當前,國際上正經歷一場由傳統(tǒng)能源供需失衡所引發(fā)的能源電力供應危機,特別是西歐國家,天然氣供應短缺,價格高漲,直接對民生和經濟造成較大沖擊。同時,今年夏季北半球遭遇干旱和極端高溫天氣,表明氣候變化對人類的威脅越來越緊迫。大力發(fā)展風光等新能源逐步替代化石能源,成為世界各國最直接有效地減少碳排放的戰(zhàn)略選擇。我國新能源開發(fā)利
當前,國際上正經歷一場由傳統(tǒng)能源供需失衡所引發(fā)的能源電力供應危機,特別是西歐國家,天然氣供應短缺,價格高漲,直接對民生和經濟造成較大沖擊。同時,今年夏季北半球遭遇干旱和極端高溫天氣,表明氣候變化對人類的威脅越來越緊迫。大力發(fā)展風光等新能源逐步替代化石能源,成為世界各國最直接有效地減少碳排放的戰(zhàn)略選擇。
我國新能源開發(fā)利用規(guī)模、科技創(chuàng)新能力和產業(yè)鏈供應鏈水平處于世界領先地位。根據預測,為實現(xiàn)“雙碳”目標,近中期新能源并網規(guī)模將成倍增長?紤]到新能源的間歇性特點,必須構建新型電力系統(tǒng),適應新能源比例持續(xù)升高的要求。近期新能源發(fā)展和并網出現(xiàn)了一些新情況新問題,亟待強化系統(tǒng)觀念和創(chuàng)新思維,客觀研判分析,提出全局性的解決方案。
新能源發(fā)展新形勢新趨勢
在“雙碳”目標引領下,我國新能源保持迅猛發(fā)展。今年上半年,風電、光伏發(fā)電新增裝機4382萬千瓦,占電源新增總裝機的63%;截至6月底,風電、光伏發(fā)電裝機容量合計6.8億千瓦,占電源總裝機的27.8%。隨著全球能源電力發(fā)展環(huán)境的持續(xù)演變,需要從國內外2個視角去看待我國能源轉型和新能源發(fā)展。
一是在應對氣候變化和地緣政治沖突的背景下,能源轉型必須立足我國國情。我國煤炭資源豐富,保障能源供應自主可控、實現(xiàn)“雙碳”目標,必須立足我國能源以煤為基礎、國內供應為主的基本國情,充分汲取這一輪全球能源危機的教訓,準確把握近中期碳達峰和遠期碳中和的關系,先立后破,統(tǒng)籌協(xié)調發(fā)展和利用好各類能源,扎實有效地推進能源轉型。
二是實現(xiàn)“雙碳”目標面臨一場全方位變革,必須將能源電力安全作為前提。實現(xiàn)“雙碳”目標需要統(tǒng)籌處理好發(fā)展和減排、降碳和安全等多方面關系。能源轉型的特征之一是低碳電氣化水平持續(xù)提升,高比例新能源給電力系統(tǒng)帶來的最大挑戰(zhàn)是功率平衡風險問題。為此,如何保障電力供應安全是必須解決好的難題。
三是新能源是能源電力行業(yè)實現(xiàn)減排目標的重要依托,其開發(fā)規(guī)模速度可能超過預期。根據國際能源署《全球能源展望2021》相關研究,4種減排目標情景下,全球2050年可再生能源發(fā)電量占全部發(fā)電量的比重均達到60%及以上,風電光伏發(fā)電量占比達40%~70%。從我國電力發(fā)展路徑看,我國水電、核電站址資源有限,開發(fā)規(guī)模進度周期長、總量比較穩(wěn)定。相比之下,風光資源豐富,產業(yè)鏈優(yōu)勢突出,成本持續(xù)下降,可以釋放更大的規(guī)模潛力。
四是推進新能源持續(xù)快速發(fā)展,需要各方協(xié)同發(fā)力。圍繞新能源發(fā)展面臨的突出問題,需要政府、上下游企業(yè)和用戶加強交流、認清規(guī)律、凝聚共識,在實踐中尋求對策、化解矛盾,推動新能源發(fā)展邁上新臺階。
新能源高質量發(fā)展需關注全局性
“十四五”是新能源發(fā)展關鍵期,從宏觀層面上看,新能源高質量發(fā)展,主要體現(xiàn)在產業(yè)鏈供應鏈水平持續(xù)提高、全壽命周期內系統(tǒng)成本較低、總體布局結構優(yōu)化等方面。
現(xiàn)階段,建設新能源供給消納體系仍面臨一些挑戰(zhàn)。
一是各級規(guī)劃缺乏統(tǒng)籌。國家“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃提出全國發(fā)展總目標和重大基地布局,但沒有明確新能源分省裝機規(guī)模、利用率等具體目標。根據初步調研,各省已發(fā)布(含征求意見)的新能源規(guī)劃裝機規(guī)模遠超國家“十四五”規(guī)劃目標。
二是電力保供風險持續(xù)上升。高峰負荷時段新能源出力不足,根據近年統(tǒng)計數(shù)據,用電負荷高峰時段新能源僅能按裝機容量的5%~10%納入電力平衡。2021年7月28日,東北電網負荷達到歷史最大值的97%,風電最低出力僅3.4萬千瓦,不足裝機容量的0.1%。華北地區(qū)迎峰度夏期間(7~8月)風電出力“極熱無風”特點明顯。今年夏季全國大范圍長時間高溫天氣,新能源保證出力不足和不穩(wěn)定問題凸顯。隨著新能源電量滲透率提高,電力系統(tǒng)高峰時段功率平衡風險也在上升。
三是電力市場機制尚不完善,各類市場主體在收益上出現(xiàn)苦樂不均的現(xiàn)象。新能源具有低邊際成本、高系統(tǒng)成本特征。當前以電量競爭為主的市場機制,不能實現(xiàn)系統(tǒng)調節(jié)成本的有效傳導,難以合理補償常規(guī)電源靈活性改造和電網建設等消納成本,尤其是煤電仍然呈現(xiàn)多半虧損的局面。
四是金屬礦產資源供應鏈安全面臨挑戰(zhàn),斷供風險始終存在。礦產資源是保障新能源產業(yè)發(fā)展的物質基礎,我國銅、鋰、鈷、鎳、鉻和錳資源儲量占全球比重均低于10%,目前主要依賴進口,需要從長計議研究制定對策。
新能源發(fā)展“量與率”協(xié)同分析
2018年以來,我國新能源發(fā)展采用“消納決定發(fā)展規(guī)模”模式,較好實現(xiàn)了新能源“量與率”協(xié)同,新能源利用水平持續(xù)提高。新發(fā)展機制下,將年度并網規(guī)模分為保障性并網與市場化并網兩類,保障性并網規(guī)模、市場化并網規(guī)模、利用率之間的相互關系交織,帶來新能源“量與率”協(xié)同新難題。主要包括:新能源合理利用率目標尚未出臺,各地保障性并網規(guī)?赡艹A期。市場化并網項目管理辦法缺失,市場化并網規(guī)模難以確定。發(fā)電企業(yè)如何配置儲能以及如何有效承擔可再生能源消納責任難界定。
針對新能源“量與率”協(xié)同難題,建議由國家主管部門明確保障性和市場化并網規(guī)模確定原則,組織研究確定統(tǒng)一的保障性和市場化并網規(guī)模計算方法,各省開展實際計算,確保計算結果權威可對比。
初步提出政策落地實施設想:對于保障性規(guī)模,以滿足國家規(guī)定的消納責任權重目標和合理利用率目標為約束條件,通過迭代新能源裝機,計算得到該省當年保障性并網規(guī)模。對于市場化規(guī)模,根據保障性并網規(guī)模分析新能源利用率水平,作為市場化并網規(guī)模分析的邊界條件;考慮不同影響因素,分析市場化項目并網后的新能源實際利用率。可接受的利用率水平越低,市場化并網規(guī)模越大,年度并網規(guī)模也越大。典型省份測算案例表明,假設某省份按照新能源利用率95%控制,可安排新能源年度規(guī)模350萬千瓦(對應市場化并網規(guī)模100萬千瓦);如果可接受新能源利用率降低至93%,新能源年度規(guī)?蛇_650萬千瓦(對應市場化規(guī)模400萬千瓦)。
多年來,能源行業(yè)似乎形成了一條不成文的規(guī)矩,新能源利用率不宜低于95%,政府主管部門每年分省公布風光利用率指標,電網公司為此付出了艱辛努力,也取得了明顯成效。但隨著新能源裝機的快速增長,約束“量”和“率”的2個指標有失偏頗。應當創(chuàng)新思維,按照全壽命周期理念,測算全系統(tǒng)成本最低的新能源開發(fā)方案,棄風棄光量均可以折算成費用納入系統(tǒng)成本,進行總體優(yōu)化,只要利用率落在一個區(qū)間(比如90%~100%)即可,這樣可以進一步擴大新能源開發(fā)并網規(guī)模,特別是西部北部資源優(yōu)良的省份,合理測算確定分省利用率意義重大。
高比例新能源接入下電力供應保障分析
為應對新能源高占比給電力供應保障帶來的挑戰(zhàn),一些國家在電力技術支撐能力、電網基礎設施等方面進行了探索和實踐,可為我國建設新能源供給消納體系提供一定的參考。
高占比新能源接入要解決的難題主要包括:新能源具有天然的隨機性、波動性和間歇性,在電力平衡中可用出力遠低于常規(guī)電源;新能源時空特性明顯,頂峰支撐能力不足,新能源約六成發(fā)電量集中在春秋兩季,與負荷特性匹配度不高;我國抽水蓄能、燃氣機組等靈活調節(jié)電源占比較低,負荷高峰保供應和負荷低谷保消納“兩難”矛盾日益突出;新能源高占比電力系統(tǒng)受極端天氣影響大,近年來國際上因新能源導致的停電事故頻發(fā)。
國外應對新能源高占比所引發(fā)問題的經驗主要包括:建立電力供應安全評估監(jiān)測機制,及時預警能源轉型帶來的電力供應安全風險;發(fā)揮常規(guī)電源兜底保障作用,通過大規(guī)模建設抽蓄電站及新型儲能等手段,持續(xù)提升系統(tǒng)靈活調節(jié)能力等。
借鑒國外經驗,結合我國國情,必須堅持電源的多元化發(fā)展路徑,在大力發(fā)展新能源的同時,配置合理規(guī)模清潔煤電、核電等常規(guī)電源,發(fā)揮其緊急情況下的穩(wěn)定容量支撐和保供兜底作用,以常規(guī)電源的容量確定性應對新能源出力的不確定性。加快煤電靈活性改造,加大抽水蓄能建設力度,推廣應用規(guī)模化新型儲能,充分挖掘需求側資源潛力,持續(xù)增強系統(tǒng)調節(jié)能力,確保高峰期間在新能源出現(xiàn)最低出力概率情況下的功率平衡。
在電力現(xiàn)貨市場發(fā)展中應逐步實現(xiàn)新能源報價競爭,一方面系統(tǒng)需盡可能消化新能源電量;另一方面利用新能源電量成本較低的優(yōu)勢,形成的市場價差用于補償提供容量支撐和靈活調節(jié)的其他市場主體。這樣有利于在新能源持續(xù)快速發(fā)展情況下,為保障電力供應安全探索出一條新路。
作者: 來源:國網能源研究院
責任編輯:jianping