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國家電網:未來我國新能源如何科學發展

2019-11-13 11:05:07 來源:國家電網報

黨的十八大以來,我國新能源發展取得顯著成績,新能源裝機占電源總裝機比重由2012年的5.6%提升至目前的19.6%,實現了由“補充電源”向“替代電源”的轉變。截至今年9月底,我國新能源裝機達3.9億千瓦,相當于德國和巴西兩國電源總裝機之和。

隨著新能源規模越來越大,如何統籌做好新能源發展規劃,引導新能源合理開發和有效消納,成為未來我國新能源發展需要解決的重要問題。

過去10年,我國新能源發展以擴大裝機規模為主

自2005年《中華人民共和國可再生能源法》頒布實施以來,國家相關部門相繼出臺了標桿上網電價、電價附加、全額保障性收購等一系列政策措施,有力推動了我國新能源快速發展。

“十一五”期間,風電裝機連年翻番,2006~2010年年均增速高達97%。2009年,國家出臺風電標桿上網電價政策,進一步調動了地方政府和發電企業發展風電的積極性。

由于當時風電機組的并網標準較低,不具備低電壓穿越等基本功能,大量存在缺陷的風電機組并入電網,留下安全隱患。2012年,國家能源局發布《風電發展“十二五”規劃》,提出到2015年,投入運行的風電裝機容量達到1億千瓦,有序推進大型風電基地建設。在國家規劃的引導下,風電呈現大規模、集中、高速發展態勢,到2014年年底,全國風電裝機規模達到9657萬千瓦,提前1年完成規劃目標。在快速發展的同時,風電產業還存在“邊棄邊建,邊建邊棄”的問題。

2016年,國家能源局建立風電投資監測預警機制,嚴控棄風嚴重地區裝機增長成為當時風電開發的新準則。受此影響,2017年,全國風電新增裝機僅1578萬千瓦,不足2015年新增裝機的一半。與此同時,在各方的共同努力下,風電消納狀況持續好轉。2019年1~9月,全國風電平均利用率已達95%以上。

近年來,我國光伏發電規模也快速增長。2013年,《國務院關于促進光伏產業健康發展的若干意見》印發,提出到2015年總裝機容量達到3500萬千瓦以上。光伏自此迎來建設高峰。到2015年年底,全國光伏發電累計裝機容量4218萬千瓦,超過規劃目標。2017年,全國光伏新增裝機5306萬千瓦,創下新能源發展年度新增裝機規模的最高紀錄。

在光伏發電高速發展的進程中,光伏消納和補貼問題逐步顯現。2017年,國家能源局建立光伏發電市場環境監測評價機制,嚴控限電地區光伏開發,對光伏消納起到促進作用。另一方面,光伏發電快速發展帶來的補貼缺口問題凸顯,截至2018年年底,全國累計資金缺口約2000億元。為解決光伏發電消納和補貼問題,2018年5月以來,國家發展改革委等三部門發布《關于2018年光伏發電有關事項的通知》(光伏“531”新政),并開展光伏年度規模管理等,合理控制年度光伏發電新增裝機規模。

回顧10多年的發展歷程,我國風電和光伏發電呈現出以擴大新能源裝機規模為主的基本導向。在消納難、補貼資金不足等問題相繼出現的情況下,我國對相關政策進行了適當調整,合理控制了新能源的發展節奏。

規劃新能源裝機規模需綜合考慮各項指標

從國內外發展實踐和研究成果來看,新能源發電的裝機規模與利用率、新能源電量占比、新能源參與系統平衡的容量置信度等指標密切相關。

在超規劃或超本地消納能力的前提下大量開發新能源,會帶來利用

率指標的下降。因此,新能源的裝機規模規劃需要根據不同地區的源、網、荷條件綜合確定。

風電、光伏發電出力具有波動性、隨機性特點,在尚未配置大規模電源側儲能之前,客觀上決定了新能源能夠參與高峰時段電力實時平衡的置信容量很小。

例如,2018年3月底,西北地區風電和光伏發電裝機容量合計8174萬千瓦,3月份期間日最大出力3100萬千瓦,但在負荷高峰時段最小出力曾經只有200萬千瓦,西北地區新能源參與電力系統平衡的置信容量不足其裝機容量的5%。國際能源署(IEA)、國際可再生能源機構(IRENA)、美國國家可再生能源實驗室(NREL)等知名機構的研究成果均表明,一般情況下,風電和光伏發電平均的置信容量分別不超過其裝機容量的20%和30%。因此,新能源裝機規劃也不能單獨從自身發展角度出發,還應該從維持電網安全穩定運行的角度出發,從整個電力系統的角度去考量,做好火電、氣電、水電等其他常規電源和靈活調節性電源的統籌協調規劃。

裝機比重的提高并不能完全反映新能源發展對能源轉型的貢獻,新能源發展的最終成效還應體現在消納新能源電量的比重上。一般情況下,新能源并網的裝機規模越大,新能源發電量越多,發電量占比也越高。2018年,丹麥、德國、西班牙新能源發電量占用電量的比例高達45%、27%、20%,成為全球新能源發展的標桿。與之相比,目前蒙東、寧夏、甘肅、青海新能源發電量占比分別達到44%、27%、25%、23%,這些地區在限電逐年好轉形勢下,與國際先進水平基本相當。

另一方面,一味追求發電量及其占比提高也不科學。NREL還開展了一項2020年美國西部地區新能源并網研究,結果表明西部地區風電發電量占比每提高7~8個百分點,利用率將降低3~4個百分點。因此,在規劃階段必須測算得到一個地區合理的新能源發電量占比指標,既能提高裝機規模,還能將棄電率控制在合理范圍內。

構建科學評價體系,確定今后我國新能源發展準則

在“十四五”及中長期我國新能源發展規劃中,應逐步構建起涵蓋發展、消納、市場等多維度的綜合評價體系,基于新能源利用率、容量充裕度、新能源電量占比等指標,合理確定新能源裝機發展目標,引導我國新能源高質量發展,重點解決高比例新能源消納問題。

國家發展改革委、國家能源局制定的《清潔能源消納行動計劃(2018~2020年)》明確了逐年新能源消納具體指標,提出2020年,確保全國平均風電利用率力爭達到95%左右,光伏發電利用率高于95%,以引導風電、光伏發電合理開發和布局。但是,是否以新能源利用率控制作為唯一約束條件來確定裝機規模仍需要深入研究。

今年5月,國家發展改革委、國家能源局聯合印發《關于建立健全可再生能源電力消納保障機制的通知》,設定可再生能源電力消納責任權重,為新能源發展和消納提供了政策支撐。由以追求裝機規模、利用率控制為目標向滿足消納責任權重的目標轉變,可以作為未來確定我國新能源裝機規劃的重要依據。也就是說,應通過測算不同地區新能源發電量占比與裝機規模、利用率、容量置信度相互之間的關系和比例,最終確定一個合理的新能源發電量占比目標,進而提出新能源開發規模、其他調節電源裝機規模、新能源利用率控制目標等。

根據國家發展改革委、國家能源局2016年制定的《能源生產和消費革命戰略(2016~2030)》,2020、2030年我國非化石能源占一次能源消費比重將達到15%和20%。據此測算,2020、2030年,我國風電、光伏合計發電量占用電量的比例至少要達到10%、16%,風電、光伏發電的最低裝機規模也將按此目標確定。各地區可以在此目標的引導下,適當放寬利用率控制,并充分考慮電力系統容量充裕度,在滿足本地最低消納責任權重的目標下,統籌規劃本地新能源裝機規模和配套靈活性調節電源。

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