煤電系列沙龍第十九期（四） | 破解西北新能源消納困境的解決方案

我國正處于能源轉型的關鍵時期，電力行業(yè)的低碳化對于推進能源清潔轉型有著至關重要的作用。目前，風電和光伏已經(jīng)成為西北電網(wǎng)第二、第三大電源類型。西北電網(wǎng)多項措施并舉，已經(jīng)成功實現(xiàn)了新能源發(fā)展的“雙升雙降”。但受制于用電量增長緩慢、火電靈活性改造滯后、供熱機組與自備電廠占比大、新能源與傳統(tǒng)能源利益協(xié)調(diào)機制有待完善等原因，目前西北新能源消納形勢依然嚴峻。

為了進一步增加新能源的消納空間、提高電網(wǎng)的靈活性，亟需探索建立一套促進新能源消納的綜合方案，從電網(wǎng)建設、市場機制等角度研究提出合理有效的解決方案，以確保在實現(xiàn)電力清潔化的同時維持系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

在中國社會科學院生態(tài)文明研究智庫主辦，中國能源網(wǎng)協(xié)辦的“中國煤電發(fā)展之路辨析”系列沙龍第十九期（四）中，西安交通大學電氣工程學院院長別朝紅、中國電力科學研究院教授級高工張志強做客煤電沙龍，共同探討破解西北新能源消納困境的解決方案。

西北電網(wǎng)建設運營現(xiàn)狀

西北地區(qū)是我國供電面積最大的區(qū)域電網(wǎng)，覆蓋了陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆五省(自治區(qū))。西北地區(qū)擁有豐富的可再生能源，近年來隨著能源轉型的推進，西北地區(qū)可再生能源裝機大幅增長。

數(shù)據(jù)顯示，2019年風電裝機占比超過19%，光伏占比超16%，已經(jīng)成為西北區(qū)域第二、三大電源類型。2019年西北五省風電發(fā)電量958.32億千瓦時，占全網(wǎng)總發(fā)電量的11.26%；棄風電量91.75億千瓦時，棄風率8.7%。光伏發(fā)電量573.89億千瓦時，占全網(wǎng)總發(fā)電量的6.74%；棄光電量35.44億千瓦時，棄光率5.8%。全國約三分之二的新能源棄電量來自于西北地區(qū)，新能源消納形勢十分嚴峻。

張志強表示：“2019年，國家電網(wǎng)的售電量為5.63萬億千瓦時，西北地區(qū)的售電量占比12.7%。從裝機來看，西北地區(qū)裝機占國家電網(wǎng)全國總裝機的18%。從這兩個數(shù)據(jù)來看，西北地區(qū)電力特點是裝機比重大、用電比重小。對此，國家電網(wǎng)的解決辦法是建設大規(guī)模、長距離的電力輸送通道。讓西北和西南地區(qū)的能源形成互補。”

張志強指出，西北能源大送端建設已具備規(guī)?；?，但消納問題依然是西北地區(qū)新能源可持續(xù)發(fā)展最大最核心的問題，由于受市場消納限制，西北資源利用率不高，資源優(yōu)勢沒有有效轉化為經(jīng)濟優(yōu)勢。新能源的波動性的存在、調(diào)峰市場化機制的缺失使得電網(wǎng)調(diào)峰能力不足；高比例的新能源、薄弱的交流網(wǎng)架使得電網(wǎng)控制難度增大，難以滿足新能源送出的要求。

別朝紅表示：“總的來看，西北電網(wǎng)有以下五個顯著的特征。”

一是省間聯(lián)系密切，區(qū)域統(tǒng)一運行。西北電網(wǎng)長期以來統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一運行，省際聯(lián)絡線輸送能力強，各省對區(qū)域協(xié)調(diào)運行意識較好。2019年，西北地區(qū)跨省交易電量達到271.92億千瓦時，市場化交易電量占比達72.51%。

二是電力供大于求，外送特點突出。目前全網(wǎng)裝機容量已超過27692萬千瓦，最大用電負荷僅為9309萬千瓦，但是僅僅新能源裝機就已經(jīng)超過了最大用電負荷。西北地區(qū)已成為國家電網(wǎng)電力大送端，外送型特征明顯，承擔著保障多回跨區(qū)直流安全輸送、多個新能源基地的安全送出、電力跨省交換和遠距離輸送的重要任務。

三是西北電網(wǎng)新能源裝機量大，棄風棄光問題突出。在過去幾年，西北電網(wǎng)采取了許多措施，也實現(xiàn)了雙升雙降。但與全國平均水平相比，西北地區(qū)棄風、棄光率仍然高出一倍。

四是用電結構單一，工業(yè)占比較高。全區(qū)第二產(chǎn)業(yè)用電量占比高，社會用電的重工業(yè)化特征突出，工業(yè)占比較低的陜西、新疆峰谷差大，工業(yè)占比高的寧夏、青海等高載能用電占比大，用電負荷平坦。

第五，西北各省資源稟賦、特征具有互補的特點。

別朝紅指出，西北新能源發(fā)展面臨的主要問題有以下幾點：火電企業(yè)虧損明顯，新能源與火電利益協(xié)調(diào)機制有待完善；省間市場壁壘凸顯，區(qū)域市場建設緩慢；電價機制有待進一步健全；電力發(fā)展規(guī)劃與市場引導不平衡；區(qū)域調(diào)峰能力有待進一步提升；電力市場化變革將增大實時調(diào)度運行中的復雜性。

建設電力市場機制，促進新能源消納

2015年電改九號文的發(fā)布，拉開了新一輪電力體制改革的大幕。新電改對市場化機制的建設完善和發(fā)揮作用提出了明確的指導方向。各地區(qū)啟動的現(xiàn)貨試點和輔助服務試點工作，也為新能源消納提供了有效的消納方案。

別朝陽表示：“在電力系統(tǒng)范疇內(nèi)，市場機制能夠幫助構建一套競爭的市場體系、打破壟斷、轉變能源監(jiān)管方式，從而通過完善的電價機制讓電力資源的配置更加合理，最終降低電力成本、提高能源利用效率、提高安全可靠性，有效促進我國電力的發(fā)展。”

別朝陽表示：“完善的電力現(xiàn)貨市場能為市場成員提供修正其中長期發(fā)電計劃的交易平臺，反映更短時間內(nèi)的電力供需，從而實現(xiàn)充分競爭，充分發(fā)揮新能源邊際成本低的優(yōu)勢，實現(xiàn)優(yōu)先調(diào)度；完善的輔助服務市場能夠激勵各類資源為新能源消納提供靈活調(diào)節(jié)能力,通過市場化手段激勵傳統(tǒng)機組綜合改造、參與輔助服務，在保障新能源消納的同時協(xié)調(diào)傳統(tǒng)機組與新能源機組之間的利益分配，給予市場主體合理補償，保障電網(wǎng)安全；完善的新能源跨省區(qū)交易機制能夠促進新能源在更大范圍消納；完善的容量市場機制能夠協(xié)調(diào)新能源與傳統(tǒng)火電的規(guī)劃與發(fā)展，科學合理地激勵發(fā)電企業(yè)增加容量。”

西北地區(qū)五省各有特點，以甘肅為例，在我國2018年開始現(xiàn)貨市場時，甘肅作為我國首批八個電力現(xiàn)貨市場之一，于2018年12月開始現(xiàn)貨市場的運行。其交易包括日前現(xiàn)貨和實時交易，市場主體也包括風電、光伏、水電等新能源機組，甘肅的電力市場主體種類十分齊全。目前甘肅電力現(xiàn)貨市場已經(jīng)進行了整月結算的試運行，距離真正的現(xiàn)貨市場已經(jīng)十分接近。

別朝陽提到：“雖然甘肅電力現(xiàn)貨市場已經(jīng)接近落地，但同時面臨著巨大挑戰(zhàn)。首先，甘肅新能源機組占比非常高，但本地電力需求不足，甘肅電力市場范圍內(nèi)具備快速啟停的靈活性機組也較少。另外，甘肅的電源和負荷分配不均衡現(xiàn)象十分突出。即新能源機組都在河西，負荷都分布于河東。”

為了解決棄風棄光問題，從2017年開始，西北地區(qū)開始發(fā)展輔助服務市場，在五省范圍內(nèi)優(yōu)化資源配置，促進新能源消納。目前，西北地區(qū)已經(jīng)建成了區(qū)域內(nèi)和省級兩級協(xié)調(diào)的輔助服務市場體系，其運行規(guī)模不斷擴大，主體不斷增多，交易品種十分豐富，對新能源消納的作用日益凸顯。

在西北新能源輔助服務市場中，紅利已經(jīng)逐漸釋放，但區(qū)域調(diào)峰能源仍需要進一步增強。目前，在火電深度調(diào)峰的補償機制上，是按照省內(nèi)輔助服務的火電機組進行補償。這對火電機組深度調(diào)峰的積極性還有待進一步促進，因此未來還需要采取措施進一步釋放火電機組深度調(diào)峰的潛力。

此外，張志強表示：“增加本地消納是解決棄風棄光問題的一種途徑，這需要鼓勵地方產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。具體來說，可以大力引進和發(fā)展地方產(chǎn)業(yè)，帶動電能消納，比如引進高科技公司數(shù)據(jù)中心等企業(yè)。另外推行電采暖等電能替代措施，發(fā)展余電制氫等新興產(chǎn)業(yè)。在西北新能源富集區(qū)，建設以新能源利用為主、多能集成互補聯(lián)合運行的綜合能源消納示范區(qū)。探索新能源富余電力供暖、制氫、參與電力輔助服務實現(xiàn)途徑，利用綜合能源管理監(jiān)控平臺實現(xiàn)多能集成互補、源-_網(wǎng)-_荷互動，梯次高效利用。”

需求側資源有待開發(fā)

西北新能源消納問題的原因之一是本地消納空間不足。西北地區(qū)是典型的能源外送區(qū)域，本地需求有限。需求側資源在促進新能源消納方面具有不可小覷的作用。

張志強表示：“電網(wǎng)的調(diào)度部門更關注電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，但隨著新能源發(fā)電增加，無論從電力的滲透率來講，還是說電量的滲透率來講，新能源的滲透率在不斷地提高，已經(jīng)從原來的源隨荷動運行模式，逐步地轉向成源網(wǎng)荷儲互動協(xié)調(diào)運營方式。近幾年電力行業(yè)開始重視需求側資源，大背景就是西北電網(wǎng)乃至國家電網(wǎng)的新能源消納壓力逐漸增大。”

張志強認為：“電網(wǎng)公司此前的很多工作都側重于電源側，包括火電機組的調(diào)峰能力挖掘，以及火電機組的靈活性改造。隨著新能源裝機的快速增加，預計在‘十四五’期間新能源裝機增速將超過‘十三五’時期。到2025年，電力系統(tǒng)調(diào)峰缺口將會進一步擴大，因此隨著電源側調(diào)峰手段接近枯竭，需求側資源成為電力系統(tǒng)發(fā)展的重點所在。”

別朝紅表示：“將需求側資源納入常規(guī)調(diào)節(jié)手段，其調(diào)節(jié)成本低也會更加有效，是未來非常具有潛力的資源。目前西北地區(qū)正在制定把需求側資源納入到輔助服務的政策中來，需求側資源作為虛擬電廠和常規(guī)機組一起納入西北調(diào)峰調(diào)頻輔助服務之中?？梢哉f很好的刺激了需求側資源參與市場的積極性。”

張志強認為：“目前，從受端和送端需求側管理來講，技術上已經(jīng)不存在很大問題，需求側的發(fā)展未來更多還是看電力市場機制，所以在需求側資源管理中，政策制定、標準制定、設備制造，乃至控制策略研究方面，都會有非常大的發(fā)展空間。”

新能源規(guī)?；l(fā)展是電力部門的低碳化、清潔化背景下的大勢所趨，電源結構中新能源比重在不斷提高，從最初的寥寥無幾到未來的50%、60%甚至更高，這對傳統(tǒng)電網(wǎng)和體制機制來說都是很大的挑戰(zhàn)。

西北地區(qū)是新能源集中地區(qū)，目前非水可再生能源裝機比重已經(jīng)超過35%，西北地區(qū)新能源消納當下面臨的問題，就是全國未來十年、二十年將要面臨的問題。因此，解決了西北的新能源消納問題，是找到打開全國層面新能源消納問題的正確方式所在。