從川渝電荒破局出發(fā)，看西北新能源高比例發(fā)展
【谷騰環(huán)保網(wǎng)訊】自然資源保護(hù)協(xié)會(huì)（NRDC）與中國能源研究會(huì)日前合辦“西北新能源高比例發(fā)展”研討會(huì)，發(fā)布了由NRDC支持、“中國電力圓桌項(xiàng)目”課題組完成的報(bào)告《建設(shè)多層次市場機(jī)制，促進(jìn)西北新能源高比例發(fā)展》。
會(huì)上，NRDC清潔電力高級顧問王萬興博士、西安交通大學(xué)副教授李更豐、國網(wǎng)西北分部專家陳天恩、電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院副總工程師王霽雪、國網(wǎng)能源研究院副院長蔣莉萍、中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)專家委員會(huì)首席專家肖創(chuàng)英以及中國能源研究會(huì)碳中和產(chǎn)業(yè)合作中心主任黃少中等專家，結(jié)合目前西北地區(qū)的新能源發(fā)展現(xiàn)狀，從國際經(jīng)驗(yàn)、國家發(fā)展戰(zhàn)略、地方發(fā)展實(shí)踐等角度，探討了促進(jìn)新能源高比例發(fā)展的路徑和支撐環(huán)境以及區(qū)域電力部門的低碳轉(zhuǎn)型方案，為全國雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供參考。
西北電網(wǎng)：新能源發(fā)電比例超過歐盟同期水平
西北電網(wǎng)是全國六大電網(wǎng)之一，包括陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆五。ㄗ灾螀^(qū)）電網(wǎng)。西北電網(wǎng)的電力供大于求，是我國供電面積最大、電力外送比例最高的區(qū)域電網(wǎng)。截至2021年年底，西北電網(wǎng)新能源（除特別說明之外，本文中的“新能源”特指風(fēng)光）裝機(jī)占該地區(qū)全部裝機(jī)規(guī)模的42%，發(fā)電量占比21%，遠(yuǎn)超全國新能源裝機(jī)占比27%和發(fā)電量占比12%的平均水平，已超過歐盟同期水平。
2022年，西北電網(wǎng)新能源單日發(fā)電量和最大出力均創(chuàng)新高，新能源日最大發(fā)電量占比35%、（瞬時(shí)）最大出力占比48%。青海省的新能源發(fā)電出力占比達(dá)到了驚人的79%，比當(dāng)時(shí)全省用電負(fù)荷還高出4%。
NRDC首席代表張潔清強(qiáng)調(diào)，實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)，電力系統(tǒng)是關(guān)鍵。要“破”化石能源占主導(dǎo)地位的能源體系，就要先“立”新能源的供給和消費(fèi)能力。西北地區(qū)的新能源裝機(jī)規(guī)模和發(fā)電量均處于全國乃至全世界的領(lǐng)先水平。圍繞西北新能源高比例發(fā)展進(jìn)行研究，對其自身的發(fā)展和全國電力部門的低碳轉(zhuǎn)型，都具有非常重要的意義。
根據(jù)國際能源署（IEA）提出的可變可再生能源（簡稱VRE，即風(fēng)光）發(fā)展的6個(gè)階段，中、美、加、法、日等國家都處于第二階段，VRE發(fā)電量占比為10%左右，依賴系統(tǒng)現(xiàn)有的靈活性來消納VRE。西北地區(qū)已由第三階段邁入第四階段，即以VRE為主的新能源在特定時(shí)段內(nèi)可以提供大部分的發(fā)電量。
目前，英、意等國處于第三階段。進(jìn)入第四階段的只有丹麥、愛爾蘭和德國等少數(shù)國家。IEA指出，進(jìn)入第四階段面臨的挑戰(zhàn)是，一方面需要更先進(jìn)技術(shù)方案來保障系統(tǒng)的穩(wěn)定，另一方面還需要改變電力系統(tǒng)運(yùn)行方式與監(jiān)管規(guī)則以適應(yīng)大量VRE的接入。
NRDC清潔電力高級顧問王萬興博士在介紹國際經(jīng)驗(yàn)時(shí)表示，穩(wěn)定的政策與激勵(lì)機(jī)制對降低成本和擴(kuò)大可再生能源技術(shù)市場需求是不可或缺的。在全球很多地區(qū)，可再生能源的平準(zhǔn)化成本已能夠與煤、油、氣等常規(guī)能源進(jìn)行競爭。過去兩年，新增可再生能源裝機(jī)占到了全球新增電力裝機(jī)容量的80%以上。如何從電力系統(tǒng)的規(guī)劃、建設(shè)、調(diào)度、運(yùn)行以及電力市場的架構(gòu)與規(guī)則上進(jìn)行創(chuàng)新，安全高效地消納新能源，是我國建設(shè)清潔低碳的能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。
2025年，西北新能源裝機(jī)比例過半
自2018年以來，“中國電力圓桌項(xiàng)目”課題組先后開展了西北區(qū)域電力現(xiàn)貨市場及監(jiān)管機(jī)制研究、適應(yīng)新能源發(fā)展的西北區(qū)域電力輔助服務(wù)市場研究和“‘雙碳’背景下西北電網(wǎng)新能源消納的市場化機(jī)制研究”。在此基礎(chǔ)上，課題組完成并在此次研討會(huì)上發(fā)布了最新研究報(bào)告《建設(shè)多層次市場機(jī)制，支撐西北新能源高比例發(fā)展》（以下簡稱研究報(bào)告）。
研究報(bào)告認(rèn)為，在“雙碳”目標(biāo)以及風(fēng)光大基地規(guī)劃建設(shè)的新形勢下，西北電網(wǎng)新能源占比將進(jìn)一步提高。預(yù)計(jì)2022年西北電網(wǎng)新能源總裝機(jī)將超過火電，成為西北第一大電源。西北電網(wǎng)也將因此成為全國首個(gè)新能源裝機(jī)第一的區(qū)域電力系統(tǒng)，同時(shí)面臨腰荷時(shí)段的消納與早晚高峰的保供壓力。
預(yù)計(jì)到2025年，新能源裝機(jī)占比將超過50%，成為西北電網(wǎng)的主體電源，電力系統(tǒng)將率先實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)。另外，西北地區(qū)市場主體組成形式復(fù)雜，亟待通過市場手段厘清運(yùn)行關(guān)系。截至2021年底，西北外送電量占全網(wǎng)用電需求的37%。“大送端”電網(wǎng)特性日益凸顯，外送對消納的影響越發(fā)重要。
隨著更大規(guī)模的新能源接入電網(wǎng)，系統(tǒng)消納面臨著巨大挑戰(zhàn)。
國網(wǎng)西北分部專家陳天恩指出，在新能源發(fā)展過程中，曾出現(xiàn)嚴(yán)重的棄電問題。2016年西北地區(qū)的平均棄電率為29%，甘肅的風(fēng)電棄電率高達(dá)43%。西北新能源棄電倒逼消納率先市場化，并取得了顯著成效。新能源棄電率由2016年的29%降低到2021年的5%，利用率由71%提高到95%。面向“雙碳”目標(biāo)，新能源電量滲透率從20%提高到40%的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，F(xiàn)階段的工作重點(diǎn)是推動(dòng)西北電力市場由大到強(qiáng)。完善乃至重塑現(xiàn)行電力市場，在保障電力可靠供應(yīng)的前提下，以最低的成本接納新能源，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。
西安交通大學(xué)李更豐教授表示， 2016年以來西北地區(qū)新能源利用率“五連升”的勢頭預(yù)計(jì)將在今年被打斷；比如今年5月甘肅省棄風(fēng)率上升至18.3%，青海省棄光率上升至16.3%等情況均說明西北地區(qū)新能源大發(fā)展帶來的消納壓力持續(xù)增長？紤]到西北地區(qū)現(xiàn)有市場交易機(jī)制還不能完全適用于未來新能源大規(guī)模開發(fā)和高效利用，因此如何充分利用西北地區(qū)資源稟賦優(yōu)勢、省間互補(bǔ)特性，建立多層次靈活市場交易體系，突破西北地區(qū)新能源受阻的瓶頸，從而促進(jìn)全區(qū)的新能源消納水平提高，成為亟待解決的問題。
如何推動(dòng)西北新能源發(fā)展？
為促進(jìn)西北新能源高比例發(fā)展，研究報(bào)告建議，應(yīng)擴(kuò)大資源的優(yōu)化配置范圍、打破消納壁壘，并針對電力市場建設(shè)提出了3點(diǎn)具體建議：
首先，應(yīng)分階段完善西北電力市場架構(gòu)。對于現(xiàn)貨市場建設(shè)，應(yīng)從分散式逐步過渡到集中式市場；對于輔助服務(wù)市場，應(yīng)分階段建設(shè)、遵循“先區(qū)域、后省內(nèi)”的發(fā)展模式；對于容量補(bǔ)償機(jī)制，應(yīng)建立“可靠性+靈活性”雙軌運(yùn)行制容量市場。
其次，應(yīng)豐富電力市場的參與主體。充分推進(jìn)新興市場主體參與電力市場，提升電力系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)能力。通過電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、需求側(cè)、儲(chǔ)能側(cè)等方面來推動(dòng)電力系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)能力提升，適應(yīng)大規(guī)模新能源并網(wǎng)后的要求。
此外，應(yīng)完善新能源外送機(jī)制。構(gòu)建配套電源和富余電能相輔相成的西北外送交易體系，在滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定的前提下，逐步增加輸電通道的新能源占比，通過各省多送端合作互補(bǔ)互濟(jì)，有效平抑新能源的隨機(jī)性和波動(dòng)性。
電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院副總工程師王霽雪認(rèn)為，作為重要的送端地區(qū)，需要做好新能源、支撐電源和外送通道的要素協(xié)同，對支撐電源和區(qū)域網(wǎng)架加強(qiáng)等工作提早進(jìn)行謀劃。
“在著力構(gòu)建高比例可再生能源新型電力系統(tǒng)的語境下，對于諸如西北這樣的新能源發(fā)電量占比已超過20%的電力系統(tǒng)而言，我們需要用建團(tuán)隊(duì)的思路，探討如何通過創(chuàng)新的技術(shù)手段、管理手段和市場機(jī)制。”國網(wǎng)能源研究院副院長蔣莉萍提出，通過跨省跨區(qū)互濟(jì)并充分挖掘新能源參與電力系統(tǒng)平衡的能力和優(yōu)秀表現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)“不斷降低化石能源發(fā)電量比例”這一目標(biāo)。
中電聯(lián)專家委員會(huì)首席專家肖創(chuàng)英認(rèn)為，在享受高比例可再生能源帶來的利好的同時(shí)，也將承擔(dān)著潛在的災(zāi)害天氣帶來的代價(jià)。對此要有認(rèn)識上的準(zhǔn)備，要認(rèn)識到保供的艱難。作為可再生能源高比例的樣本，四川缺電問題帶給西北的一個(gè)重要借鑒，是要充分提升電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力，未來應(yīng)加強(qiáng)電網(wǎng)互濟(jì)能力的建設(shè)，發(fā)揮跨區(qū)域的調(diào)節(jié)能力來支撐送端的新能源發(fā)展，調(diào)動(dòng)受端資源在提升送端電網(wǎng)靈活性方面的作用。
中國能源研究會(huì)碳中和產(chǎn)業(yè)合作中心主任黃少中提出，如何推進(jìn)西北的能源轉(zhuǎn)型發(fā)展，必須統(tǒng)籌謀劃，多措并舉。一是要放眼全國統(tǒng)籌考慮，不能就西北論西北。二是要在外送通道和機(jī)制設(shè)計(jì)兩方面發(fā)力。三是要發(fā)揮市場有效和政府有為的雙重作用。四是要實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型發(fā)展和能源安全保障的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
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