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  • 国家电网:未来中国新能源如何科学发展

    国家电网报 综合,  观点 2019-11-13 11:18:09
         

    党的十八大以来,中国新能源发展取得显着成绩,新能源装机占电源总装机比重由2012年的5.6%提升至目前的19.6%,实现了由“补充电源”向“替代电源”的转变。截至今年9月底,中国新能源装机达3.9亿千瓦,相当于德国和巴西两国电源总装机之和。


    随着新能源规模越来越大,如何统筹做好新能源发展规划,引导新能源合理开发和有效消纳,成为未来中国新能源发展需要解决的重要问题。


    过去10年,中国新能源发展以扩大装机规模为主


    自2005年《中华人民共和国可再生能源法》颁布实施以来,国家相关部门相继出台了标杆上网电价、电价附加、全额保障性收购等一系列政策措施,有力推动了中国新能源快速发展。


    “十一五”期间,风电装机连年翻番,2006~2010年年均增速高达97%。2009年,国家出台风电标杆上网电价政策,进一步调动了地方政府和发电企业发展风电的积极性。


    由于当时风电机组的并网标准较低,不具备低电压穿越等基本功能,大量存在缺陷的风电机组并入电网,留下安全隐患。2012年,国家能源局发布《风电发展“十二五”规划》,提出到2015年,投入运行的风电装机容量达到1亿千瓦,有序推进大型风电基地建设。在国家规划的引导下,风电呈现大规模、集中、高速发展态势,到2014年年底,全国风电装机规模达到9657万千瓦,提前1年完成规划目标。在快速发展的同时,风电产业还存在“边弃边建,边建边弃”的问题。


    2016年,国家能源局建立风电投资监测预警机制,严控弃风严重地区装机增长成为当时风电开发的新准则。受此影响,2017年,全国风电新增装机仅1578万千瓦,不足2015年新增装机的一半。与此同时,在各方的共同努力下,风电消纳状况持续好转。2019年1~9月,全国风电平均利用率已达95%以上。


    近年来,中国光伏发电规模也快速增长。2013年,《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》印发,提出到2015年总装机容量达到3500万千瓦以上。光伏自此迎来建设高峰。到2015年年底,全国光伏发电累计装机容量4218万千瓦,超过规划目标。2017年,全国光伏新增装机5306万千瓦,创下新能源发展年度新增装机规模的最高纪录。


    在光伏发电高速发展的进程中,光伏消纳和补贴问题逐步显现。2017年,国家能源局建立光伏发电市场环境监测评价机制,严控限电地区光伏开发,对光伏消纳起到促进作用。另一方面,光伏发电快速发展带来的补贴缺口问题凸显,截至2018年年底,全国累计资金缺口约2000亿元。为解决光伏发电消纳和补贴问题,2018年5月以来,国家发展改革委等三部门发布《关于2018年光伏发电有关事项的通知》(光伏“531”新政),并开展光伏年度规模管理等,合理控制年度光伏发电新增装机规模。


    回顾10多年的发展历程,中国风电和光伏发电呈现出以扩大新能源装机规模为主的基本导向。在消纳难、补贴资金不足等问题相继出现的情况下,中国对相关政策进行了适当调整,合理控制了新能源的发展节奏。


    规划新能源装机规模需综合考虑各项指标


    从国内外发展实践和研究成果来看,新能源发电的装机规模与利用率、新能源电量占比、新能源参与系统平衡的容量置信度等指标密切相关。


    在超规划或超本地消纳能力的前提下大量开发新能源,会带来利用率指标的下降。因此,新能源的装机规模规划需要根据不同地区的源、网、荷条件综合确定。


    风电、光伏发电出力具有波动性、随机性特点,在尚未配置大规模电源侧储能之前,客观上决定了新能源能够参与高峰时段电力实时平衡的置信容量很小。


    例如,2018年3月底,西北地区风电和光伏发电装机容量合计8174万千瓦,3月份期间日最大出力3100万千瓦,但在负荷高峰时段最小出力曾经只有200万千瓦,西北地区新能源参与电力系统平衡的置信容量不足其装机容量的5%。国际能源署(IEA)、国际可再生能源机构(IRENA)、美国国家可再生能源实验室(NREL)等知名机构的研究成果均表明,一般情况下,风电和光伏发电平均的置信容量分别不超过其装机容量的20%和30%。因此,新能源装机规划也不能单独从自身发展角度出发,还应该从维持电网安全稳定运行的角度出发,从整个电力系统的角度去考量,做好火电、气电、水电等其他常规电源和灵活调节性电源的统筹协调规划。


    装机比重的提高并不能完全反映新能源发展对能源转型的贡献,新能源发展的最终成效还应体现在消纳新能源电量的比重上。一般情况下,新能源并网的装机规模越大,新能源发电量越多,发电量占比也越高。2018年,丹麦、德国、西班牙新能源发电量占用电量的比例高达45%、27%、20%,成为全球新能源发展的标杆。与之相比,目前蒙东、宁夏、甘肃、青海新能源发电量占比分别达到44%、27%、25%、23%,这些地区在限电逐年好转形势下,与国际先进水平基本相当。


    另一方面,一味追求发电量及其占比提高也不科学。NREL还开展了一项2020年美国西部地区新能源并网研究,结果表明西部地区风电发电量占比每提高7~8个百分点,利用率将降低3~4个百分点。因此,在规划阶段必须测算得到一个地区合理的新能源发电量占比指标,既能提高装机规模,还能将弃电率控制在合理范围内。


    构建科学评价体系,确定今后中国新能源发展准则


    在“十四五”及中长期中国新能源发展规划中,应逐步构建起涵盖发展、消纳、市场等多维度的综合评价体系,基于新能源利用率、容量充裕度、新能源电量占比等指标,合理确定新能源装机发展目标,引导中国新能源高质量发展,重点解决高比例新能源消纳问题。


    国家发展改革委、国家能源局制定的《清洁能源消纳行动计划(2018~2020年)》明确了逐年新能源消纳具体指标,提出2020年,确保全国平均风电利用率力争达到95%左右,光伏发电利用率高于95%,以引导风电、光伏发电合理开发和布局。但是,是否以新能源利用率控制作为唯一约束条件来确定装机规模仍需要深入研究。


    今年5月,国家发展改革委、国家能源局联合印发《关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知》,设定可再生能源电力消纳责任权重,为新能源发展和消纳提供了政策支撑。由以追求装机规模、利用率控制为目标向满足消纳责任权重的目标转变,可以作为未来确定中国新能源装机规划的重要依据。也就是说,应通过测算不同地区新能源发电量占比与装机规模、利用率、容量置信度相互之间的关系和比例,最终确定一个合理的新能源发电量占比目标,进而提出新能源开发规模、其他调节电源装机规模、新能源利用率控制目标等。


    根据国家发展改革委、国家能源局2016年制定的《能源生产和消费革命战略(2016~2030)》,2020、2030年中国非化石能源占一次能源消费比重将达到15%和20%。据此测算,2020、2030年,中国风电、光伏合计发电量占用电量的比例至少要达到10%、16%,风电、光伏发电的最低装机规模也将按此目标确定。各地区可以在此目标的引导下,适当放宽利用率控制,并充分考虑电力系统容量充裕度,在满足本地最低消纳责任权重的目标下,统筹规划本地新能源装机规模和配套灵活性调节电源。(作者:谢国辉 王跃峰;作者单位:国网能源研究院 中国电科院)


    (编辑:张素英  审校:张艳)
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