可再生能源消納還需借力輸電規(guī)劃

:張家口和北京將聯(lián)合舉辦2022年冬奧會(huì)，可再生能源是這兩個(gè)城市的重點(diǎn)規(guī)劃之一。去年，保爾森基金會(huì)發(fā)布了《風(fēng)光無限》報(bào)告，指出這兩個(gè)城市可以向美國德克薩斯州和德國學(xué)習(xí)，盡管可再生能源與人口密集區(qū)相距較遠(yuǎn)，仍可以實(shí)現(xiàn)可再生能源的大規(guī)模消納。德克薩斯州和德國的專家們把可再生能源的成功消納歸功于三個(gè)重要因素：首先是市場(chǎng)規(guī)劃，尤其是建立活躍的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)；二是調(diào)整平衡電力地區(qū)，將可再生能源調(diào)度到以前相互隔離的地區(qū)；三是增加可再生能源電力輸電線路投資。

基于上述結(jié)論和其他考量因素，報(bào)告建議在京津冀地區(qū)開展可再生能源消納試點(diǎn)，把更多的風(fēng)電和太陽能電力從張家口輸往北京和河北省南部地區(qū)。此后，中國國家能源局發(fā)文，要求在京津冀地區(qū)開展電力市場(chǎng)建設(shè)試點(diǎn)，重點(diǎn)是直接電力交易和現(xiàn)貨市場(chǎng)。

《風(fēng)光無限》報(bào)告發(fā)布之后，美國和歐洲的可再生能源消納領(lǐng)域也有新的進(jìn)展，進(jìn)一步證實(shí)了報(bào)告得出的結(jié)論?？傮w上，美國的可再生能源電力持續(xù)快速增長(zhǎng)。德克薩斯州的能源改革得到近鄰地區(qū)的認(rèn)可并予以推廣。風(fēng)能普及率高的地區(qū)正在推進(jìn)大型輸電項(xiàng)目，開拓新市場(chǎng)。

德州和其他地區(qū)的清潔能源持續(xù)發(fā)展

德州的風(fēng)能和太陽能發(fā)電能力持續(xù)增長(zhǎng)：該州目前有18吉瓦的風(fēng)電裝機(jī)容量，提供了全州電力消費(fèi)量的15%。2017年3月23日，風(fēng)電一度滿足了該州50%以上的電力負(fù)荷，創(chuàng)下新紀(jì)錄。太陽能裝機(jī)容量雖然只有500兆瓦，但超過1吉瓦的新增太陽能正列隊(duì)投產(chǎn)。重要的是，德州正在逐步淘汰煤電產(chǎn)能，以太陽能、風(fēng)能和天然氣發(fā)電代之。此外，德州還在不斷建設(shè)新的輸電線路。

新增輸電線路和可再生能源為德州帶來了巨大的利益。需要可靠低碳能源的全球技術(shù)產(chǎn)業(yè)積極簽署風(fēng)電采購協(xié)議。德州的電價(jià)本來就在全美最低之列，在推出零售競(jìng)爭(zhēng)、現(xiàn)貨市場(chǎng)和可再生能源專用輸電線路之后，電價(jià)還在進(jìn)一步下降。而且，盡管不再有所謂的“基礎(chǔ)荷載電力”，德州的電網(wǎng)依然非?？煽浚瑮夛L(fēng)率極低。

推廣德州模式

美國政壇兩黨都將德州視為可再生能源的成功典范。德州前州長(zhǎng)里克˙佩里主持了德州的輸電網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展項(xiàng)目，現(xiàn)升任美國能源部長(zhǎng)。

其他州開始將德州當(dāng)作潛在的低碳能源供應(yīng)地。雖然德州的電網(wǎng)長(zhǎng)期以來一直相對(duì)孤立于美國其他州，但目前正在考慮加強(qiáng)與相鄰地區(qū)的連接。擬議項(xiàng)目之一是新建一個(gè)直流電網(wǎng)，稱為SouthernCross，與美國東部電網(wǎng)相連，建成后可以將德州的廉價(jià)風(fēng)電輸送到美國東南部地區(qū)。該項(xiàng)目需要建設(shè)一條644公里長(zhǎng)、500千伏的直流電線路，能將2吉瓦風(fēng)電從德州輸送到亞拉巴馬州和密西西比州。項(xiàng)目開發(fā)商預(yù)計(jì)，通過提高德州境內(nèi)的風(fēng)電和輸電線路利用率，該項(xiàng)目將促使德州風(fēng)電投資增加，風(fēng)電裝機(jī)容量可增加3吉瓦。與消費(fèi)者付費(fèi)的德州州內(nèi)電網(wǎng)系統(tǒng)不同，SouthernCross將由使用輸電線輸出電力的風(fēng)電廠付費(fèi)。根據(jù)2017年的最新估計(jì)，這條輸電線路將在2021年之前建成并投入使用。

德州的經(jīng)驗(yàn)表明，大規(guī)模輸電投資有利于清潔能源發(fā)展，于是美國其他地區(qū)也紛紛效仿。目前，約有十幾個(gè)大型輸電項(xiàng)目正在申請(qǐng)州政府和聯(lián)邦政府的批準(zhǔn)，其中許多項(xiàng)目專門為風(fēng)電和太陽能而設(shè)。值得一提的是兩個(gè)項(xiàng)目：“西部快速輸電線項(xiàng)目”和“大平原東部清潔輸電線項(xiàng)目”。

西部快速輸電線項(xiàng)目的核心是，讓低成本風(fēng)電翻越位于懷俄明州的北美大陸分水嶺，進(jìn)入人口密集的南加州地區(qū)。該項(xiàng)目是一個(gè)600千伏的直流電輸電項(xiàng)目，輸電線跨越多個(gè)州，總長(zhǎng)超過1000公里，輸電能力為3000兆瓦。項(xiàng)目建設(shè)成本超過30億美元，開發(fā)商希望在2020年完工。西部快速輸電線項(xiàng)目已經(jīng)論證多年，但在最近幾個(gè)月相繼獲得美國兩大重要政府機(jī)構(gòu)（土地管理局和西部地區(qū)電力管理局）的批準(zhǔn)。

正在申請(qǐng)各類批準(zhǔn)的第二個(gè)大型輸電線項(xiàng)目是大平原東部清潔輸電線項(xiàng)目。該項(xiàng)目是一條耗資20億美元、長(zhǎng)度超過1000公里的直流電輸電線路，從俄克拉荷馬州到田納西州的田納西州流域管理局區(qū)域，計(jì)劃將5000～7000兆瓦的廉價(jià)風(fēng)電和其他可再生能源電力輸送到美國東南部。還有幾個(gè)類似項(xiàng)目也在醞釀之中，許多私營企業(yè)都在積極參與，這說明低成本風(fēng)電輸電項(xiàng)目可以創(chuàng)造其他項(xiàng)目無法比擬的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

不過，新建輸電線路只是大格局中的一部分。德州的案例顯示了市場(chǎng)改革的重要性，尤其是現(xiàn)貨市場(chǎng)的建立和平衡地區(qū)的調(diào)整。在美國大平原和西部地區(qū)，這類改革在過去、現(xiàn)在和將來都很關(guān)鍵。例如，大平原各州同屬SoutheastPowerPool（SPP），這是一個(gè)制定市場(chǎng)規(guī)則并運(yùn)營電網(wǎng)的地區(qū)性輸電組織。該組織在2013年建立了IntegratedMarketplace，這是包括現(xiàn)貨市場(chǎng)和日前電力市場(chǎng)在內(nèi)的綜合市場(chǎng)，取代了之前由16個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的、以雙邊合同為主的市場(chǎng)組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，將能源和輔助服務(wù)交易并入一個(gè)覆蓋SPP全區(qū)的單一機(jī)構(gòu)的管理之下。一項(xiàng)獨(dú)立研究顯示，SPP綜合市場(chǎng)在運(yùn)行的頭兩年就為用戶節(jié)省了2.4億美元，帶來了34億美元的輸電項(xiàng)目投資。2015年，SPP吸收了內(nèi)布拉斯加州、南達(dá)科他州、北達(dá)科他州、蒙大拿州部分地區(qū)、懷俄明州、明尼蘇達(dá)州和艾奧瓦州的公用電網(wǎng)，進(jìn)一步推動(dòng)該地區(qū)提高風(fēng)電消納能力。

加州設(shè)定2030年可再生能源占比目標(biāo)為50%，并且加州與美國西部地區(qū)整合是一個(gè)必然趨勢(shì)，所以西部快速輸電線項(xiàng)目才有存在的價(jià)值。2014年，在加州和內(nèi)華達(dá)州經(jīng)營的電力公司PacifiCorp推出了“電力調(diào)配市場(chǎng)”（EIM），為這兩個(gè)州的用戶節(jié)省了大量開支，受到廣泛贊譽(yù)。西部快速輸電線進(jìn)入PacifiCorp經(jīng)營區(qū)域后終止，將電力輸入EIM市場(chǎng)。

2015年，加州的一項(xiàng)立法提案鼓勵(lì)獨(dú)立電網(wǎng)運(yùn)營商互連，形成一個(gè)真正的跨州電網(wǎng)。圍繞這項(xiàng)提案的多項(xiàng)獨(dú)立研究表明，這將降低可再生能源采購費(fèi)用，減少儲(chǔ)備要求，優(yōu)化發(fā)電資產(chǎn)利用率，從而每年為加州用戶節(jié)省15億美元?？稍偕茉捶矫娴膬?yōu)勢(shì)特別突出：當(dāng)加州的太陽能資源變?nèi)鯐r(shí)，懷俄明州和西北部地區(qū)的風(fēng)能可以大量發(fā)電。加州與亞利桑那州的太陽能可以相互平衡，彌補(bǔ)兩地的早晚用電高峰缺口——亞利桑那州的太陽能可以彌補(bǔ)加州早間用電高峰的缺口，而加州的太陽能可以滿足亞利桑那州傍晚的用電高峰需求。雖然這些旨在提高可再生能源消納的項(xiàng)目現(xiàn)在暫緩?fù)七M(jìn)，但電力消納最終會(huì)進(jìn)一步改善。

中國的城市如何借鑒美國的可再生能源消納經(jīng)驗(yàn)？人們常說城市可以在應(yīng)對(duì)氣候變化方面發(fā)揮表率作用，但在可再生能源消納方面，美國重視的是地區(qū)層面的市場(chǎng)改革與電力傳輸。美國的經(jīng)驗(yàn)表明，市場(chǎng)規(guī)劃才是可再生能源消納的最大障礙，并不是技術(shù)。雖然城市有一些獨(dú)立推進(jìn)可再生能源消納的途徑，例如分布式太陽能，但長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，即使是分布式能源也要依賴于可再生能源交易和調(diào)配地區(qū)的拓寬。加州與德州的經(jīng)驗(yàn)說明，這些改革不但可以節(jié)省資金、改善環(huán)境，還可以增強(qiáng)企業(yè)和消費(fèi)者的信心，推動(dòng)可再生能源發(fā)展更上一層樓。

（作者系保爾森基金會(huì)中國研究部研究員）

原標(biāo)題:【國際經(jīng)驗(yàn)·城市能源變革需要全球化視野】大規(guī)模輸電投資有利于清潔能源發(fā)展