清潔能源發(fā)展的中國方案應避開哪些雷區(qū)？

近幾年來，歐美等越來越多發(fā)達地區(qū)提出100%清潔能源(可再生能源)發(fā)展目標。而實現(xiàn)這一目標非常具有挑戰(zhàn)性。

中國青海在過去三年即有所嘗試。

2017—2019年，青海省連續(xù)三年實驗全清潔能源供電，三年間實現(xiàn)連續(xù)7日、9日和15日全清潔能源供電。讓人印象深刻的是，2019年6月9日0:00至23日24:00，青海全省連續(xù)15天全部以水、光、風等清潔能源供電，實現(xiàn)用電零碳排放。

在中國人民大學應用經(jīng)濟學院召開的“清潔能源發(fā)展的中國方案”研討會上，多位專家就中國清潔能源發(fā)展與未來實現(xiàn)高比例可再生能源電力體系的建設路徑與政策進行研討。中國人民大學應用經(jīng)濟學院院長鄭新業(yè)指出，對于中國來說，發(fā)展可再生能源具有“雙重紅利”，不僅對促進綠色發(fā)展有重要意義，也對減貧扶貧、平穩(wěn)經(jīng)濟運行等當前重大任務具有重要意義，如“光伏扶貧”等類似的“中國解決方案”在南亞等發(fā)展中國家已經(jīng)產(chǎn)生了效果。

其次，綜合能源系統(tǒng)也是中國可供世界參考的解決方案。國家電網(wǎng)能源研究院新能源與統(tǒng)計研究所所長李瓊慧介紹，在中東部資源相對貧乏省份如江蘇，如果要求高比例的清潔能源，其可能的解決方案就是利用當?shù)乜稍偕茉?，?a href="http://www.msthinker.com/news/list/7/" target="_blank">生物質能，而非僅僅發(fā)展風電、光伏，來實現(xiàn)能源系統(tǒng)的最優(yōu)化。

“這種形式在沙特也可以推廣，多油多氣加之可再生能源的綜合能源系統(tǒng)將會是國際上非常好的清潔能源方案。”

青海為什么能成功達到一定時段的100%清潔能源利用?這是否意味著中國其他地方也可以做到?又是否意味著為世界提供了可參考的“清潔能源方案”?

事實上，在我們談論高比例可再生能源供電時，應當避開一些雷區(qū)，客觀、全面地看待清潔能源100%這一發(fā)展目標。

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雷區(qū)一：與別國可再生比例簡單對比

早在2011年，中國就已對高比例可再生能源在電力系統(tǒng)的占比展開分析。李克強副總理曾在2011年1月訪問西班牙電網(wǎng)公司控制中心(Red Eléctrica de España)，實地考察可再生能源發(fā)電情況。他在考察時了解到，由于西班牙給予新能源的補貼非常高，除國家財政為可再生能源提供直接補貼外，同時要求發(fā)電企業(yè)用政府規(guī)定的額外補貼，從IPP(獨立電站)手中購買可再生能源和熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)電量。據(jù)統(tǒng)計，補貼成本占到當時供電成本的11%。當?shù)仫L電、光伏、小水電等可再生能源發(fā)展狀況很好，其中，風電、光伏出力占比達到54%，而中國當時這一比例僅為1.5%，美國為3%。

根據(jù)西班牙電網(wǎng)公司公開的每日出力數(shù)據(jù)，國家電網(wǎng)能源研究院摘取其中三年的數(shù)據(jù)，觀察每一天的負荷平衡后發(fā)現(xiàn)，“風光出力占比54%”實際上是西班牙某一天凌晨5點(即負荷最低點)風電、光伏的出力，僅為一個時點的值。而每日、每月、每年的負荷比值差異非常大，從年值來看，當時西班牙風光出力約10%。

在討論清潔能源發(fā)展時，如果選取國際案例與中國對比，需要提取相同口徑的數(shù)據(jù)，包括區(qū)域面積、負荷、裝機等，而不能僅使用某個國家的可再生能源比例來與整個中國對比。國家電網(wǎng)在其提交的專報中指出，按同口徑比較，蒙西電網(wǎng)可再生能源出力與西班牙差別不大;從區(qū)域看，德國和中國東北在負荷、裝機、地域面積相近，具有一定可比性;從全國看，考慮到地域、負荷、用電量等因素，中國和美國具有一定的可比較性。

2016年，葡萄牙實現(xiàn)107小時100%可再生能源供電。國家電網(wǎng)在進行對標分析后發(fā)現(xiàn)，該國電網(wǎng)火電裝機非常少，且與歐洲電網(wǎng)互聯(lián)，可長期外送電源，并非獨立電網(wǎng)。而國內青海的情況與葡萄牙類似。

截至2019年10月底，青海電網(wǎng)總裝機容量為3138萬千瓦，其中，水電、太陽能發(fā)電、風電、火電裝機容量分別為1191、1122、431、392萬千瓦，清潔能源裝機容量2745萬千瓦，占全省電源總裝機的87.5%。新能源發(fā)電裝機超過水電，占據(jù)第一大電源的位置。

從電源結構、負荷等情況來看，青海電網(wǎng)僅有5座火電廠，水電裝機較多，長期以來形成水火互濟。其東部的陜西又是煤電基地，與水火兼容的青海電網(wǎng)同時形成東西互濟。此外，幾個大水庫也有調劑作用，“全清潔能源15日”期間，龍羊峽、拉西瓦、李家峽、公伯峽、積石峽等裝機百萬千瓦級水電站，是主力調峰調頻電站，保障電網(wǎng)安全運行。

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雷區(qū)二：拋開區(qū)域看“孤網(wǎng)”

青海案例的典型意義，體現(xiàn)在大電網(wǎng)互濟。

為消納清潔能源，青海進行了大量跨區(qū)電力交易。2018年，青海電網(wǎng)累計完成清潔能源電量外送100.65億千瓦時，至2019 年10月底，青海累計外送清潔能源電量超過406.26億千瓦時。其中，2019年1月至10月外送清潔能源電量165億千瓦時，同比增長64%。

不過，風光、水電等清潔能源具有間歇性和季節(jié)性，很難像煤電一樣給一個固定的值，就能按時、按質送出，由于發(fā)電量時多時少，單向外送清潔能源并不能成為最終解決方案，而是需要電網(wǎng)互濟。在西北電網(wǎng)，尤其是青海，旋轉備用為零備用、負備用，即，利用整個電網(wǎng)作為備用。

這與丹麥類似，受天氣因素影響，2019年丹麥全國總用電量中有46.9%來自風力發(fā)電，風力發(fā)電量為16TWh，比2018年增加了15%。值得注意的是，丹麥電網(wǎng)也并非“孤網(wǎng)”實現(xiàn)可再生發(fā)電，而是依靠北歐電力市場和挪威水電進行互聯(lián)互濟，實現(xiàn)平衡。

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雷區(qū)三：不考核可再生能源預測精準度

電網(wǎng)調劑能力不是無限的，電力系統(tǒng)對安全性要求非常高，為達到系統(tǒng)平衡，需要留有預量。越小的系統(tǒng)，預量要求越大，利用系統(tǒng)本身的冗余可以解決平衡問題，但要依靠規(guī)劃確定邊界。

李瓊慧指出，大電源的電力系統(tǒng)規(guī)劃是電源決定電網(wǎng)，在做電網(wǎng)規(guī)劃的時候負荷往往取上限保證余量，如果電源不確定，就帶來電網(wǎng)配套、系統(tǒng)平衡方面的問題。以德國為例，為促進可再生能源發(fā)展并解決資金問題，德國采取的是以補貼定規(guī)模，而如果發(fā)展規(guī)模不確定，補貼就是“無底洞”。

國外電力市場并非沒有棄電，但以預測偏差來考察，發(fā)電廠會自覺停發(fā);否則就會出現(xiàn)偏差，影響考核。“系統(tǒng)不怕比例高，擔心的是不確定，確定了規(guī)模，調度能夠做預案，不會出現(xiàn)很嚴重的棄電，如果不確定，就無法提前做預案。”李瓊慧解釋說。

提高新能源的消納，勢必要減少火電的出力，但火電又承擔著電網(wǎng)的調峰功能，為了平衡火電與新能源之間的出力以及利潤分配，同時平滑電網(wǎng)的出力曲線，就必須要對新能源進行考核。

因此，在解決棄電的問題上，西北電網(wǎng)對新能源發(fā)電企業(yè)的考核做了相應調整。2017年底，西北監(jiān)管局發(fā)布了《關于征求“兩個細則”(征求意見稿)意見建議的通知》，在“考核精度”和“罰款力度”的分值上都有不用程度的增加，既提高了西北五省的考核上限，最高罰款額度可達到原考核細則的10倍;又提出未來持續(xù)提高電站有功功率預測的精準度，以及加強電網(wǎng)對新能源的管理考核，并于2019年1月啟動試考核。

本文內容整理自中國人民大學應用經(jīng)濟學院召開的清潔能源發(fā)展的中國方案開題研討會，感謝宋楓老師對本文提供評審意見。