新能源消納難背后的技術(shù)及體制原因

　　當(dāng)前新能源消納難、并網(wǎng)難不僅僅是新能源自身特點(diǎn)造成的，更是當(dāng)前電力體制下利益關(guān)系不暢、形成“風(fēng)火競(jìng)爭(zhēng)”“光火競(jìng)爭(zhēng)”局面的必然結(jié)果。要從根本上解決新能源消納難題，需從加快技術(shù)創(chuàng)新和掃除體制障礙兩個(gè)方面入手，只有理順新能源和傳統(tǒng)化石能源的利益關(guān)系，同時(shí)大力發(fā)展調(diào)峰電源，變競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系為互補(bǔ)關(guān)系，才能從根本上消除新能源發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，促進(jìn)新能源市場(chǎng)的更快擴(kuò)張。

　　新能源消納難、并網(wǎng)難仍然是一個(gè)揮之不去的老問(wèn)題

　　近些年來(lái)，盡管風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)展迅速，但由于資源富集地與電力消費(fèi)地不匹配、技術(shù)因素以及體制障礙導(dǎo)致的新能源消納難、并網(wǎng)難仍是困擾行業(yè)發(fā)展的難題。目前，一方面是政府大力扶持新能源建設(shè)，另一方面卻是大量的棄風(fēng)棄光現(xiàn)象，光伏與風(fēng)能發(fā)電有較多無(wú)處可用的尷尬境地。我國(guó)新能源面臨著嚴(yán)重的“棄風(fēng)(棄光)限電”問(wèn)題，導(dǎo)致新能源開(kāi)發(fā)不得不轉(zhuǎn)向低風(fēng)速、低光照地區(qū)，這些地區(qū)盡管沒(méi)有消納問(wèn)題，但可開(kāi)發(fā)的資源非常有限，且面臨復(fù)雜的開(kāi)發(fā)環(huán)境。2014年我國(guó)并網(wǎng)風(fēng)電平均利用小時(shí)1905小時(shí)，同比減少120小時(shí)。目前，我國(guó)光伏發(fā)電裝機(jī)在電力結(jié)構(gòu)中比重占7%，新增電力結(jié)構(gòu)中比重占15%左右，在全國(guó)總發(fā)電量結(jié)構(gòu)中占2.5%到3%。而據(jù)國(guó)家能源局的統(tǒng)計(jì)，2015年1月-9月，全國(guó)棄光率為10%，而2015年上半年棄風(fēng)率為15.2%，同比上升6.8個(gè)百分點(diǎn)。其中甘肅棄光率達(dá)28%，居全國(guó)之首。目前棄風(fēng)限電主要在蒙西(棄風(fēng)率20%)和甘肅(棄風(fēng)率31%)等地。

　　國(guó)家能源局2015年初開(kāi)始就明確了國(guó)內(nèi)光伏電站的發(fā)展方向，重點(diǎn)推廣分布式項(xiàng)目，同時(shí)嚴(yán)格限制地面電站的額度，其中一個(gè)重要原因就是避免行業(yè)非理性發(fā)展，出現(xiàn)大面積的限電問(wèn)題。光伏限電問(wèn)題已經(jīng)在甘肅地區(qū)出現(xiàn)，2014年7月，國(guó)家能源局發(fā)布了《可再生能源發(fā)電并網(wǎng)駐點(diǎn)甘肅監(jiān)管報(bào)告》，《可再生能源發(fā)電并網(wǎng)駐點(diǎn)甘肅監(jiān)管報(bào)告》提出的六方面問(wèn)題就包括“電源、電網(wǎng)建設(shè)配套銜接不夠”、“存在棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象”、“電網(wǎng)企業(yè)辦理接入系統(tǒng)、并網(wǎng)驗(yàn)收工作不完善”等。根據(jù)甘肅省各發(fā)電企業(yè)棄風(fēng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)匯總，甘肅省2013年棄風(fēng)電量31.02億千瓦時(shí)，占全國(guó)棄風(fēng)電量的19.11%，棄風(fēng)率20.65%；2013年棄光電量約為3.03億千瓦時(shí)，棄光率約為13.78%。值得注意的是，美國(guó)幾乎沒(méi)有棄風(fēng)，風(fēng)電年利用小時(shí)數(shù)很高。據(jù)美國(guó)能源部統(tǒng)計(jì)，2012年美國(guó)平均棄風(fēng)率僅為2.7%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年至2005年期間，美國(guó)風(fēng)電場(chǎng)平均風(fēng)電容量系數(shù)是30.3%；2006年至2012年期間，美國(guó)風(fēng)電場(chǎng)平均容量系數(shù)提高到了32.1%。許多新建風(fēng)電場(chǎng)的年利用小時(shí)數(shù)都在3000以上，相比之下，2013年中國(guó)風(fēng)電平均年利用小時(shí)數(shù)僅為2074，美國(guó)風(fēng)電的年發(fā)電利用小時(shí)數(shù)比中國(guó)高45%以上。

　　新能源消納難、并網(wǎng)難背后的技術(shù)及體制因素

　　造成我國(guó)新能源消納難、并網(wǎng)難除了資源集中地區(qū)與電力消費(fèi)地區(qū)不匹配的區(qū)域因素之外，還有技術(shù)因素和體制因素也是形成這一問(wèn)題的主要誘因。

　　1、目前尚缺乏技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性較高的新能源儲(chǔ)存及輸送設(shè)施。建設(shè)高電壓等級(jí)、遠(yuǎn)距離、大容量的外送通道，被認(rèn)為是解決大規(guī)模新能源基地消納問(wèn)題的有效途徑，但考慮到送出線路的利用效率，通道建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性尚存疑問(wèn)，且大規(guī)模新能源波動(dòng)也會(huì)對(duì)受電端電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來(lái)影響。

　　解決新能源消納問(wèn)題最直接的方案是采用儲(chǔ)能技術(shù)，目前技術(shù)比較成熟并得到大規(guī)模應(yīng)用的是抽水蓄能電站，但該儲(chǔ)能方案對(duì)水源和工程應(yīng)用場(chǎng)地有特殊要求，不利于大面積推廣；其他儲(chǔ)能技術(shù)方案，如電池儲(chǔ)能等，由于成本太高或效率較低，雖然有示范項(xiàng)目投運(yùn)，但距離大規(guī)模電網(wǎng)儲(chǔ)能的商業(yè)應(yīng)用尚有較大的距離。國(guó)家在解決“棄風(fēng)限電”問(wèn)題上做了各種嘗試，例如在限電比較嚴(yán)重的地區(qū)建設(shè)“棄風(fēng)供熱”項(xiàng)目，但由于項(xiàng)目投入與產(chǎn)出比例失調(diào)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性較差而難以推廣；有些地區(qū)采用風(fēng)火替代交易的方式爭(zhēng)取風(fēng)電的上網(wǎng)電量，但由于利益補(bǔ)償機(jī)制不透明，分配方案復(fù)雜，導(dǎo)致發(fā)電企業(yè)的積極性不高，效果未達(dá)預(yù)期。

　　2、利益關(guān)系沒(méi)有理順是造成新能源消納難的體制因素。在當(dāng)前電力體制下，對(duì)于發(fā)電企業(yè)來(lái)說(shuō)，發(fā)電計(jì)劃由電網(wǎng)公司制定，上網(wǎng)電價(jià)由物價(jià)部門(mén)核準(zhǔn)，只要能夠低成本按計(jì)劃發(fā)電，就能保證企業(yè)的正常經(jīng)營(yíng)和發(fā)展。在新能源裝機(jī)規(guī)模日益增長(zhǎng)的環(huán)境中，新能源具有優(yōu)先上網(wǎng)、調(diào)度的優(yōu)勢(shì)，火電企業(yè)往往被迫為新能源調(diào)峰，企業(yè)的利益得不到保證，形成“風(fēng)火競(jìng)爭(zhēng)”“光火競(jìng)爭(zhēng)”的利益格局，尤其是在能源需求放緩時(shí)，這一問(wèn)題尤為突出。近年隨著制造業(yè)轉(zhuǎn)型去產(chǎn)能，工業(yè)用電量轉(zhuǎn)為負(fù)增長(zhǎng)，電力市場(chǎng)需求顯著放緩，大量的新能源電力要進(jìn)入市場(chǎng)，意味著原有火電水電的份額要減少，風(fēng)電與光電各處受限。無(wú)論是火電調(diào)峰，還是風(fēng)火替代、光火替代交易，都反映出當(dāng)前新能源發(fā)展困境中的體制性因素。因此，新能源目前的發(fā)展困境與其說(shuō)是新能源自身特性造成的，不如說(shuō)是當(dāng)前電力體制的弊端使然。

　　從以上分析可知，要從根本上解決新能源消納難題，需從加快技術(shù)創(chuàng)新和掃除體制障礙兩個(gè)方面入手。

　　一方面，應(yīng)加快技術(shù)創(chuàng)新步伐，大力發(fā)展調(diào)峰電源。調(diào)峰電源是進(jìn)一步促進(jìn)新能源發(fā)展的重要前提條件，除了抽水蓄能電站以外，常見(jiàn)的調(diào)峰電源有水電站、燃?xì)怆娬尽⒓兡交痣姀S等。水電站具有較好的啟停特性，但對(duì)于水電資源貧乏的三北地區(qū)用處不大；燃?xì)怆娬揪哂辛己玫恼{(diào)節(jié)能力和調(diào)峰性能，但考慮到天然氣供給、價(jià)格等因素，燃?xì)怆娬镜陌l(fā)展規(guī)模尚需深入研究；純凝式火電廠具有一定的調(diào)峰能力，但存在煤耗增加、排放增加、設(shè)備磨損、壽命減少的不利影響，而且我國(guó)“三北”地區(qū)純凝式火力發(fā)電機(jī)組比例小，冬季調(diào)峰能力嚴(yán)重不足。

　　以煤為主的能源資源稟賦特點(diǎn)決定了我國(guó)以煤電為主的電源結(jié)構(gòu)，調(diào)峰電源還需以現(xiàn)有的火力發(fā)電廠為基礎(chǔ)，結(jié)合技術(shù)創(chuàng)新，將火力發(fā)電廠改造為調(diào)峰電廠，使之能夠適應(yīng)電力系統(tǒng)負(fù)荷快速波動(dòng)，具有良好調(diào)峰特性，同時(shí)又能夠優(yōu)化火電機(jī)組調(diào)峰煤耗，減少設(shè)備磨損，降低調(diào)峰排放，而且滿足供熱需求。根據(jù)火力發(fā)電廠的電力生產(chǎn)流程和特點(diǎn)，在燃煤鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)之間增加一個(gè)高效熱儲(chǔ)能裝置，用于緩沖調(diào)峰帶來(lái)的能量波動(dòng)，使鍋爐運(yùn)行在穩(wěn)定工作點(diǎn)，保證煤耗和排放最優(yōu)。對(duì)火電廠進(jìn)行熱儲(chǔ)能技術(shù)改造，使之成為調(diào)峰電站，不僅是一種成本低、效率高、實(shí)用性強(qiáng)的解決電網(wǎng)調(diào)峰能力不足問(wèn)題的解決方案，而且對(duì)于火電廠自身來(lái)說(shuō)，調(diào)峰改造也有利于提高效率，降低成本，增加火電廠的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

　　另一方面，需加快電力體制改革，理順新能源與其他化石能源的利益關(guān)系。要保證新能源的持續(xù)健康發(fā)展，需要從電力體制改革入手，從國(guó)家發(fā)布的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014年-2020年)》不難看出，新的電力體制改革主要是推進(jìn)電力領(lǐng)域價(jià)格改革，推動(dòng)供求雙方直接交易，構(gòu)建競(jìng)爭(zhēng)性電力交易市場(chǎng)。在新的電力體制條件下，發(fā)電企業(yè)與用電方通過(guò)電力市場(chǎng)直接交易，發(fā)電企業(yè)的經(jīng)營(yíng)收入將主要依靠長(zhǎng)、短期合同和實(shí)時(shí)電力平衡合同，調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)將應(yīng)運(yùn)而生；在新能源裝機(jī)比例高的地區(qū)，發(fā)電與用電不易匹配，電力峰谷差拉大，調(diào)峰需求越大，調(diào)峰服務(wù)的市場(chǎng)價(jià)值越高，具備較強(qiáng)調(diào)峰能力的電廠將獲得巨大的調(diào)峰輔助服務(wù)收益，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有優(yōu)勢(shì)。這樣，常規(guī)能源與新能源的利益不再是矛盾關(guān)系，市場(chǎng)利益促使常規(guī)發(fā)電企業(yè)有動(dòng)力為新能源調(diào)峰，使原先“風(fēng)火競(jìng)爭(zhēng)”轉(zhuǎn)為“風(fēng)火互補(bǔ)”，從而促進(jìn)新能源的進(jìn)一步發(fā)展。(朱敏　作者單位：國(guó)家信息中心經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)部)