近日,國家能源局印發《2023年能源工作指導意見》,其中提出大力發展風電太陽能發電。幾個保障消納措施為: 一是推動綠證核發全覆蓋,二是做好與
碳交易的銜接,三是完善基于綠證的可再生能源
電力消納保障機制,四是科學設置各省(區、市)的消納責任權重。全年風電、光伏裝機增加目標為1.6億千瓦左右。
隨著中國可再生能源裝機的迅速提升,可再生能源的消納
問題得到越來越多的關注。盡管近年來棄風棄光問題有所緩解,但可再生能源的消納問題將隨著風電光伏大比例接入以及對系統穩定性的沖擊而引發不斷的討論,高質量的經濟發展需要更加重視消納問題。基于中國國情,解決可再生能源消納問題,關鍵在于制定有效的技術、
政策和
市場措施,以實現可再生能源與傳統能源的互補和協調發展。
一是需要增加獨立儲能配置,解決存量可再生能源項目的消納問題。
在可再生能源發展過程中,儲能是解決可再生能源消納以及維持電網穩定運行的關鍵。儲能技術可以將可再生能源的間歇性轉化為可控的電力輸出,提高電力系統的靈活性和響應能力。目前中國的儲能配比依然滯后于可再生能源的發展。2022年全國的儲能規模達到7.762GW/16.42GWh,而風電和光伏的裝機在2022年底分別達到365GW和393GW。可見儲能配比不能滿足電力系統的需求。
目前,多個省份已經發布了可再生能源配儲的方案,配儲比例要求在10%~15%。例如,
陜西發改委要求2021年起,新增集中風電和儲能項目,需配套10%~20%裝機容量的儲能設施。
甘肅發改委鼓勵在建存量項目按河西5市(酒泉、嘉峪關、張掖、金昌、武威)配置10%~20%儲能、其他地區按5%~10%配置配套儲能設施,儲能設施連續儲能時長均不小于2小時。新增可再生能源項目強制配儲降低了消納的風險。
盡管新增項目都對配備儲能提出了要求,但過去存量的可再生能源項目依然需要新增的儲能項目來輔助。因此獨立儲能項目的發展是解決可再生能源消納問題的關鍵。2022年國家發改委下發了《關于進一步推進新型儲能參與電力市場和調度運用的通知》,通知指出,允許新型儲能項目作為獨立儲能,參與電力市場;鼓勵獨立儲能參與電力輔助服務市場等。由此,獨立的儲能項目可以通過容量租賃、電網輔助服務,以及電力現貨交易等多種方式參與電網運行。
二是提升特高壓網絡的輸送能力,解決跨區域輸電市場壁壘。
除儲能外,以特高壓輸電為重心的電力跨區域調度也是解決地區消納的重要方式。大風光可再生能源基地建設的初衷就是有效利用區域資源稟賦,向發展可再生能源較為困難的區域輸送清潔電力。特高壓輸送技術是實現遠距離跨區域調度的關鍵。目前可再生能源對特高壓輸電網絡的利用是通過存量通道和新建特高壓線路兩種方式同時進行的。政府規劃了多條保障可再生能源輸送的特高壓線路。例如,已建成投運的
青海—
河南800千伏特高壓直流輸電工程,是世界首條以輸送可再生能源為主的特高壓輸電;以及張北—雄安1000千伏特高壓交流輸變電工程項目等。
從國家能源局發布的《關于2021年度全國可再生能源電力發展監測評價結果的通報》來看,目前通過直流特高壓輸送的可再生能源電量不到總發電量的10%,而“風光火”打捆送出的線路中,可再生能源的占比也不足30%。整體來說輸送能力較低。其主要原因依然是可再生能源發電輸出的不穩定,以及跨省電力市場交易壁壘等。因此,應當強化特高壓送受兩端地區網架結構,提升電網基礎設施支撐能力,在特高壓線路的輸電端建立智能化的能源管理系統,通過實現可再生能源與傳統能源的優化配比來提高支持特高壓網絡的輸送密度。同時,健全電力市場機制,消除跨區域的電力交易壁壘,也是提升可再生能源輸送能力的關鍵。
三是加快負荷轉移,增加可再生能源資源區域內的就近消納。
以風光大基地帶動產業的發展,增加本地負荷,加速如“東數西算”等負荷的轉移,也是解決可再生能源消納問題的一種方式。根據生態環境部門發布的數據,2021年中國數據中心的總用電量為2166億千瓦時,占全國總用電量的2.6%,
碳排放則占全國總排放的1.14%。由此可以看出,數據中心的耗能是很大的。
隨著數字化程度的不斷加深,數據中心的用能在未來也會急速增長。“東數西算”工程的遷移工作,可以將大部分的算力用能變為可再生能源。在降低排放的同時,也可以極大地增加大風光基地所在的本地負荷需求,降低地區可再生能源電力的消納難度。另外,數據的傳輸更多地使用光纖通道,相比電力輸送來說,更環保也更經濟。而數據中心的建設也可以帶動西部地區相關產業的發展,增加更多的負荷需求。
四是制定多樣化的電價機制,提升城市地區可再生能源的消費占比。
除集中式的大型風光基地之外,東部負荷集中區分布著一些小型的集中式以及分布式可再生能源電源。針對城市附近的可再生能源電源,合理引導城市居民的電力消費習慣是解決消納問題的方法之一。目前中國居民的電價設置更多的是從引導居民
節能的角度出發。但中國居民用戶的用電量顯著低于發達國家,具有巨大的增長潛力。因此,隨著可再生能源占比的逐漸增高,適合可再生能源發展和消納的多樣化電價體系的建設迫在眉睫。
目前,中國的居民用電價格設置較為單一,以階梯電價為主,另外部分地區設置有峰谷電價。隨著居民社會形態結構的轉變以及用電設備多樣性的增加,不同的電力消費用戶,其電力使用模式也開始形成很大的差異。例如目前中國獨居老人家庭逐漸增加,與中青年家庭相比,老年人家庭用電時間較為靈活,分時電價的設置可以引導這部分人群的用電需求向低負荷的時間段轉移,同時也可以減少其經濟負擔。
另外,電動汽車對電網來說屬于靈活且低成本的儲能設備,且購買電動車的家庭的用戶除綠色環保的意識之外,更多的是考慮電動車的經濟性。從這個角度來說,為居民充電樁設置獨立的電價系統,可以引導電動車用戶的消費習慣,使其充電的時間符合電網的需求,充分開發電動車電池充當可再生能源電力儲能設備的儲能潛力。目前大部分居民家用充電樁的電價以地區的居民生活用電價格為標準,這種單一的設置無法配合電網儲能的需求,忽視了電動車作為儲能元件的可能作用。因此,為具備不同電力消費特征的用戶提供不同的電價服務和電力供應是解決城市可再生能源消納的一個關鍵點。而合理的電價系統的設置也可以改善社會公平,減輕低收入居民能源消費的負擔。
五是建設健全的綠證交易機制,保障可再生能源配額指標的完成。
綠色電力證書的市場化交易是緩解可再生能源消納問題的主要方式之一。綠色電力證書能夠證明發電企業發電量的綠色屬性,也可以作為消費者使用綠色電力的憑證。綠色證書的核發和交易有助于可再生能源量價齊升。首先,綠證促進了可再生能源的使用比例。其次,綠色電力證書也使得可再生能源的綠色溢價得到體現,可以提升可再生能源的競爭力。目前中國的綠色電力證書采用的是自愿認購的方式,交易規模較小,但未來的發展潛力巨大。綠色電力證書與配額制的相互配合不僅可以解決綠色電力消納的問題,還可以在一定程度上緩解財政補貼的壓力,減少補貼拖欠導致的企業財務問題。
(作者系嘉庚創新實驗室研究員、廈門大學中國能源政策研究院院長)