從新能源消納原理可知,負荷規模、外送負荷(電網互聯互通能力)、負荷率(負荷峰谷差)以及電源調節性能是影響新能源消納的關鍵因素。對于獨立電網系統,調峰性能和負荷率是影響新能源消納的主要因素,理論上新能源消納占比可達100%。
新能源(光伏和風電)發展至今,電網分別扮演著接入者、消納者的角色,目前轉變為規劃者。在此背景下,市場存在兩個疑惑:(1)新能源占比較低背景下存在消納問題的原因;(2)電網約束背景下新能源最大消納空間。
電源結構和發電計劃制度是新能源發展受限的本質原因。從新能源消納原理可知,負荷規模、外送負荷(電網互聯互通能力)、負荷率(負荷峰谷差)以及電源調節性能是影響新能源消納的關鍵因素。
具體到我國新能源消納的限制因素主要是:(1)外送能力欠缺、靈活電源比例低等電源結構問題;(2)年度發電計劃相當于增加常規機組最小技術出力,降低系統調節能力,壓縮新能源消納空間。相應地,為了改善新能源消納,我國出臺的各類政策主要圍繞增加外送負荷、提高靈活電源比例、提高負荷率三方面展開。
風光互補電源結構是最佳場景,理論新能源發電量比例可達90%以上。從電網視角來看,對于某地區電力系統而言,電網的任務是根據用電負荷曲線、各種能源的出力曲線對各種電源完成調度,以滿足電力需求。
在新能源優先消納、調峰能力足夠強的假設下,風光配比實現最優新能源消納場景下新能源接入最高且調峰和棄電最小,此時風電裝機95.2GW,光伏裝機38.5GW,新能源消納比例93.1%,調峰量6.9%。從電力交易視角來看,光伏在出力階段具有競爭力。
2050年風電和光伏中性累計裝機分別為1919和3650GW。風光匹配下是相對較優方案,假設新增電量1:1進行匹配,據中性測算,2050年風電和光伏累計裝機分別為1919/3650GW,2020-2030年風光年均新增裝機分別為43/79GW,2030-2050年風光年均新增裝機分別為62/130GW。
行業現狀:電網成為新能源發展的關鍵瓶頸
1.1 現狀:電網成為新能源發展的規劃者
新能源發展過程電網角色由接入者、消納者向規劃者轉變。新能源(光伏和風電)發展至今在不同時間點主要面臨并網難、局部消納難以及補貼拖欠的問題,在此過程中電網分別扮演者接入者、消納者的角色。展望平價上網,新能源占比提升后面臨的是全局消納問題,消納問題的解決或將前置到規劃階段。
電網作為新能源發展的規劃者。2019年5月15日,國家發展改革委、國家能源局聯合印發了《關于建立健全可再生能源電力消納保障機制的通知》,指出各省級能源主管部門會同經濟運行管理部門在省級電網企業和地方電網企業技術支持下,對國務院能源主管部門統一測算提出的消納責任權重進行研究后向國務院能源主管部門反饋意見,這表明電網成為新能源發展規劃的一員。
1.2 疑惑:電網成為瓶頸下的兩個關鍵問題
新能源占比較低,但仍存在消納問題的原因是什么?2016年國內棄風率為17.1%,其中西北地區棄風率達到33.4%,其背后原因是電網消納,但2016年風電、光伏占一次能源消費的比例為2.2%,一次能源占比遠低于德國8.1%、丹麥的17.9%,在如此低的占比下出現消納問題的原因是什么?
電網約束背景下新能源最大消納空間是多少?2018年,中國、德國、丹麥的風電光伏占一次能源消耗的比例分別為3.8%、11.0%和19.8%,誠然不同國家內新能源發展都會受到電網限制,但三個國家新能源占比差異較大,丹麥的占比是電網約束背景下的新能源的最大消納比例嗎?還是不同電網結構下的新能源最大消納空間存在差異?