打破省間壁壘 西北棄風可下降8% 還有更多分歧亟待明確

打破省間壁壘、增強電網(wǎng)靈活性、創(chuàng)建市場化機制、發(fā)掘更多消納空間等，這是9月15日的第一屆可再生能源并網(wǎng)技術(shù)與政策論壇，為解決新能源消納難題開的四味藥方。

國內(nèi)的可再生能源在“三北”地區(qū)占比較大，但全國范圍內(nèi)仍只占較小份額，解決當前可再生能源消納只是近期目標，實現(xiàn)全國范圍內(nèi)高比例可再生能源并網(wǎng)才是遠期目標。

這個遠期目標的實現(xiàn)可能會面臨比當下更大的挑戰(zhàn)，未來分布式能源與集中式發(fā)電的結(jié)合，能源互聯(lián)網(wǎng)的運用，多種能源的綜合利用等都是有待深入研究與發(fā)展的領(lǐng)域。

新能源現(xiàn)狀：整體偏低，局部高比例并網(wǎng)，消納問題凸顯

從全國范圍來看，截至2016年年底，新能源的裝機容量僅接近15%，而發(fā)電量則約為5%。但就局部地區(qū)而言，“三北”地區(qū)地裝機容量占比與發(fā)電量占比均達到較高水平，其中甘肅、寧夏、清海等地的新能源轉(zhuǎn)機容量占比均超過35%，發(fā)電量占比也達到了18%以上，這份成績單與歐洲可再生能源大國丹麥、德國等比較也不顯遜色。

雖然三北地區(qū)的新能源無論是裝機還是發(fā)電量都在全國首屈一指，但其棄風、棄光現(xiàn)象也較為突出。以2016年為例，全國棄風電量的90%集中在東北和西北，棄光電量的99%集中在西北。而甘肅和新疆又是重中之重，其合計棄風、其光電量分別占全網(wǎng)的61%和80%。

打破省間壁壘是關(guān)鍵

國家電網(wǎng)公司發(fā)展策劃部副主任張正陵指出，造成“三北”地區(qū)棄風、棄光主要有四方面的原因：分別是電源結(jié)構(gòu)性矛盾，導(dǎo)致系統(tǒng)調(diào)峰能力不足;跨省跨區(qū)輸電通道不足，導(dǎo)致其難以在更大范圍內(nèi)消納;用電需求增長放緩，導(dǎo)致消納市場總量不足;以及市場化機制缺失，對新能源消納產(chǎn)生制約。

其中市場化機制的缺失，主要是指缺少市場機制調(diào)動火電調(diào)峰以及用戶測響應(yīng)的積極性，以及省間壁壘對于新能源跨省消納的阻礙。

張正陵認為，省間壁壘是制約新能源消納的關(guān)鍵因素。根據(jù)國家電網(wǎng)公司對2020年發(fā)電情景的模擬，若放開省間電量約束，“三北”地區(qū)的新能源棄電率可大幅下降，其中西北地區(qū)可下降超過8%。

而目前正在施行的省間新能源直接交易，以及富裕新能源跨區(qū)現(xiàn)貨交易正是通過市場化手段打破省減壁壘的一種嘗試。

調(diào)峰激勵不可少

除了需要消納空間，其隨機性、波動性、以及難以預(yù)測等特性使其需要相應(yīng)的調(diào)峰電源輔助，以保障供電安全。煤電機組靈活性改造、抽水蓄能、太陽能熱發(fā)電以及電化學(xué)儲能等技術(shù)都是在發(fā)電側(cè)配合新能源高比例并網(wǎng)的關(guān)鍵手段。

這四種技術(shù)的發(fā)展都面臨著來自經(jīng)濟性的挑戰(zhàn)，需要市場化機制進行激勵，其中降成本對后兩者而言更加艱巨，而抽水蓄能還面臨著分布不均的技術(shù)挑戰(zhàn)。張正陵表示，國家電網(wǎng)正在考慮用華中的湖北白蓮河抽水蓄能電站為西北調(diào)峰，通過這種跨區(qū)域的形式，擴大抽水蓄能的調(diào)峰范圍。

火電作為三北地區(qū)最主要的電源結(jié)構(gòu)，其將在新能源調(diào)峰中將發(fā)揮的作用無庸置疑。但現(xiàn)有火電基組的調(diào)峰能力有限，若要進行調(diào)峰，需要進行靈活性改造，且需要市場化機制的激勵。東北率先提出了東北電力輔助服務(wù)市場，以激勵火電進行靈活性改造，參與調(diào)峰。

國家電網(wǎng)公司東北分部的張宏鵬解釋，當時提出東北電力輔助服務(wù)市場的背景是只能打輔助服務(wù)的旗號，實際上可理解為電力調(diào)峰現(xiàn)貨市場。但其與國外的市場相反，國外的現(xiàn)貨價格更多是為了激勵尖峰時刻的出力，而國內(nèi)的調(diào)峰市場則是為了減少出力?？紤]到當前的時代背景，通過這種調(diào)峰市場可以突破電價約束。目前東北輔助服務(wù)的價格可高達1元/千瓦時，高于標桿電價的激勵使得火電企業(yè)有動力進行靈活性改造，并選擇參與調(diào)峰而非一味搶占發(fā)電量。

系統(tǒng)成本增加值得關(guān)注

煤電一方面需要減少出力，為新能源發(fā)電讓出更多空間，但另一方面由于新能源出力無保證，仍需要大量的傳統(tǒng)能源支持。國網(wǎng)研究院院長張運洲表示，根據(jù)其團隊的預(yù)測，按照2030年全國電網(wǎng)負荷17.4億千瓦來測算，保證電力安全供應(yīng)的前提下，仍需要13.5億千瓦的煤電裝機，這相比2020年11億千瓦的煤電裝機控制目標有所提高。

煤電的裝機雖不會大幅下降，但發(fā)電利用小時數(shù)必定大幅下降，如何保障其收益，東北的輔助服務(wù)市場是一種嘗試，未來還會有更多嘗試。

張運洲提出，國內(nèi)新能源需要更多關(guān)注系統(tǒng)成本，相比常規(guī)能源，新能源大規(guī)模并網(wǎng)必然導(dǎo)致系統(tǒng)提供調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)而增加的平衡成本，以及提供備用容量所增加的容量富裕性成本。根據(jù)IEA研究，當風電比例達到20%時，平衡成本和容量富裕性成本分別約為1～7美元/MWh和4～5美元/MWh，而中國由于大陸季風性氣候，風電保證出力相比歐美較低，新能源發(fā)點整體預(yù)測精度與較弱，煤電比重較高等原因，國內(nèi)新能源引發(fā)達額外系統(tǒng)成本要比歐美高。

甘肅省電力公司風電技術(shù)中心主任汪寧渤認為，從系統(tǒng)成本的角度考慮則可以理解為何新能源的造價不斷下降，但社會成本卻有所增加，德國不斷攀升的電價便是一個例證。汪寧渤指出，這種經(jīng)濟性的問題是能源效率降低的一種體現(xiàn)，一方面是從發(fā)電測考慮，常規(guī)電源容量仍照常配置，但發(fā)電小時數(shù)將大幅下降，導(dǎo)致發(fā)電設(shè)施利用效率下降;另一方面由于資源限制，新能源利用小時數(shù)相比傳統(tǒng)能源較低，但仍需按照額定容量配置配套送出工程，必然導(dǎo)致電網(wǎng)利用率大幅度降低。

與其他能源配套綜合發(fā)展方可能

清潔發(fā)展是我國能源轉(zhuǎn)型的一大方向，而新能源只是清潔能源中的一種類型。

中國工程院原副院長杜詳琬院士指出未來國內(nèi)農(nóng)村能源需要革命，地熱供熱和生物質(zhì)能綜合利用將在其中起到重要的作用，需要得到更多關(guān)注。

除了地熱供熱，中國電力發(fā)展促進會核能分會副會長田力提出了核能單純供熱的思路。冬季“以熱定電”，熱電基組占用了“三北”地區(qū)大量發(fā)電空間，是新能源棄電的高發(fā)期。田力認為核能供熱一方面可以替代熱電基組，為新能源發(fā)電騰出更多空間，另一方面也更為清潔，不失為清潔供暖的一個選項。

此外，相比核電，核能供熱可選址范圍更大，安全系數(shù)更高，可以成為核能發(fā)展的一個新方向。田力表示其已經(jīng)做了大量前期工作，今年九月，中國核電發(fā)展中心與電促會核能分會聯(lián)合啟動北方十一省核能供熱五年規(guī)劃與廠址初選工作。

但以上這些能源的發(fā)展方向仍然困難重重。

集中式VS分布式

由于目前國內(nèi)的新能源棄電現(xiàn)象主要集中在“三北”地區(qū)，解決其消納問題成為了當前關(guān)注的重點，各項措施也紛紛被采用。但未來，要達到《能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略》中提出的“展望 2050 年,能源消費總量基本穩(wěn)定,非化石能源占比超過一半”這一目標，中國電力科學(xué)研究院名譽院長周孝信院士認為還是很難度的。

周孝信認為，為達成這一目標，除了需要開發(fā)更高比例的可再生能源，不斷提高電力系統(tǒng)的技術(shù)以接納大量新能源并網(wǎng)，更需要考慮集中式與分布式電源的結(jié)合，主干電網(wǎng)與局域配網(wǎng)、微網(wǎng)結(jié)合。

周孝信認為“西電東送”的能力有限，目前規(guī)模不到兩億千瓦，未來最多4.5到5.5億千瓦，這需要西部除考慮將清潔能源發(fā)電外送外，還可通過電解制氫、制甲烷等途徑就地利用或通過天然氣通道東送。此外還需要更多考慮能源就地轉(zhuǎn)化，如通過電力供熱制冷、產(chǎn)業(yè)耗電等多種途徑就地消納。

而東北作為終端消費能源的大戶，周孝信認為發(fā)展區(qū)域綜合能源系統(tǒng)和清潔能源微網(wǎng)是滿足用戶多元需求的方向，這需要互聯(lián)網(wǎng)思維的運用發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)，同時不斷提高電力系統(tǒng)的各項硬性技術(shù)。

中國工程院余貽鑫院士也有類似觀點。他指出根據(jù)其團隊的研究，發(fā)現(xiàn)在以火電為調(diào)節(jié)容量的情況下，大規(guī)模遠距離輸送無法實現(xiàn)能源革命所必須的高比例可再生能源情景，并提出通過全社會成本分析而非僅僅考慮電價，東部地區(qū)的分布式光伏發(fā)電的單位電能供電成本，已經(jīng)或即將優(yōu)于集中式風火打捆、光伏火電打捆的大規(guī)模遠距離輸送模式下的單位電能供電成本。

國家能源局新能源司副司長梁志鵬也指出，發(fā)展分布式能源、智能電網(wǎng)等是解決新能源并網(wǎng)的最大創(chuàng)新領(lǐng)域，也是解決問題的根本性措施，電網(wǎng)公司尤其是國家電網(wǎng)公司應(yīng)該在這方面起到最重要的作用。

但汪寧渤認為，土地資源是制約東部發(fā)展新能源的關(guān)鍵因素，以深圳為例，即便全市所有土地都覆蓋光伏仍無法滿足其用電需求，而“三北”地區(qū)土地資源相對豐富，西電東送才是滿足東中部清潔能源需求的主要途徑。

張運洲指出，根據(jù)電價測算，到2020年“三北”地區(qū)新能源發(fā)電跨區(qū)外送仍比東中部地區(qū)省內(nèi)開發(fā)消納更具經(jīng)濟性。張正陵向記者表示，西電東送的能力未來是否僅為4.5～5.5億千瓦有待商榷。

于當前，這一涉及全局性的問題亟待明確。