國(guó)網(wǎng)能源研究院副總經(jīng)濟(jì)師王耀華：促進(jìn)我國(guó)可再生能源消納的措施和建議

我國(guó)新能源經(jīng)過(guò)多年的快速發(fā)展，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)規(guī)模均位居世界第一，走在了世界前列。但局部地區(qū)新能源消納矛盾也逐漸顯現(xiàn)，棄風(fēng)、棄光問(wèn)題引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。 李克強(qiáng)總理在今年政府工作報(bào)告中強(qiáng)調(diào)，抓緊解決機(jī)制和技術(shù)問(wèn)題，優(yōu)先保障清潔能源發(fā)電上網(wǎng)，有效緩解棄水、棄風(fēng)、棄光狀況。

一、我國(guó)新能源發(fā)展現(xiàn)狀

截至2016年底，風(fēng)電和太陽(yáng)能裝機(jī)累計(jì)達(dá)到2.26億千瓦，超過(guò)全球四分之一，新能源在16個(gè)省區(qū)已成為第二大電源。我國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)達(dá)14864萬(wàn)千瓦，占總裝機(jī)的9.0%;太陽(yáng)能累計(jì)裝機(jī)達(dá)7742萬(wàn)千瓦，占總裝機(jī)的4.7%。風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量主要分布在西北(29%)、東北(29%)、華北(19%);太陽(yáng)能累計(jì)裝機(jī)容量主要分布在西北(41%)、華東(17%)、華北(16%)、東北(10%)。

2016年，風(fēng)電發(fā)電量2410億千瓦時(shí)，占全部發(fā)電量的4%。全國(guó)風(fēng)電平均利用小時(shí)數(shù)1742小時(shí)，同比增加14小時(shí)。太陽(yáng)能發(fā)電量662億千瓦時(shí)，占全部發(fā)電量的1%。全國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)1092小時(shí)，同比減少41小時(shí)。

2016年我國(guó)全年棄風(fēng)電量497億千瓦時(shí)，平均棄風(fēng)率17.1%。棄光主要集中在西北地區(qū)。我國(guó)西北五省棄光電量69億千瓦時(shí)，平均棄光率約20%。全國(guó)21個(gè)省區(qū)基本不棄風(fēng)，27個(gè)省區(qū)基本不棄光。棄風(fēng)主要集中在西北、東北地區(qū)，其棄風(fēng)電量約占全國(guó)棄風(fēng)電量的72%。

二、新能源消納問(wèn)題原因分析

目前造成新能源消納問(wèn)題產(chǎn)生的主要原因，既有技術(shù)方面也有政策機(jī)制方面。

(一)用電需求增長(zhǎng)放緩，消納市場(chǎng)總量不足。

“十二五”以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)，用電需求增長(zhǎng)放緩，但包括新能源在內(nèi)的各類電源仍保持較快增長(zhǎng)，新增的用電市場(chǎng)無(wú)法支撐電源的快速增長(zhǎng)，導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)持續(xù)下降。“十二五”以來(lái)，全國(guó)用電量增速5.9%、電源裝機(jī)增速9.4%，特別是新能源裝機(jī)快速增長(zhǎng)，增速達(dá)到39.7%，遠(yuǎn)高于用電量增長(zhǎng)速度。2016年，全國(guó)發(fā)電設(shè)備平均利用小時(shí)數(shù)3785小時(shí)，與2010年相比降低865小時(shí)，下降19%。

新能源集中的東北、甘肅、新疆等地區(qū)，供大于求矛盾更加突出。東北地區(qū)“十二五”以來(lái)電源裝機(jī)增長(zhǎng)47%，比負(fù)荷增長(zhǎng)高26個(gè)百分點(diǎn)，2016年電源裝機(jī)規(guī)模是最高負(fù)荷的2.2倍。甘肅省“十二五”以來(lái)電源裝機(jī)增長(zhǎng)124%，比負(fù)荷增長(zhǎng)高97個(gè)百分點(diǎn)，2016年電源裝機(jī)是最大負(fù)荷的2.9倍，新能源裝機(jī)是最大負(fù)荷的1.2倍。新疆自治區(qū)“十二五”以來(lái)電源裝機(jī)增長(zhǎng)5倍，2014年以來(lái)，用電負(fù)荷增速明顯放緩，2016年電源裝機(jī)規(guī)模是最大負(fù)荷的3倍。

(二)電源結(jié)構(gòu)性矛盾突出，系統(tǒng)調(diào)峰能力嚴(yán)重不足。

我國(guó)靈活調(diào)節(jié)電源比重低。我國(guó)能源結(jié)構(gòu)以煤為主，火電占全國(guó)電源裝機(jī)比重達(dá)到67%(“三北”地區(qū)70%)，抽水蓄能、燃?xì)獾褥`活調(diào)節(jié)電源比重僅為6%(“三北”地區(qū)4%)，調(diào)節(jié)能力先天不足。相比較而言，國(guó)外主要新能源國(guó)家靈活電源比重相對(duì)較高，西班牙、德國(guó)、美國(guó)的靈活調(diào)節(jié)電源占總裝機(jī)的比例分別為31%、19%、47%，美國(guó)和西班牙靈活調(diào)節(jié)電源達(dá)到新能源的8.5倍和1.5倍。

我國(guó)火電機(jī)組調(diào)節(jié)能力差。我國(guó)“三北”地區(qū)供熱機(jī)組占有很大比重，10個(gè)省區(qū)超過(guò)40%，特別是冬春季供熱期、水電枯水期與大風(fēng)期“三期”重疊，新能源消納更加困難。東北地區(qū)出現(xiàn)供熱期火電最小技術(shù)出力超過(guò)最小用電負(fù)荷的情況，完全沒(méi)有消納風(fēng)電的空間。另外，我國(guó)純凝機(jī)組調(diào)峰能力一般為50%左右，抽凝機(jī)組供熱期調(diào)峰能力僅20%，丹麥和德國(guó)等國(guó)家純凝和抽凝機(jī)組的調(diào)峰能力可以達(dá)到60%~80%。

部分地區(qū)自備電廠占比高且不參與調(diào)峰。截至2016年底，“三北”地區(qū)自備電廠裝機(jī)容量8231萬(wàn)千瓦，占火電裝機(jī)比例達(dá)到19%，與2010年相比增長(zhǎng)1.5倍。自備電廠多隸屬高耗能企業(yè)，負(fù)荷相對(duì)固定，不參與系統(tǒng)調(diào)峰，在電力需求放緩的情況下，自備電廠發(fā)電量的增長(zhǎng)進(jìn)一步擠占了新能源消納空間。例如，新疆自備電廠容量1953萬(wàn)千瓦，占全區(qū)燃煤機(jī)組總量的42.9%，2016年發(fā)電利用小時(shí)數(shù)6161小時(shí)，比公用火電廠高3007小時(shí)。

(三)跨省跨區(qū)輸電通道能力不足，難以在更大范圍消納。

新能源富集地區(qū)跨省跨區(qū)通道規(guī)劃建設(shè)滯后。電網(wǎng)項(xiàng)目核準(zhǔn)滯后于新能源項(xiàng)目，2015年甘肅酒泉風(fēng)電基地裝機(jī)規(guī)模已超過(guò)1200萬(wàn)千瓦、太陽(yáng)能發(fā)電近600萬(wàn)千瓦，酒泉—湖南特高壓直流工程2015年5月核準(zhǔn)建設(shè)，2017年才能投產(chǎn)，外送通道建設(shè)滯后2~3年。截至2016年底，“三北”地區(qū)新能源裝機(jī)合計(jì)1.63億千瓦，但電力外送能力只有3400萬(wàn)千瓦，占新能源裝機(jī)的21%，而且還要承擔(dān)煤電基地外送任務(wù)，外送能力不夠。

現(xiàn)有新能源外送通道能力不能充分發(fā)揮。一方面，特高壓網(wǎng)架還處于發(fā)展過(guò)渡期，1000千伏長(zhǎng)南荊線與哈密—鄭州、酒泉—湖南直流存在強(qiáng)耦合關(guān)系。哈鄭直流滿功率運(yùn)行方式下，一旦發(fā)生單極或雙極閉鎖故障，將會(huì)突破長(zhǎng)南線靜穩(wěn)極限，導(dǎo)致電網(wǎng)失穩(wěn)，輸送功率只能控制在500萬(wàn)千瓦以內(nèi)。另一方面，風(fēng)電機(jī)組過(guò)電壓耐受能力標(biāo)準(zhǔn)低于電網(wǎng)設(shè)備的耐壓能力，一旦送端系統(tǒng)故障，電網(wǎng)電壓水平上升，超過(guò)風(fēng)電機(jī)組耐壓水平，將導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組大面積脫網(wǎng)，也制約了直流送電能力。

(四)市場(chǎng)化機(jī)制缺失制約新能源消納。

火電發(fā)電計(jì)劃剛性執(zhí)行擠占新能源發(fā)電空間。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)發(fā)電量主要實(shí)行計(jì)劃管理，各地政府年初確定各類電源的年發(fā)電計(jì)劃，按照監(jiān)管要求，全年發(fā)電量不得超過(guò)年度計(jì)劃的±2%。電網(wǎng)調(diào)度只能在計(jì)劃框架下，通過(guò)局部?jī)?yōu)化爭(zhēng)取多接納新能源，調(diào)整空間小、效果有限。

火電調(diào)峰能力得不到充分調(diào)用。在現(xiàn)行體制機(jī)制下，發(fā)電量是各類機(jī)組收益的主要來(lái)源，由于調(diào)峰損失電量且無(wú)法獲得合理補(bǔ)償，火電企業(yè)普遍不愿主動(dòng)參與調(diào)峰。雖然2008年國(guó)家出臺(tái)了相關(guān)輔助服務(wù)細(xì)則，但規(guī)定的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)低，無(wú)法調(diào)動(dòng)火電企業(yè)參與調(diào)峰的積極性。

新能源跨省消納存在省間壁壘。我國(guó)電力長(zhǎng)期以來(lái)按省域平衡，風(fēng)電等新能源以就地消納為主，缺乏跨省跨區(qū)消納政策和電價(jià)機(jī)制。特別是近期電力供大于求，新能源由于沒(méi)有配套的國(guó)家計(jì)劃，加之出力具有隨機(jī)性，帶來(lái)輔助服務(wù)問(wèn)題，跨省消納的壁壘更加突出。

需求側(cè)資源利用程度較低。需求側(cè)響應(yīng)價(jià)格機(jī)制不完善，上網(wǎng)側(cè)分時(shí)電價(jià)政策缺位(僅少數(shù)省區(qū)的部分機(jī)組執(zhí)行)，導(dǎo)致銷售側(cè)分時(shí)電價(jià)與上網(wǎng)電價(jià)缺乏及時(shí)有效聯(lián)動(dòng)。峰谷電價(jià)比價(jià)低，對(duì)用戶低谷用電激勵(lì)不足，需求側(cè)資源主動(dòng)參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的意愿不高，對(duì)新能源消納貢獻(xiàn)有限。

三、促進(jìn)我國(guó)新能源消納的相關(guān)措施

新能源消納問(wèn)題涉及電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用多個(gè)環(huán)節(jié)，影響新能源消納的關(guān)鍵因素，可歸納為“3+1”。“3”指“源—網(wǎng)—荷”三方，決定新能源消納的潛力;“1”指政策及市場(chǎng)機(jī)制，決定新能源消納潛力發(fā)揮的程度。實(shí)現(xiàn)新能源高效消納，既需要“源—網(wǎng)—荷”技術(shù)驅(qū)動(dòng)，也需要政策引導(dǎo)和市場(chǎng)機(jī)制配合，需要多措并舉、綜合施策。

(一)電源側(cè)措施

1.優(yōu)化電源發(fā)展布局。為促進(jìn)風(fēng)電有序發(fā)展，2016年國(guó)家能源局建立了風(fēng)電投資監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制，預(yù)警程度由高到低分為紅色、橙色、綠色三個(gè)等級(jí)。“十三五”期間，要嚴(yán)格按照國(guó)家“十三五”規(guī)劃安排新能源建設(shè)，并落實(shí)到各省。優(yōu)化新能源建設(shè)布局，嚴(yán)重棄風(fēng)棄光省份不再安排建設(shè)。落實(shí)煤電去產(chǎn)能要求，嚴(yán)控東中部地區(qū)煤電建設(shè)，為新能源發(fā)展騰出空間。

2.加強(qiáng)調(diào)峰能力建設(shè)。開(kāi)展火電靈活性改造，全面落實(shí)國(guó)家能源局火電靈活性改造示范試點(diǎn)工作，“十三五”期間“三北”地區(qū)完成改造2.15億千瓦，改造后的純凝機(jī)組及熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在非供熱期最小出力30%~35%，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在供熱期最小出力40%~50%。加快抽水蓄能電站建設(shè)，“十三五”期間全國(guó)規(guī)劃新開(kāi)工抽水蓄能電站約6000萬(wàn)千瓦，2020年底在役規(guī)模達(dá)到4000萬(wàn)千瓦。

(二)電網(wǎng)側(cè)措施

1.加快電網(wǎng)互聯(lián)互通。高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)跨省跨區(qū)輸電通道，優(yōu)先安排新能源外送，最大限度解決棄風(fēng)棄光問(wèn)題。2016年，建成錫盟—山東、蒙西—天津南等特高壓交流工程，寧東—浙江特高壓直流工程，合計(jì)輸送能力2000萬(wàn)千瓦。寧夏—山東、哈密—鄭州、寧東—浙江三大通道完成新能源交易電量130億千瓦時(shí)，占比36%;東北新能源跨省區(qū)交易電量113億千瓦時(shí)，占新能源總發(fā)電量的21%。

2.發(fā)展智能配電網(wǎng)，適應(yīng)分布式新能源及多元化負(fù)荷接入。綜合應(yīng)用智能配電網(wǎng)的各項(xiàng)新技術(shù)，滿足分布式能源并網(wǎng)，通過(guò)實(shí)施用戶智能友好互動(dòng)工程和開(kāi)展微電網(wǎng)示范工程，提升配電網(wǎng)接納新能源、分布式電源及多元化負(fù)荷的能力。2016年多項(xiàng)配電網(wǎng)升級(jí)改造工程已部署，如安徽六安金寨縣分布式電源與多元化負(fù)荷高效接納綜合示范項(xiàng)目、北京亦莊主動(dòng)配網(wǎng)示范工程項(xiàng)目等7個(gè)示范工程。

3.應(yīng)用大電網(wǎng)多能互補(bǔ)協(xié)調(diào)運(yùn)行技術(shù)。采用特高壓、超高壓交直流輸電技術(shù)加強(qiáng)區(qū)域電網(wǎng)之間互聯(lián)，提升各區(qū)域間電力交換能力，實(shí)現(xiàn)資源互補(bǔ)，充分發(fā)揮電網(wǎng)平臺(tái)資源優(yōu)化配置優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)新能源開(kāi)發(fā)利用。以西北地區(qū)為例，通過(guò)充分利用黃河上游梯級(jí)水電調(diào)節(jié)能力，促進(jìn)電網(wǎng)消納新能源。在中午新能源出力較高時(shí)，降低黃河上游水電出力;在夜間新能源出力較低時(shí)，提高水電出力。2016年西北電網(wǎng)利用現(xiàn)有調(diào)峰資源，積極協(xié)調(diào)跨區(qū)跨省交易，統(tǒng)一調(diào)度網(wǎng)內(nèi)水、火電以配合新能源上網(wǎng)，消納新能源同比增加38%。

4.加快虛擬同步機(jī)、智慧能源等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。2016年，國(guó)內(nèi)研制出世界首套500千瓦光伏虛擬同步機(jī)，在張北風(fēng)光儲(chǔ)輸基地成功并網(wǎng)，未來(lái)將繼續(xù)加快虛擬同步機(jī)的技術(shù)攻關(guān)和應(yīng)用。2016年，國(guó)內(nèi)完成國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程項(xiàng)目二期工程建設(shè)，是目前世界上規(guī)模最大、綜合利用水平最高的集風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、智能輸電“四位一體”的新能源綜合示范項(xiàng)目。加快虛擬同步發(fā)電機(jī)、微電網(wǎng)、儲(chǔ)能、“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和應(yīng)用，提高各級(jí)電網(wǎng)智能化水平，增強(qiáng)電網(wǎng)對(duì)新能源大規(guī)模接入的適應(yīng)能力，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)對(duì)分布式電源的100%就地消納。

(三)負(fù)荷側(cè)措施

1.實(shí)施需求側(cè)響應(yīng)。實(shí)施峰谷電價(jià)、分時(shí)電價(jià)等措施，改善負(fù)荷特性，用市場(chǎng)辦法引導(dǎo)用戶參與調(diào)峰調(diào)頻、主動(dòng)響應(yīng)可再生能源出力變化。

2.加快推進(jìn)電能替代。按照國(guó)家對(duì)電能替代規(guī)模的要求，“十三五”期間全國(guó)將完成電能替代電量規(guī)模5000億千瓦時(shí)。其中分布式電采暖、工業(yè)電鍋爐、電窯爐以及電動(dòng)汽車等主要替代技術(shù)分別實(shí)現(xiàn)替代電量742億千瓦時(shí)、756億千瓦時(shí)、518億千瓦時(shí)以及209億千瓦時(shí)。從地域來(lái)看，“三北”地區(qū)完成替代電量2629億千瓦時(shí)，華北重點(diǎn)實(shí)施“煤改電”和清潔供暖，華中、華東、西南地區(qū)以分散式電采暖和電動(dòng)汽車為主。

(四)政策和市場(chǎng)機(jī)制

我國(guó)能源供需逆向分布的稟賦條件，以及新能源集約化開(kāi)發(fā)和大范圍消納利用的需求，客觀上決定了我國(guó)電力大規(guī)?？鐓^(qū)域輸送和消納是必由之路，迫切需要加快建立統(tǒng)一開(kāi)放、競(jìng)爭(zhēng)有序的全國(guó)電力市場(chǎng)。

近期市場(chǎng)機(jī)制。對(duì)于發(fā)用電計(jì)劃尚未放開(kāi)，市場(chǎng)空間較小的省份，采用省間新能源與火電、新能源與自備電廠間發(fā)電權(quán)交易方式開(kāi)展新能源外送交易;隨著省間發(fā)用電計(jì)劃放開(kāi)，開(kāi)展省間新能源外送交易和新能源與用戶直接交易;根據(jù)各地實(shí)際情況，開(kāi)展中長(zhǎng)期調(diào)峰置換交易、新能源與抽水電量和應(yīng)急支援交易，靈活調(diào)節(jié)新能源外送電量;開(kāi)展可再生能源增量跨省區(qū)外送現(xiàn)貨市場(chǎng)。

中遠(yuǎn)期市場(chǎng)機(jī)制?？稍偕茉磁c受端電網(wǎng)符合準(zhǔn)入條件的發(fā)電企業(yè)共同參與受端電網(wǎng)的現(xiàn)貨電力市場(chǎng)，受端電網(wǎng)符合準(zhǔn)入條件的大用戶、售電公司或電網(wǎng)企業(yè)(代理大用戶和售電公司)可參與市場(chǎng)交易購(gòu)電。可再生能源帶溢價(jià)補(bǔ)貼參與跨省區(qū)現(xiàn)貨市場(chǎng)主要包括日前市場(chǎng)和日內(nèi)市場(chǎng)。具備條件的地區(qū)可以根據(jù)需要開(kāi)設(shè)實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)。

四、政策建議

(一)加強(qiáng)規(guī)劃及運(yùn)行的協(xié)調(diào)

加強(qiáng)新能源、常規(guī)電源、電網(wǎng)三者之間規(guī)劃及運(yùn)行的協(xié)調(diào)性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)常規(guī)電源與新能源的合理配比、協(xié)調(diào)運(yùn)行，加快推進(jìn)大型新能源基地配套送出電網(wǎng)工程規(guī)劃建設(shè)，加快抽水蓄能電站、燃?xì)庹{(diào)峰電站等電源建設(shè)，將“十三五”火電機(jī)組靈活性改造規(guī)劃分解落實(shí)到實(shí)處。落實(shí)國(guó)家電源調(diào)控措施，優(yōu)化新能源開(kāi)發(fā)布局，在棄風(fēng)棄光嚴(yán)重的地區(qū)暫緩各類電源核準(zhǔn)建設(shè)。

(二)完善新能源建設(shè)和并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

推動(dòng)新能源參與一次調(diào)頻、調(diào)壓等技術(shù)規(guī)范出臺(tái)，提高新能源高電壓耐受能力和頻率耐受能力，制定和完善新能源調(diào)頻、調(diào)壓標(biāo)準(zhǔn)，考慮將新能源發(fā)電納入并網(wǎng)發(fā)電廠考核。

(三)推動(dòng)電力輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)

完善輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制，充分調(diào)動(dòng)火電企業(yè)主動(dòng)參與調(diào)峰的積極性，引導(dǎo)微電網(wǎng)、儲(chǔ)能、用戶可中斷負(fù)荷等參與調(diào)峰調(diào)頻，推動(dòng)利用價(jià)格杠桿促進(jìn)新能源消納。

(四)建立健全新能源電力交易機(jī)制

放開(kāi)省內(nèi)發(fā)用電計(jì)劃，除國(guó)家指令性計(jì)劃和政府間框架協(xié)議電量，完全放開(kāi)省間交易。建立全國(guó)范圍內(nèi)的可再生配額制度，鼓勵(lì)發(fā)電集團(tuán)內(nèi)部通過(guò)新能源與火電電量置換完成配額指標(biāo)。加快建設(shè)全國(guó)范圍的中長(zhǎng)期市場(chǎng)、現(xiàn)貨市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)，逐步將發(fā)電權(quán)交易、直接交易等交易機(jī)制納入成熟的電力市場(chǎng)體系中。

(五)創(chuàng)新價(jià)格及補(bǔ)貼機(jī)制

制定新能源發(fā)電價(jià)格、補(bǔ)貼分離政策，建立市場(chǎng)競(jìng)價(jià)基礎(chǔ)上固定補(bǔ)貼的價(jià)格機(jī)制，促進(jìn)新能源公平參與市場(chǎng)。加快出臺(tái)支持抽水蓄能電站跨區(qū)調(diào)用的價(jià)格政策，完善電能替代財(cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等政策。