自2020年9月我國提出碳達峰、碳中和目標一年多以來(lái),“十四五”風(fēng)光等新能源要實(shí)現躍升發(fā)展、新增裝機需達5億千瓦左右才可保障實(shí)現2025年非化石能源占比達到20%的目標已在業(yè)內基本達成共識。2021年全國風(fēng)電、光伏發(fā)電新增裝機達到1.0245億千瓦,同時(shí)國家推進(jìn)安排“源網(wǎng)荷儲一體化”和多能互補項目、沙漠戈壁荒漠大型風(fēng)光基地、整縣分布式光伏等,提供了數億千瓦風(fēng)光項目布局和儲備,為“十四五”新能源的躍升發(fā)展開(kāi)了好頭、打了基礎。從2021年以來(lái)出臺的多項政策看,在大力推進(jìn)新能源項目建設和發(fā)展的同時(shí),國家更加重視新能源的并網(wǎng)和消納,高水平消納利用將持續作為新能源高質(zhì)量發(fā)展的一項重要指標。
多因素助力風(fēng)光消納,新能源利用率繼續提升
新能源利用率是反映全國和各地區新能源消納情況的量化指標。根據國家能源局2022年一季度新聞發(fā)布會(huì )以及全國新能源消納監測預警中心發(fā)布的報告,2021年全國風(fēng)光利用率分別達到96.9%和98.2%。風(fēng)光利用率較上年分別提升0.4個(gè)百分點(diǎn)和0.2個(gè)百分點(diǎn),較“十三五”首年則提升14個(gè)百分點(diǎn)和9個(gè)百分點(diǎn)。在連續兩年風(fēng)光新增裝機均超過(guò)1億千瓦的情況下,2021年新能源總體呈現消納情況好、保持利用率提升的局面,這得益于多因素助力。一方面2021年全社會(huì )用電量同比增加10.3%、煤炭?jì)r(jià)格上漲、電力供應部分地區和時(shí)段緊張等,為新能源消納提供了充足的需求和條件,另一方面是相關(guān)政策機制的實(shí)施,除“十三五”以來(lái)實(shí)施的全額保障性收購等機制繼續發(fā)揮應有的作用外,2021年開(kāi)始更加強化可再生能源電力消納保障機制的作用以及對各地區可再生能源在用電量中的占比(即消納責任權重)的約束性要求,建立了保障性并網(wǎng)和市場(chǎng)化并網(wǎng)的多元并網(wǎng)保障機制,啟動(dòng)了中長(cháng)期市場(chǎng)下的綠電交易市場(chǎng),通過(guò)輔助服務(wù)、現貨市場(chǎng)等增加風(fēng)光消納量,政策以多種方式和多個(gè)角度不同程度地促進(jìn)了風(fēng)光的并網(wǎng)和消納。
促消納是新能源發(fā)展的長(cháng)期任務(wù)和系統工程
新能源要實(shí)現大規模、高比例、高質(zhì)量持續發(fā)展,發(fā)展和消納同等重要。增加電力系統的靈活性、提升風(fēng)光消納能力必須從長(cháng)期和系統工程角度提前規劃布局和安排,利用多種技術(shù)手段配以市場(chǎng)化方式運行的政策工具且需要相互協(xié)調。風(fēng)光消納也是國際上推進(jìn)電力低碳清潔轉型、風(fēng)光等波動(dòng)性電源在電力系統中滲透率不斷提升中普遍面臨的問(wèn)題。針對德國的情況,德國能源署在近期做了一份較為全面和系統的《德國電力系統中的靈活性技術(shù)和措施》分析報告,在技術(shù)方面的主要建議有改造傳統電廠(chǎng)、新建靈活性電廠(chǎng)、發(fā)展生物質(zhì)和沼氣發(fā)電、增加抽蓄、大型電化學(xué)儲能電站、小型或家用儲能、電力多元轉換(PtX)等,措施方面主要有增強需求側和系統運營(yíng)的靈活性以及配套的電力市場(chǎng)機制設計,其中增強系統運營(yíng)靈活性中包括二次調度、新能源適度限電、提升新能源出力預測水平、提高電網(wǎng)利用率、輸配電商協(xié)調、輸電商之間協(xié)調、跨境電力交易等。
我國的能源主管部門(mén)在2021年以來(lái)出臺的多項政策和規劃也充分體現了新能源一手抓發(fā)展、一手抓消納的導向,如明確市場(chǎng)化并網(wǎng)的新增風(fēng)光項目配置調峰和儲能能力的量化標準和動(dòng)態(tài)調整機制,提出構建電網(wǎng)保障、市場(chǎng)化自主、分布式發(fā)電交易共同組成的多元消納保障機制等。從技術(shù)角度,給定區域在其他邊界條件不變的情況下,適度放開(kāi)風(fēng)光合理利用率要求可在一定程度上提升風(fēng)光發(fā)展空間和消納能力。
實(shí)施新能源利用率動(dòng)態(tài)調整機制
“十四五”新能源要實(shí)現躍升發(fā)展,風(fēng)光電站全面實(shí)現去補貼平價(jià)上網(wǎng),風(fēng)光項目尤其是新增裝機將更大范圍、更大規模、以不同方式參與電力市場(chǎng),因此新能源發(fā)展外部環(huán)境和形勢不同以往,全國統一的風(fēng)光利用率政策雖然在“十三五”期間對迅速降低風(fēng)光限電率、提升新能源發(fā)電發(fā)展質(zhì)量起到了有效作用,但從未來(lái)發(fā)展看,這有可能成為部分具備風(fēng)光和土地資源優(yōu)勢地區新能源進(jìn)一步發(fā)展的制約。由于各地風(fēng)光等波動(dòng)性電源的裝機和電量占比不同,電力系統條件不一,各區域保持利用率下限在相同的水平下付出的系統成本不一樣,總體上在西部和北部風(fēng)光占比高的地區付出的代價(jià)要高得多,這些地區如能科學(xué)制定和適度放開(kāi)新能源利用率,可以釋放出可觀(guān)的新增裝機空間。并且,由于風(fēng)光發(fā)電成本下降,存在或者適度放開(kāi)利用率的成本空間,或者配置一定儲能和調峰能力(或購買(mǎi)服務(wù))的成本空間,而二者都可有效增加裝機規模?!笆奈濉毕嚓P(guān)規劃政策提出,新能源利用率將從全國統一合理利用率要求的做法,轉為根據各地方新能源發(fā)展潛力、消納空間、風(fēng)光項目經(jīng)濟性等,依據有利于新能源發(fā)展和系統整體優(yōu)化的原則,建立全國和各地方合理利用率的動(dòng)態(tài)調整機制。在2021年11月國家能源主管部門(mén)公布的第一批以沙漠戈壁荒漠地區為重點(diǎn)的大型風(fēng)光基地建設項目清單中,各地承諾了風(fēng)光利用率,大部分為95%,部分地區則考慮了消納條件承諾了不同的風(fēng)光利用率,如蒙中烏蘭察布風(fēng)電項目為98%,青海全部為84%,甘肅為85%(酒泉和武威)、98%(酒鋼項目本地消納)、不低于80%(隴東慶陽(yáng)白銀),利用率差異化已開(kāi)始在基地類(lèi)項目建設安排中得以考慮和實(shí)施。
實(shí)施利用率的差異化或動(dòng)態(tài)調整,需要統籌有利于新能源發(fā)展和系統整體優(yōu)化這兩個(gè)原則,重點(diǎn)用于提升地方或基地項目(就地消納和外送)規劃(裝機規模、技術(shù)選擇、空間布局、建設時(shí)序等)的科學(xué)性。從有利于新能源發(fā)展角度,需要考慮新能源發(fā)電的全成本,即新能源利用率下限的確定應在充分考慮當地配置調峰和儲能能力要求所帶來(lái)的增量成本、適度考慮電力市場(chǎng)化帶來(lái)的收益不確定增加等情況下使新能源項目能達到基本收益。操作層面,新能源利用率的差異化,需要配套實(shí)施新能源中長(cháng)期購電協(xié)議。從系統總體優(yōu)化角度,則應綜合考慮新能源資源稟賦和開(kāi)發(fā)成本以及當地電力系統(外送則考慮受端電力系統)調節能力等。此外,由于新能源項目投資特點(diǎn),差異化和動(dòng)態(tài)調整理應區分存量和增量,即使僅考慮增量項目,由于項目建設時(shí)空不同,可能會(huì )有相應的利用率要求,這增加了機制落實(shí)的復雜性,在實(shí)施中需要加以考慮。