近年來,全球能源轉(zhuǎn)型步伐不斷加快,中美兩國成為推動風(fēng)電、光伏技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用的主力軍,風(fēng)電和光伏裝機容量在兩國能源結(jié)構(gòu)中的占比穩(wěn)步提升。
然而,隨著新能源在電力系統(tǒng)中的滲透率快速提升,一系列挑戰(zhàn)接踵而來。部分地區(qū)并網(wǎng)消納困難漸顯,電力可靠供應(yīng)面臨巨大壓力,電網(wǎng)運行安全受到威脅,系統(tǒng)成本急劇攀升,電網(wǎng)投資不足,產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈穩(wěn)定性也受到?jīng)_擊。
在此背景下,如何應(yīng)對這些挑戰(zhàn)成為各界關(guān)注焦點。近期,在北京召開的“中美綠色電力發(fā)展對話”會議上,來自中美兩國研究機構(gòu)、高等院校、電力企業(yè)的專家學(xué)者介紹了兩國電力市場現(xiàn)狀,探討面臨的共同挑戰(zhàn)以及未來合作方向。
1.立足中國國情,統(tǒng)籌電力發(fā)展多元目標
與會專家認為,著眼未來,我國全社會用電量年均增速預(yù)計可達 5%以上,在此背景下,綠色電力轉(zhuǎn)型須以穩(wěn)定電力保供為根基,務(wù)必確保供電安全。
該專家表示,電力發(fā)展要全方位統(tǒng)籌四大關(guān)鍵目標:安全,電力供應(yīng)安全是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的底線,必須持續(xù)細化相關(guān)保障措施,筑牢電力供應(yīng)的安全防線;綠色,在堅守供電安全前提下,秉持清潔低碳循環(huán)理念推進發(fā)展,依據(jù)行業(yè)與地區(qū)特性,優(yōu)化碳達峰碳中和節(jié)奏力度,為電力穩(wěn)定供應(yīng)、系統(tǒng)成本管控創(chuàng)造有利條件;經(jīng)濟,即可承受、可促進、可持續(xù),以社會經(jīng)濟可承受成本為標尺,推動高質(zhì)量發(fā)展與綠色轉(zhuǎn)型協(xié)同共進,滿足民眾用電需求,提升電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力;共享,力求電力發(fā)展成果惠及全社會,催生新興產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟增長點,切實減輕百姓用電負擔(dān)。如何統(tǒng)籌平衡這四大目標,是電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型面臨的緊迫難題。
上述專家認為,為破局突圍,技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)成為重中之重。具體來說,應(yīng)聚焦構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)、新型儲能、清潔化煤電、碳捕集與封存技術(shù)、核聚變等前沿關(guān)鍵領(lǐng)域,融合數(shù)字化、智能化手段賦能綠色技術(shù),增強電力系統(tǒng)穩(wěn)定性,將不確定性轉(zhuǎn)化為可精準把控的確定性。
他還提出,應(yīng)重視電力資源戰(zhàn)略規(guī)劃。當(dāng)前,我國部分地區(qū)出現(xiàn) “鴨子曲線”,午間棄光問題突出,技術(shù)瓶頸與光伏前期過度擴張都是誘因。未來需優(yōu)化新能源結(jié)構(gòu)布局,強化能源電力規(guī)劃與產(chǎn)業(yè)規(guī)劃協(xié)同聯(lián)動,因地制宜調(diào)配風(fēng)電、光伏比例,如在“三北”地區(qū)加速光熱電站規(guī);ㄔO(shè),發(fā)揮其卓越調(diào)節(jié)性能。
此外,上述專家還提到,我國多地推行的分時電價政策成效初顯,科學(xué)合理的電價機制既能精準反映電源時段價值,吸引投資、引導(dǎo)電源電網(wǎng)科學(xué)規(guī)劃,又能高效配置靈活性資源,激發(fā)用戶主動參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)。以午間低谷電價為例,合理利用這一機制能引導(dǎo)電動汽車與新型儲能在光伏大發(fā)時段充電,優(yōu)化電力資源利用。
2.加州經(jīng)驗與前沿技術(shù)探索
美國加州大學(xué)伯克利分校一位氣候變化領(lǐng)域?qū)<曳窒砹思又菰诎l(fā)展清潔能源中的經(jīng)驗。若將加州視為一個國家,其經(jīng)濟體量足以位列全球第五。初期,加州設(shè)定了到2010年20%電力由清潔能源供應(yīng)的目標,該目標在起步階段推進困難,至2013年才達成。后續(xù),隨著光伏廣泛部署、能效大幅提升,加州2030年的清潔能源占比目標已提升至60%,并立法確立2045年實現(xiàn)100%清潔能源供電,更實現(xiàn)超100天向鄰州出口清潔能源。這一成就源于基礎(chǔ)科學(xué)研究、政策扶持與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的緊密協(xié)同,尤其是美國清潔能源材料科學(xué)領(lǐng)域的突破,未來也將為電池儲能、海上風(fēng)電、制氫等技術(shù)革新提供堅實支撐。
上述專家介紹稱,加州大學(xué)伯克利分?稍偕茉磳嶒炇遥≧AEL)正在攻堅成本低廉、壽命超長的液流電池,擁有數(shù)百萬個充放周期,遠超普通手機電池的數(shù)千個充放周期,展現(xiàn)出巨大潛力。他表示,成本下降曲線表明,穩(wěn)定的投資是推動技術(shù)成本穩(wěn)步降低的關(guān)鍵。因此,加州未來不僅要繼續(xù)投資太陽能電池、儲能電池、能效系統(tǒng)、海上風(fēng)電、制氫等前沿技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā),還要為這些技術(shù)建立市場,以實現(xiàn)上述技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。
加州是光伏廣泛應(yīng)用的重點地區(qū),其屋頂與沙漠都大量鋪設(shè)光伏電池板,深刻地改變了電力供需曲線。白天光伏大發(fā),傳統(tǒng)能源負荷驟降,電價隨之下跌,甚至出現(xiàn)部分時段100%可再生能源供電。但如果凈負荷很低,傳統(tǒng)能源發(fā)電的價格也很低,擴大可再生能源建設(shè)規(guī)模的動力就大大減少。加州的目標是替代所有的化石能源,不僅是白天,也包括晚上。面對“鴨子曲線”挑戰(zhàn),上述專家認為,解決之道在于儲能與電動汽車的深度應(yīng)用,將白天過剩電能儲存,留待夜間使用,同時挖掘車網(wǎng)互動潛能,盡管當(dāng)前全球車網(wǎng)互動推進艱難,成熟案例稀缺。
值得一提的是,加州大學(xué)伯克利分校的團隊與四川大學(xué)合作,幫助深圳市進行物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和電動汽車的智能管理。深圳在一年內(nèi)將 3.1萬輛出租車替換為新能源車,電動出租車占比飆升至95%,但充電難題隨之而來。經(jīng)項目團隊優(yōu)化充電方案,司機等待時間大幅縮短,如今深圳可再生能源與電動車需求雙增長,形成良性循環(huán),為其他城市提供了可借鑒范本。
3.全面推進綠色電力發(fā)展,深化電力市場改革
與會的中方能源系統(tǒng)專家詳細闡述了中國在促進綠色電力發(fā)展方面的多元舉措。
一方面,全力構(gòu)建新型電力系統(tǒng),提升新能源消納能力。為適配高比例新能源上網(wǎng)需求,確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行,國家發(fā)展改革委、國家能源局和國家數(shù)據(jù)局聯(lián)合印發(fā)《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動方案(2024—2027年)》,多維度規(guī)劃行動路徑,涵蓋大規(guī)模高比例新能源外送、配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展與智慧化調(diào)度體系建設(shè)、提升新型能源系統(tǒng)友好性、升級新一代煤電、拓展電動汽車充電設(shè)施網(wǎng)絡(luò)等。通過打造系統(tǒng)友好型新能源電站,將新能源置信出力提升至10%以上;探索算力與電力協(xié)同項目,提高數(shù)據(jù)中心綠電占比;因地制宜建設(shè)智能微電網(wǎng)項目,提升新能源自發(fā)自用比例,全方位促進新能源消納,統(tǒng)籌兼顧安全、綠色、效益協(xié)調(diào)發(fā)展。
另一方面,大刀闊斧推進電力市場化改革。我國電力市場化改革成效卓著,交易規(guī)模持續(xù)擴張,2023年,全國市場交易電量從2016 年的1.1萬億千瓦時飆升至5.67萬億千瓦時,漲幅達80%,占全社會用電量的61.4%。但新能源入市步伐仍需加快,2023年,全國新能源市場化交易電量占全部新能源發(fā)電的47.3%;2024年上半年,全國綠電交易電量同比激增233%,達1519.3億千瓦時,交易綠證1.6 億個,電力現(xiàn)貨市場建設(shè)也在緊鑼密鼓推進中。當(dāng)前,山西、廣東、山東、甘肅4個省份現(xiàn)貨市場已正式運行,20個。▍^(qū)、市)開展現(xiàn)貨市場試運行,輔助服務(wù)市場基本實現(xiàn)全國覆蓋,交易品種不斷豐富拓展。鑒于我國新能源與用電負荷區(qū)域分布不均,建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場迫在眉睫,這將促進電力資源優(yōu)化配置,共享互濟。2024年11月底發(fā)布的《全國統(tǒng)一電力市場發(fā)展規(guī)劃藍皮書》明確,到2025年初步達成全國統(tǒng)一電力市場目標。
此外,我國還持續(xù)完善綠電綠證政策及標準體系,推動國際合作邁向新高度;積極推動新能源深度參與電力市場,提升綠色電力消費層級。2023年8月,國家發(fā)展改革委、財政部和國家能源局聯(lián)合發(fā)文推進可再生能源工作,開展綠色電力證書全覆蓋行動,促進可再生能源電力消費。2024年7—8月,《電力中長期交易基本規(guī)則——綠色電力交易專章》《可再生能源綠色電力證書核發(fā)和交易規(guī)則》相繼出臺,中國在綠電溯源、綠證交易、綠電標識應(yīng)用等業(yè)務(wù)場景,加速與國際規(guī)則接軌,為跨國企業(yè)提供通用認證服務(wù)標準,開辟中國綠電綠證出海通道。完善相關(guān)技術(shù)標準體系,將有力助推低碳產(chǎn)品綠色轉(zhuǎn)型,提升綠色競爭力,為全球綠色低碳經(jīng)濟注入澎湃動力。
上述專家強調(diào),發(fā)展綠色電力機遇與挑戰(zhàn)并存,中美合作潛力巨大,雙方拓展合作領(lǐng)域,創(chuàng)新合作模式,有助于攜手應(yīng)對挑戰(zhàn)。
4.退煤保核穩(wěn)氣,增加靈活可靠低碳技術(shù)研發(fā)投入
美國普林斯頓大學(xué)一位能源系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)<以跁仙钊肫饰隽嗣绹茉词袌鲈谡唑?qū)動下的發(fā)展態(tài)勢與未來挑戰(zhàn)。據(jù)他介紹,美國碳排放量自2005—2007年后逐年緩降,當(dāng)前,約40%的電力供應(yīng)源自零碳能源,天然氣發(fā)電在化石燃料供應(yīng)中占主要地位,老舊燃煤電廠漸次退役。
《通脹削減法案》是近幾年美國能源市場的重磅激勵政策,該法案憑借超5萬億美元的稅收抵免、補助等財務(wù)激勵組合拳,大幅削減清潔電力項目投資成本,資助范圍覆蓋清潔氫氣、可持續(xù)航空燃料生產(chǎn)等前沿領(lǐng)域,同時針對終端用戶推出提高能效、電動汽車購買稅收抵免等惠民禮包!秲牲h基礎(chǔ)設(shè)施法》則為碳捕獲和儲存(CCS)、長期氫能儲存及關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)筑牢資金后盾。雙法聯(lián)動有望顯著提升美國脫碳速率,預(yù)估2022—2035年美國可累計削減70億—80億噸溫室氣體排放量。
即便如此,受諸多因素牽絆,美國達成2030年國家自主貢獻目標仍存變數(shù),尤其是特朗普重返白宮后,現(xiàn)行能源政策發(fā)生較大變化,涉及溫室氣體排放法規(guī)、交通運輸與環(huán)境保護機構(gòu)補助金及貸款計劃等的政策前景都不明朗。
展望2035年,受電氣化、先進制造業(yè)、數(shù)據(jù)中心擴張等因素強力驅(qū)動,美國電力需求將持續(xù)上漲,電力供應(yīng)近乎翻倍,氫能產(chǎn)量前景未明,但消耗可觀。普林斯頓大學(xué)的研究顯示,未來美國增加的負荷將主要來自數(shù)據(jù)中心、電氣化與氫能汽車的用電需求。屆時,美國需要新增的零碳發(fā)電總量將相當(dāng)于美國現(xiàn)今的全部發(fā)電量。
當(dāng)下,美國電網(wǎng)擴張滯后于需求增速,亟待重塑機構(gòu)設(shè)計,加速電網(wǎng)擴張,預(yù)計需新增約75000英里高壓輸電線路,構(gòu)建兼顧遠距離輸電與“牢固可靠”發(fā)電能力的現(xiàn)代化電力體系。
上述嘉賓認為,為應(yīng)對清潔能源轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn),在淘汰燃煤發(fā)電廠的同時,應(yīng)保留與大部分煤炭機組同一時間建造的老舊核電站機組,將其許可證運營時間延長至60或80年,確保其安全運行;另一方面,由于電池儲能、風(fēng)電和太陽能目前還不足以迅速取代需要退役的數(shù)百吉瓦煤電廠,美國在短期內(nèi)還需依靠天然氣發(fā)電廠來滿足容量需求。他還提到,長時段儲能、靈活碳捕捉系統(tǒng)、先進裂變反應(yīng)堆、聚變發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)、氫能渦輪機等前沿技術(shù)對實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型目標極為關(guān)鍵,應(yīng)加大對這些領(lǐng)域的投資。
作者:蔡譯萱 來源:南方能源觀察
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