電量成本較低的優(yōu)勢(shì),形成的市場(chǎng)價(jià)差用于補(bǔ)償提供容量支撐和靈活調(diào)節(jié)的其他市場(chǎng)主體。這樣有利于在新能源持續(xù)快速發(fā)展情況下,為保障電力供應(yīng)安全探索出一條新路。
作者: 來源:國網(wǎng)能源研究院
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