當前,全球能源正深刻變革,清潔低碳的可再生能源成為全球能源發(fā)展的主要方向。黨的十八大以來,我國加快推進綠色發(fā)展,構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系,非水可再生能源取得了跨越式發(fā)展,裝機規(guī)模由2012年風電6083萬千瓦、光伏發(fā)電328萬千瓦提升至目前風電2.0億千瓦、光伏發(fā)電1.9億千瓦,風電、光伏發(fā)電裝機占比從2012年的5.6%提升到18.9%,成為電力增量中的主力電源。隨著我國新能源補貼逐漸退坡和電力市場化改革不斷深入,可再生能源(以風電、光伏發(fā)電為代表,下同)如何布局發(fā)展、如何消納利用、如何加快形成科學合理的價格機制,實現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展,已成為“十四五”及中長期能源發(fā)展規(guī)劃應(yīng)重點研究解決的戰(zhàn)略問題。
一、可再生能源持續(xù)發(fā)展壯大是低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵因素
我國《能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略(2016~2030)》明確提出,到2030年,能源消費總量控制在60億噸標準煤以內(nèi),非化石能源占能源消費總量比重達到20%左右;到2050年,能源消費總量基本穩(wěn)定,非化石能源占比超過一半。為實現(xiàn)以上能源革命的戰(zhàn)略目標,未來以可再生能源為主體的非化石能源是決定力量。
從電源結(jié)構(gòu)上看,當前我國中東部水電資源基本開發(fā)完畢,剩余水電資源主要集中在西南區(qū)域,受資源條件、生態(tài)環(huán)境保護和建設(shè)輸送成本影響,水電增長空間有限。而我國核電發(fā)展受政策影響和空間布局限制,在不啟動發(fā)展內(nèi)陸核電的情況下,廠址資源非常稀缺,核電發(fā)展空間也相對有限。因此,要加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整,實現(xiàn)我國非化石能源消費2030年占比20%、2050年占比50%的宏偉目標,以風電、光伏發(fā)電為代表的可再生能源必將是主力軍。
從區(qū)域布局上看,我國可再生能源開發(fā)建設(shè)最早始于“三北”區(qū)域。近幾年,受“三北”區(qū)域消納影響,風、光等可再生能源發(fā)展實現(xiàn)“孔雀東南飛”,增長主要集中在中東部地區(qū)。但是,中東部受嚴苛的土地、資源和生態(tài)環(huán)境保護限制,風電、光伏的經(jīng)濟環(huán)??砷_發(fā)容量僅在10億千瓦左右,存在天花板上限,難以保障長遠能源需求。因此,未來我國可再生能源發(fā)展的重心必將從中東部區(qū)域重新“北上”和“西進”,向“三北”等資源富集區(qū)域回歸。這是由我國能源資源稟賦和消費特征決定的必然趨勢,也是我國可再生能源大規(guī)模發(fā)展必須破解的難題。
從發(fā)展模式上看,當前及未來一段時期,集中規(guī)?;_發(fā)與分散分布式開發(fā)并舉將成為風、光等可再生能源開發(fā)的主流。在“三北”等風能、太陽能資源富集地區(qū),可再生能源與火電、水電打捆大規(guī)?;鼗_發(fā),外送至負荷中心,實現(xiàn)受端平價或競價上網(wǎng),將成為未來電力增長的主要模式。在中東南部等負荷中心區(qū)域,除海上風電有點發(fā)展空間外,以分散式風電和分布式光伏為主的綜合智慧能源應(yīng)用將成為有力補充。
二、如何統(tǒng)籌施策化解可再生能源調(diào)峰消納等尖銳矛盾
風電、光伏發(fā)電等可再生能源具有隨機性、間歇性、能量密度低等特點,加上我國可再生能源資源與需求在空間上逆向分布,在當前風電、光伏裝機合計不到4億千瓦的情況下,部分地區(qū)已出現(xiàn)了嚴重的棄風棄光問題,隨著我國風電、光伏發(fā)電裝機不斷增長,此問題還將會愈演愈烈,矛盾會加倍放大,若解決不好,用可再生能源替代化石能源將成為一句空話,會直接影響我國能源低碳轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的實現(xiàn)。因此,我國可再生能源大規(guī)模開發(fā)利用必須因時因地制宜,分階段統(tǒng)籌施策,克服可再生能源的上述固有弊端,有效化解調(diào)峰、輸送和消納等突出矛盾,打通可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略路徑。
(一)依靠技術(shù)進步、系統(tǒng)優(yōu)化與供需互動,可解決可再生能源近中期發(fā)展問題
可再生能源發(fā)電大規(guī)模全方位接入電網(wǎng),要求電力系統(tǒng)有強大的調(diào)峰能力,而這恰好是當前我國電力系統(tǒng)存在的較大短板。未來一段時間內(nèi),在大規(guī)模儲能技術(shù)尚未突破的情況下,仍需依靠傳統(tǒng)能源和現(xiàn)有電力系統(tǒng)挖掘調(diào)峰潛力,擴大可再生能源消納空間,推動其大規(guī)??沙掷m(xù)發(fā)展。主要有以下應(yīng)對措施:
其一,補強電力系統(tǒng)調(diào)峰短板。一方面可加快優(yōu)質(zhì)調(diào)峰機組建設(shè)和改造,對既有煤電機組進行靈活性改造,規(guī)劃建設(shè)若干抽水蓄能電站,在具備條件的地區(qū)適度布局天然氣調(diào)峰電站,加快推進龍頭水電站建設(shè),不斷適應(yīng)可再生能源快速發(fā)展對電力系統(tǒng)的要求。我國火電機組的平均投產(chǎn)年齡僅10~15歲左右,美國已達40歲,通過對我國現(xiàn)有火電機組靈活性改造,在其剩余壽命期內(nèi),可為不斷增加的可再生能源提供調(diào)峰能力,實現(xiàn)新(風光電)、老(火電)機組的平穩(wěn)更替過渡?;痣娕c風光電的調(diào)峰互補特性,決定了兩者不是競爭關(guān)系,而是長期合作關(guān)系。我國現(xiàn)有超過10億千瓦的火電,將是未來可再生能源大規(guī)模發(fā)展的堅強后盾和支撐。
另一方面可優(yōu)先利用好存量跨省區(qū)輸電通道,適時建設(shè)新輸電通道,發(fā)揮好省間互濟的調(diào)節(jié)作用。我國現(xiàn)有輸電通道的年利用小時僅4500小時左右,特高壓通道利用率更低,利用富余的輸電能力,可打捆輸送更多的可再生能源電力。
其二,在供給側(cè)實施水風光熱儲多能互補發(fā)展。在水能資源豐富地區(qū),在不增加棄水的前提下,借助水電站外送通道和靈活調(diào)節(jié)能力,建設(shè)配套的風電和光伏發(fā)電項目,協(xié)同推進水風光互補發(fā)展;在風光資源富集地區(qū),可統(tǒng)籌考慮送端地區(qū)風電、光伏、光熱、儲能的互補調(diào)節(jié)能力,結(jié)合跨省區(qū)通道規(guī)劃建設(shè),實現(xiàn)可再生能源電力穩(wěn)定外送。
其三,在需求側(cè)加快推進電能替代,推廣綜合能源應(yīng)用與智能服務(wù)。可推廣電采暖、工業(yè)電鍋爐、電動汽車、電排灌等電能替代應(yīng)用,通過錯峰用電,擴大可再生能源消納空間。可加強熱、電、冷、氣等能源耦合集成和互補利用,建立容納高比例可再生能源的發(fā)輸儲用一體化的局域電力系統(tǒng),探索綜合智慧能源服務(wù)等新型商業(yè)模式和新業(yè)態(tài),促進可再生能源就地消納。
(二)發(fā)揮氫能清潔高效儲能優(yōu)勢,構(gòu)建電—氫能源系統(tǒng)解決可再生能源遠期發(fā)展戰(zhàn)略問題
未來更長遠時期,當全國非水可再生能源裝機達到15億~20億千瓦以上時,傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)和優(yōu)化手段將遭遇天花板,在極端情況下,即使全國煤電機組全部用于為可再生能源發(fā)電調(diào)峰,也難以滿足電力系統(tǒng)安全可靠運行要求,也即意味著傳統(tǒng)調(diào)峰方式失效。在此情景下,必須尋求可再生能源新的發(fā)展路徑和調(diào)峰儲能方式,以打破對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的依賴。隨著科技進步和成本大幅下降,以氫能及其他儲能方式為介質(zhì)和紐帶,可將可再生能源與能源消費終端有效連接起來,保障可再生能源實現(xiàn)平穩(wěn)可持續(xù)大規(guī)模開發(fā)利用,讓清潔能源覆蓋社會生產(chǎn)和生活各個方面。
其一,加快氫能與可再生能源耦合應(yīng)用。氫能兼具清潔二次能源與高效儲能載體的雙重角色,是實現(xiàn)可再生能源大規(guī)??缂竟?jié)儲存、運輸?shù)淖罴颜w解決方案。在風、光資源好的“三北”地區(qū),可再生能源基地化開發(fā)及技術(shù)進步帶來的成本大幅下降,為清潔能源制氫提供了經(jīng)濟可行性(目前我國部分風電基地電價已下降至0.25元/千瓦時左右)。利用富余的可再生能源電解制氫,再將氫能輸送到能源消費中心多元化利用,可有效解決風、光等可再生能源不穩(wěn)定及長距離輸送問題。
在用能負荷集中區(qū),可利用遠方輸送來的可再生能源電解制氫,也可直接利用遠方儲運過來的氫能,滿足當?shù)赜媚苄枨?。氫能有廣闊的應(yīng)用場景,可轉(zhuǎn)換為電和熱,供工商業(yè)、交通、建筑、民用等各類用能終端使用,有效替代天然氣、石油和煤炭;也可與分布式能源結(jié)合,“量身定制”就近利用,解決風電、光伏發(fā)電等可再生能源不穩(wěn)定和低能量密度問題。
通過構(gòu)建電-氫能源系統(tǒng),可成功實現(xiàn)傳統(tǒng)能源系統(tǒng)在供給側(cè)和消費側(cè)的清潔低碳替代,巧妙化解可再生能源大規(guī)模發(fā)展帶來的調(diào)峰、輸送和消納矛盾,使化石能源的清潔低碳替代在技術(shù)、經(jīng)濟、系統(tǒng)模式轉(zhuǎn)型方面均具有可行性。
其二,探索其他儲能方式與可再生能源結(jié)合應(yīng)用。當前各類儲能方式蓬勃發(fā)展,未來大規(guī)模儲能商業(yè)化問題的解決將為能源領(lǐng)域帶來革命性變化。但當前時期,儲能技術(shù)尚不支持大規(guī)模應(yīng)用,可在中東部等電力峰谷價差大的區(qū)域,研究布局用戶側(cè)儲能與分布式能源結(jié)合應(yīng)用,作為系統(tǒng)調(diào)峰的補充手段;在可再生能源資源富集區(qū),可探索研究大型新能源基地與化學儲能結(jié)合發(fā)展,為未來大規(guī)模應(yīng)用夯實基礎(chǔ)。
三、公平高效的市場機制是可再生能源健康發(fā)展的根本保障
要實現(xiàn)以上可再生能源發(fā)展和電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型目標,必須堅定推進能源價格改革,不斷完善電力市場,充分發(fā)揮市場配置資源的決定性作用。只有通過市場價格信號的引導(dǎo)和市場機制的調(diào)節(jié),才能有效化解各類市場主體的利益矛盾,為可再生能源發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境。
其一,構(gòu)建中長期、現(xiàn)貨、期貨等電力交易細分市場,完善調(diào)峰、調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)價格,合理補償電力調(diào)峰成本,激發(fā)煤電等常規(guī)電源參與調(diào)峰的積極性,推動火、水、風、光、核等各種電源通過市場發(fā)現(xiàn)其比較優(yōu)勢和應(yīng)有的價值,獲得合理收益,這樣才能使各類電源及儲能方式各展所長、各盡其能、實現(xiàn)共贏,風電、光電也才能在這種共生共榮的大能源生態(tài)格局中不斷成長壯大,逐步成為主體能源。
其二,打破省間壁壘,建立各電源品種跨省區(qū)協(xié)同交易消納機制,用市場機制化解能源送、受方和電網(wǎng)等三方的利益矛盾??沙浞职l(fā)揮跨省區(qū)聯(lián)網(wǎng)輸電通道的調(diào)劑互助作用,通過各省區(qū)合縱與連橫,構(gòu)建可再生能源發(fā)展全國一盤棋格局。
其三,探索可再生能源多種交易方式,研究實施競爭買斷跨省區(qū)輸電權(quán)、優(yōu)先發(fā)電權(quán)等機制,在更大范圍優(yōu)化配置資源,實現(xiàn)可再生能源發(fā)展綜合效益最大化。
其四,發(fā)揮好可再生能源清潔低碳、環(huán)境友好的優(yōu)勢,國家盡快落實可再生能源配額、綠證及交易等制度,將低碳轉(zhuǎn)型的責任及激勵對象從發(fā)電側(cè)轉(zhuǎn)向電網(wǎng)和消費側(cè),助力實現(xiàn)全社會的低碳轉(zhuǎn)型。
綜上,為落實我國“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略,大規(guī)模高質(zhì)量發(fā)展可再生能源是必然選擇。需要未雨綢繆,做好頂層戰(zhàn)略設(shè)計,系統(tǒng)規(guī)劃解決好可再生能源大發(fā)展帶來的大規(guī)模調(diào)峰、輸送和消納等挑戰(zhàn),才能保障我國能源清潔低碳轉(zhuǎn)型之路順利實施。
何勇健 國家電力投資集團有限公司戰(zhàn)略規(guī)劃部主任
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