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提高新能源消纳能力的解决之道
2021-06-22 17:06
来源:中国战略新兴产业
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  秦海岩

  自20世纪80至90年代以来,我国风电产业随着能源革命的浪潮快速成长,成为我国少数具有国际竞争力的高新技术产业之一,取得了举世瞩目的成就。2010年以后,新能源进入了高速增长期,尤其是以光伏、风力发电为代表的新能源发电装机规模出现爆发式增长。近年来,随着新能源产业的高速发展,我国已经成为全球新能源利用规模最大的国家。

  依靠政策扶持和技术创新,我国风电产业保持着高质量发展,装机规模日益壮大。我国风电装机规模呈平稳上升趋势,新增装机规模和累计装机规模多年来均位列世界首位。

  2020年全年,全国电源新增装机容量1.9亿千瓦,其中新增风电装机容量7167万千瓦,新增水电装机容量1323万千瓦。装机容量保持稳步增长势头,消纳情况持续好转。

  10年来,风电年上网电量稳步增长,占总上网电量的比重也稳步提高。风电开发重心加快转向中东南部,开发模式进一步丰富,创新能力突飞猛进。

如何解决弃风弃光的“顽疾”

  风电装机容量大幅提升,是否会产生新的消纳难题呢?其实,从目前的数据来看,风电装机容量的增长处于合理范围内,属于平稳增长。

  此外,随着国家能源局推出风电监测投资预警,处于红色和橙色预警的区域,已经分别暂停风电开发建设和新增风电项目,目前的新增装机主要集中在消纳条件较好的地区,不会出现消纳困难。

  另外,就国家能源局发布的弃风率数据而言,大部分弃风限电严重地区的形势进一步好转。其中,弃风率较高的新疆、甘肃、内蒙古等地区,弃风率近三年来均呈现大幅下降的趋势。

  随着这些年产业的发展,我们对风电光伏发电消纳的认识和理解也有新的变化。消纳不能仅仅从并网的角度来看,还要统筹考虑火电、水电、核电等资源的经济利用以及社会承载力的问题。

  由于风能、太阳能等新能源具有显著的随机性和波动性,导致规模化的新能源发电接入电力系统后,系统供应侧可调控性降低,电力系统呈现出较强的供需双侧随机性。而这种双侧随机性不仅会对电力系统的安全稳定产生影响,还会造成一定比例的弃风弃光。

  弃风现象是困扰风电发展的一个顽疾,但在政府和电网企业的协同努力下,近年来我国弃风率总体呈下降趋势。

  2018年,弃风限电状况更是得到明显好转,弃风电量为277亿千瓦时,同比减少142亿千瓦时,平均弃风率7%,同比下降5%;2019年,风电平均弃风量和弃风率再创新低,进一步说明了我国风电消纳情况得到了很好改善。

  为保障风电消纳,一方面,政府部门推出多项强有力的措施。2016年,国家发展改革委、国家能源局联合发布《关于做好风电、光伏发电全额保障性收购管理工作有关要求的通知》,明确了弃风、弃光地区风电、光伏发电收购最低年利用小时数。自2016年起,国家能源局每年定期发布风电投资监测预警信息,确保了风电项目开发投资建设的合理性。2017年,国家发展改革委、国家能源局印发《解决弃水弃风弃光问题实施方案》,提出要采取有效措施推动弃水弃风弃光问题的有效解决,到2020年在全国范围内有效解决弃水、弃风、弃光问题。

  另一方面,多年来,电网企业在新能源消纳方面做了很多工作,实现了大范围资源优化配置。电网企业通过发挥平台作用、加强风电优先调度、拓展省间发电权交易等多项举措,在多方共同努力下,弃风限电率得到有效控制。

  在智能化、信息化、数字化的时代背景下,为了提高风电机组的可靠性和可利用率,增加电量产出,提升发电效益,企业纷纷着手对设计、运营、大数据管理、能源管理、风电场场群管理等进行了智能化升级改造。

  比如近年来出现的无人机、激光雷达、风电场智能管理平台等,通过提前感知与预警,使风机运行处于最优状态,保障电量的稳定可控;通过将采集、处理和分析机组运行的数据反馈至前端设计研发环节,可以促进风机迭代升级,推出适应性更好、运行更可靠、发电更稳定的风机设备,增加其并网友好性;通过采用先进的数字化技术,提高风功率预测的准确性,最大效率实现风电平稳地并网消纳。

  在发电环节,利用新能源发电精确预测技术、新型发电设备及控制技术,最大程度做到对风电等新能源发电出力的可调可控;在输配环节,应用新型的电网结构、先进的输配电方式、控制和安全防御系统及储能设施,使电网对新能源拥有足够的接纳能力。

  信息技术的应用是解决弃风限电、促进风电消纳利用的有效手段,今后要继续大力推进智能化的进程。智能化是新信息技术时代电网发展的必然趋势,能够提高风能等可再生能源的生产、输送及消费的灵活性和兼容性。

  无论是国家电网公司提出建设“三型两网”世界一流能源互联网企业,还是上线新能源云这一开放性新能源服务平台,概括来说,有两个重要作用:一方面是加速推进能源转型的有力保障。通过加强智能电网促进可再生能源并网消纳,对于实现到本世纪中叶我国能源发展的“两个50%”目标意义重大。另一方面是提升电网服务能力和效率的有效措施。通过新能源云等大数据服务平台的建设,实现电力系统各环节的互联互通,提供准确实时的应用信息,提高“源网荷储”的协调性,增进交互体验。

走向平价,走向现货交易市场

  随着新能源行业内生需求持续旺盛以及补贴缺口日益扩大,补贴退坡直至完全退出成为大势所趋。2019年1月9日,国家发展改革委、国家能源局出台了《关于积极推进风电、光伏发电无补贴平价上网有关工作的通知》,标志着风电、光伏发电行业迈进平价时代。

  走向平价,有助于风电产业保持高质量发展。发展新能源友好并网的关键技术,风电将以更强的实力与传统化石能源竞争,占据更大的市场份额,进而实现风电从替代能源向主体能源的转变。

  可以说,平价上网是大势所趋,是风电产业发展走向成熟的应有之义。在新能源产业发展初期,政策补贴起到了市场导入、加速培育和调配外部效应的作用。实际上,随着技术的进步,在资源优良、建设成本低、投资和市场条件好的地区,风电已基本具备与燃煤标杆上网电价平价的条件。

  平价上网对于风电产业来说是正向刺激。为了平价上网的顺利实施,政策给予了充分的支持和保障,破除附加税费、各类违规收费等非技术成本障碍;明确各相关主体为迎接平价上网需要做出的努力。

  比如,地方政府应优先供应平价项目用地。电网企业应按国家法律和政策要求承担接网等配套电网工程建设投资,做好项目建设衔接,保障项目建成后能够及时并网运行,保障优先发电和全额收购项目电量。再比如,金融机构应支持无补贴风电、光伏发电项目建设,创新金融服务产品和模式。

  降本增效是新能源产业面对的首要课题,无补贴平价上网政策有助于推动发电企业不断改进生产技术。在利好政策的支持下,企业应逐步走出“舒适区”,主动适应新时代,在条件具备的情况下积极先行先试,为实现全面平价上网做好充足的准备:对设计、开发建设、运维管理等各环节关键技术和方案优化创新;推进数字化、智能化、信息化在风电中进行应用;加强产业链上下游的协同合作,在保障产品质量的基础上提高风能的利用率。通过合理有效的措施,企业必将不断降低全生命周期度电成本,掌握平价上网的主动权,实现更高质量的发展。

  同时,建立电力现货市场交易为新能源消纳提供了更多的可能。

  电力现货市场是一种短期和即时市场,能够兼容新能源波动性、随机性等特点,有利于扩大新能源消纳空间。现货市场,是电力体制改革的必然方向。电力现货市场建设是落实国家电力体制改革和能源战略转型的要求,是发挥区域经济能源互补特点、解决新能源消纳的需要,对能源电力行业提质增效、能源结构调整至关重要。

  由于传统能源外部成本较高,如果建立了完善的现货市场,那么风电可以凭借边际成本低的优势赢得更大的市场份额,其消纳比重将会大幅上升。也就是说,现货交易机制将扫清可再生能源发展的障碍,为风电大规模消纳的市场化解决提供新的可能途径。

  我们还需要重视调峰、调频、备用等辅助服务的作用。通过电力现货市场与调峰、调频等辅助服务市场的有机结合,保证以风电、光伏发电为主的新能源电量在现货市场获得更多交易份额。建立辅助服务市场一方面可以实现辅助服务资源配置市场化,丰富电网调度手段、减轻电网调度压力,从而为电力系统稳定运行提供支撑;另一方面可以调动新能源企业参与辅助服务的积极性,进而促进和保障新能源事业发展。

  因此,未来通过电力体制的市场化改革,建立现货市场,取消不合理的计划电量,采取节能调度管理办法,落实可再生能源发电全额收购制度,才是提高地区可再生能源消纳能力的最终解决之道。

  作者简介

  秦海岩,中国可再生能源学会专委会秘书长,世界风能协会副主席。


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