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    提高新能源消納能力的解決之道
    2021-06-22 17:06
    來源:中國戰略新興產業
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      秦海巖

      自20世紀80至90年代以來,我國風電產業隨著能源革命的浪潮快速成長,成為我國少數具有國際競爭力的高新技術產業之一,取得了舉世矚目的成就。2010年以后,新能源進入了高速增長期,尤其是以光伏、風力發電為代表的新能源發電裝機規模出現爆發式增長。近年來,隨著新能源產業的高速發展,我國已經成為全球新能源利用規模最大的國家。

      依靠政策扶持和技術創新,我國風電產業保持著高質量發展,裝機規模日益壯大。我國風電裝機規模呈平穩上升趨勢,新增裝機規模和累計裝機規模多年來均位列世界首位。

      2020年全年,全國電源新增裝機容量1.9億千瓦,其中新增風電裝機容量7167萬千瓦,新增水電裝機容量1323萬千瓦。裝機容量保持穩步增長勢頭,消納情況持續好轉。

      10年來,風電年上網電量穩步增長,占總上網電量的比重也穩步提高。風電開發重心加快轉向中東南部,開發模式進一步豐富,創新能力突飛猛進。

    如何解決棄風棄光的“頑疾”

      風電裝機容量大幅提升,是否會產生新的消納難題呢?其實,從目前的數據來看,風電裝機容量的增長處于合理范圍內,屬于平穩增長。

      此外,隨著國家能源局推出風電監測投資預警,處于紅色和橙色預警的區域,已經分別暫停風電開發建設和新增風電項目,目前的新增裝機主要集中在消納條件較好的地區,不會出現消納困難。

      另外,就國家能源局發布的棄風率數據而言,大部分棄風限電嚴重地區的形勢進一步好轉。其中,棄風率較高的新疆、甘肅、內蒙古等地區,棄風率近三年來均呈現大幅下降的趨勢。

      隨著這些年產業的發展,我們對風電光伏發電消納的認識和理解也有新的變化。消納不能僅僅從并網的角度來看,還要統籌考慮火電、水電、核電等資源的經濟利用以及社會承載力的問題。

      由于風能、太陽能等新能源具有顯著的隨機性和波動性,導致規?;男履茉窗l電接入電力系統后,系統供應側可調控性降低,電力系統呈現出較強的供需雙側隨機性。而這種雙側隨機性不僅會對電力系統的安全穩定產生影響,還會造成一定比例的棄風棄光。

      棄風現象是困擾風電發展的一個頑疾,但在政府和電網企業的協同努力下,近年來我國棄風率總體呈下降趨勢。

      2018年,棄風限電狀況更是得到明顯好轉,棄風電量為277億千瓦時,同比減少142億千瓦時,平均棄風率7%,同比下降5%;2019年,風電平均棄風量和棄風率再創新低,進一步說明了我國風電消納情況得到了很好改善。

      為保障風電消納,一方面,政府部門推出多項強有力的措施。2016年,國家發展改革委、國家能源局聯合發布《關于做好風電、光伏發電全額保障性收購管理工作有關要求的通知》,明確了棄風、棄光地區風電、光伏發電收購最低年利用小時數。自2016年起,國家能源局每年定期發布風電投資監測預警信息,確保了風電項目開發投資建設的合理性。2017年,國家發展改革委、國家能源局印發《解決棄水棄風棄光問題實施方案》,提出要采取有效措施推動棄水棄風棄光問題的有效解決,到2020年在全國范圍內有效解決棄水、棄風、棄光問題。

      另一方面,多年來,電網企業在新能源消納方面做了很多工作,實現了大范圍資源優化配置。電網企業通過發揮平臺作用、加強風電優先調度、拓展省間發電權交易等多項舉措,在多方共同努力下,棄風限電率得到有效控制。

      在智能化、信息化、數字化的時代背景下,為了提高風電機組的可靠性和可利用率,增加電量產出,提升發電效益,企業紛紛著手對設計、運營、大數據管理、能源管理、風電場場群管理等進行了智能化升級改造。

      比如近年來出現的無人機、激光雷達、風電場智能管理平臺等,通過提前感知與預警,使風機運行處于最優狀態,保障電量的穩定可控;通過將采集、處理和分析機組運行的數據反饋至前端設計研發環節,可以促進風機迭代升級,推出適應性更好、運行更可靠、發電更穩定的風機設備,增加其并網友好性;通過采用先進的數字化技術,提高風功率預測的準確性,最大效率實現風電平穩地并網消納。

      在發電環節,利用新能源發電精確預測技術、新型發電設備及控制技術,最大程度做到對風電等新能源發電出力的可調可控;在輸配環節,應用新型的電網結構、先進的輸配電方式、控制和安全防御系統及儲能設施,使電網對新能源擁有足夠的接納能力。

      信息技術的應用是解決棄風限電、促進風電消納利用的有效手段,今后要繼續大力推進智能化的進程。智能化是新信息技術時代電網發展的必然趨勢,能夠提高風能等可再生能源的生產、輸送及消費的靈活性和兼容性。

      無論是國家電網公司提出建設“三型兩網”世界一流能源互聯網企業,還是上線新能源云這一開放性新能源服務平臺,概括來說,有兩個重要作用:一方面是加速推進能源轉型的有力保障。通過加強智能電網促進可再生能源并網消納,對于實現到本世紀中葉我國能源發展的“兩個50%”目標意義重大。另一方面是提升電網服務能力和效率的有效措施。通過新能源云等大數據服務平臺的建設,實現電力系統各環節的互聯互通,提供準確實時的應用信息,提高“源網荷儲”的協調性,增進交互體驗。

    走向平價,走向現貨交易市場

      隨著新能源行業內生需求持續旺盛以及補貼缺口日益擴大,補貼退坡直至完全退出成為大勢所趨。2019年1月9日,國家發展改革委、國家能源局出臺了《關于積極推進風電、光伏發電無補貼平價上網有關工作的通知》,標志著風電、光伏發電行業邁進平價時代。

      走向平價,有助于風電產業保持高質量發展。發展新能源友好并網的關鍵技術,風電將以更強的實力與傳統化石能源競爭,占據更大的市場份額,進而實現風電從替代能源向主體能源的轉變。

      可以說,平價上網是大勢所趨,是風電產業發展走向成熟的應有之義。在新能源產業發展初期,政策補貼起到了市場導入、加速培育和調配外部效應的作用。實際上,隨著技術的進步,在資源優良、建設成本低、投資和市場條件好的地區,風電已基本具備與燃煤標桿上網電價平價的條件。

      平價上網對于風電產業來說是正向刺激。為了平價上網的順利實施,政策給予了充分的支持和保障,破除附加稅費、各類違規收費等非技術成本障礙;明確各相關主體為迎接平價上網需要做出的努力。

      比如,地方政府應優先供應平價項目用地。電網企業應按國家法律和政策要求承擔接網等配套電網工程建設投資,做好項目建設銜接,保障項目建成后能夠及時并網運行,保障優先發電和全額收購項目電量。再比如,金融機構應支持無補貼風電、光伏發電項目建設,創新金融服務產品和模式。

      降本增效是新能源產業面對的首要課題,無補貼平價上網政策有助于推動發電企業不斷改進生產技術。在利好政策的支持下,企業應逐步走出“舒適區”,主動適應新時代,在條件具備的情況下積極先行先試,為實現全面平價上網做好充足的準備:對設計、開發建設、運維管理等各環節關鍵技術和方案優化創新;推進數字化、智能化、信息化在風電中進行應用;加強產業鏈上下游的協同合作,在保障產品質量的基礎上提高風能的利用率。通過合理有效的措施,企業必將不斷降低全生命周期度電成本,掌握平價上網的主動權,實現更高質量的發展。

      同時,建立電力現貨市場交易為新能源消納提供了更多的可能。

      電力現貨市場是一種短期和即時市場,能夠兼容新能源波動性、隨機性等特點,有利于擴大新能源消納空間?,F貨市場,是電力體制改革的必然方向。電力現貨市場建設是落實國家電力體制改革和能源戰略轉型的要求,是發揮區域經濟能源互補特點、解決新能源消納的需要,對能源電力行業提質增效、能源結構調整至關重要。

      由于傳統能源外部成本較高,如果建立了完善的現貨市場,那么風電可以憑借邊際成本低的優勢贏得更大的市場份額,其消納比重將會大幅上升。也就是說,現貨交易機制將掃清可再生能源發展的障礙,為風電大規模消納的市場化解決提供新的可能途徑。

      我們還需要重視調峰、調頻、備用等輔助服務的作用。通過電力現貨市場與調峰、調頻等輔助服務市場的有機結合,保證以風電、光伏發電為主的新能源電量在現貨市場獲得更多交易份額。建立輔助服務市場一方面可以實現輔助服務資源配置市場化,豐富電網調度手段、減輕電網調度壓力,從而為電力系統穩定運行提供支撐;另一方面可以調動新能源企業參與輔助服務的積極性,進而促進和保障新能源事業發展。

      因此,未來通過電力體制的市場化改革,建立現貨市場,取消不合理的計劃電量,采取節能調度管理辦法,落實可再生能源發電全額收購制度,才是提高地區可再生能源消納能力的最終解決之道。

      作者簡介

      秦海巖,中國可再生能源學會專委會秘書長,世界風能協會副主席。


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