原標題:“電荒”之問:新能源爲何頂不上?

此輪電荒中,一直備受政策鼓勵的“風、光”發電爲何掉了鏈子?新能源發電持續井噴背後,存在怎樣的隱蔽矛盾?構建以新能源爲主體的新型電力系統,還有哪些障礙亟待破除?短期內,火電與風電光伏的關係該如何看待?

作者:高歌

導讀

壹  ||就在國家能源局發出通知,要求各地積極推動新能源發電項目“能並盡並”、“多發滿發”前半個月,國家能源局曾一連修訂了6份關於風電和光電的協議文本徵求意見稿,稱此舉爲了助力實現碳達峯、碳中和目標,更好適應電力體制改革。

貳  ||兩大新能源發電基地的形成是近些年西北新能源發電大力發展的縮影,但“大發展”背後,卻是“高受阻”,當地電力需求不足,外送卻又乏力。與電煤可以儲存並外運不同,風力與光照資源不能儲存,只能通過電網輸送。

叄  ||  隨着國家發改委、財政部、能源局等部門先後發文取消財政補貼政策,光伏和風電正式走進平價時代。風電和光電成爲地方政府、能源央企眼中的熱餑餑,各地紛紛謀劃新能源項目,傳統火電企業紛紛轉向風電、光伏,“風、光”大潮再起。

肆  || 大唐集團新能源股份有限公司一位人士指出,風電光電難以就地消納,電網發展滯後,跨省跨區通道能力不足等問題,成爲制約新能源消納的剛性約束。

伍  || 除了加大風電、光伏發電的併網消納力度,加快推進儲能技術和大規模商業化應用也是中國未來新能源戰略必須要應對的問題。

儘管政府已經密集採取措施促進煤炭供應,穩定市場秩序,但各地燃“煤”之急暫時仍未得到徹底緩解。

10月20日,國家能源局網站發佈了一份《關於積極推動新能源發電項目能並盡並、多發滿發有關工作的通知》。在這份通知中,國家能源局綜合司要求各電網企業按照“能並盡並”、“多發滿發”原則,對具備併網條件的風電、光伏發電項目,切實採取有效措施,保障及時併網。實現新能源發電項目多發滿發,進一步提高電力供應能力。

國家能源局還要求,各單位加大統籌協調力度,加快風電、光伏發電項目配套接網工程建設,與新能源發電項目建設做好充分銜接,保障同步投運。

這是自今年9月中下旬各地爆發電荒以來,國家能源局首次明確發文要求新能源發力,以緩解電力緊張。在過去30多天裏,煤炭企業和電廠一直是相關部門督促的重點。

國家能源局在上述通知中稱,加快風電、光伏發電項目建設併網,增加清潔電力供應,既有利於緩解電力供需緊張形勢,也有利於助力完成能耗雙控目標,促進能源低碳轉型。

此輪電荒中,較大規模光伏風電接入使系統調峯成爲電網運行的難題,新能源穩定性不足的弱點被進一步放大。遼寧省工信廳在9月底的一次電力保障工作會議上曾解釋稱,“由於風電驟減等原因,電力供應缺口進一步增加至嚴重級別。”

風電光伏是“十四五”乃至2035年期間,中國能源產業大力發展的兩大重點。相關發展目標包括:2030年非化石能源佔一次能源消費比重達到25%左右;風電太陽能發電總裝機容量達到12億千瓦以上;到2025年全國風電、光伏發電發電量佔全社會用電量的比重達到16.5%左右等。其中,2021年全國風電、光伏發電發電量要實現佔全社會用電量的比重11%左右。

國家能源局數據顯示,截止2020年底,全國風電裝機超2.8億千瓦,光伏裝機超2.5億千瓦,風、光累計裝機總容量超過5.3億千瓦。而同期,全國電力總裝機容量約22億千瓦,從數字上看,風、光裝機在總量中佔比已達24%。

但裝機不等於實際發電量。有國內電力機構根據國家能源局的數據分析稱,2020年全國風電、光伏發電發電量在全社會用電量的佔比不足10%,約爲9.68%。

與此形成對比的是,2020年年底,中國煤電裝機佔比歷史性降至50%以下,佔總裝機容量的比重49.8%。但進入2021年以來,火電發電量佔比不斷提高。2021年1-8月全國主要5類發電量中,火力發電量佔全國發電量比重爲71.85%;風力發電量佔比爲6.77%;太陽能發電量佔比2.23%。“風、光”發電量合併佔比9%,比2020年年度佔比下滑0.68%。

火電裝機佔比下降至不足50%,但發電量佔比卻升至71%以上;“風、光”裝機佔比不斷提高,佔比已達24%,但發電量佔比下滑至9%。兩組數據,不僅凸顯出中國能源結構變革之難,也進一步凸顯了“風、光”兩架新能源馬車的現實境況。

此輪電荒中,一直備受政策鼓勵的“風、光”發電爲何掉了鏈子?新能源發電持續井噴背後,存在怎樣的隱蔽矛盾?構建以新能源爲主體的新型電力系統,還有哪些障礙亟待破除?短期內,火電與風電光伏的關係該如何看待?

正在到來的嚴峻供暖季和仍在緊繃的電力供需鏈條,將對上述問題發出持續挑戰。這些問題的解決路徑和政策安排,也將決定未來10年計劃打造的以新能源爲主體的新型電力系統的樣貌。

巡查新能源併網

就在國家能源局發出通知,要求各地積極推動新能源發電項目“能並盡並”、“多發滿發”前半個月,也就是在今年9月底,國家能源局曾一連修訂了6份關於風電和光電的協議文本徵求意見稿,內容涉及購售合同、併網調度等方面,同時還起草形成了《電化學儲能電站併網調度協議(示範文本)(徵求意見稿)》,向社會公開徵求意見。

國家能源局在就上述文件徵求意見通知中稱,此舉爲了助力實現碳達峯、碳中和目標,更好適應電力體制改革,推動構建以新能源爲主體的新型電力系統,進一步規範發電企業與電網企業的併網調度關係和購售電行爲。

據悉,爲推動新能源併網消納力度,國家能源局近日已經展開清潔能源消納暨調度交易與市場秩序綜合監管現場檢查。10月19日,西北能源監管局已經開始行動。這一監管行動是爲貫徹落實國家能源局《清潔能源消納情況綜合監管工作方案》安排部署的。

今年3月,國家能源局綜合司下發《清潔能源消納情況綜合監管工作方案》通知,要求堅持問題導向和目標導向,針對清潔能源問題多發的重點地區、重點企業和重點事項開展監管,客觀分析清潔能源消納實施成效和存在困難,提出針對性的意見和建議。

監管重點包括:各省(自治區、直轄市)棄水、棄風、棄光電量和棄電率情況,是否完成年度清潔能源消納目標,是否完成重點任務;是否完成年度可再生能源電力消納責任權重;以及清潔能源發電項目是否按規定及時出具併網接入意見;是否未及時建設接網工程;是否未及時按約定回購發電企業自建送出工程;是否按照規劃和消納能力合理安排項目併網時序等。此外還包括清潔能源跨省區交易消納情況。

按照國家能源局的時間表,今年5月至6月爲自查整改階段,並對自查中發現的突出問題,整改落實。7月至8月爲現場監管階段。9月至10月,則需要形成監管報告,並於9月底報送國家能源局。10月底前,國家能源局彙總形成清潔能源消納情況綜合監管報告,適時按程序發佈。

截至目前,國家能源局尚未發佈清潔能源消納情況綜合監管報告。

能源消納爲何如此重要

與火電相比,中國的風電與光電也存在明顯資源分佈不均衡問題,西北地區是中國風電和光電資源相對較爲豐富的地區,除沿海地區發展海上風電外,內陸省份風、光資源相對匱乏。目前,全國2.8億千瓦風電裝機中,“三北”地區佔67.4%。中國已建成的兩個千萬千瓦級的新能源發電基地均在西北,一個是甘肅酒泉,另一個在新疆哈密。

兩大新能源發電基地的形成是近些年西北新能源發電大力發展的縮影,但“大發展”背後,卻是“高受阻”,當地電力需求不足,外送卻又乏力。與電煤可以儲存並外運不同,風力與光照資源不能儲存,只能通過電網輸送。

2019年,西北能源監管局曾與西安交大合作開展“西北區域新能源消納的滾動機制路徑分析”課題研究,研究結果顯示,西北區域外送通道輸送容量與新能源裝機容量之比不足50%,在新能源發展同樣迅猛的丹麥,這一比例已經達到了122.64%。

上述研究課題還發現,西北區域系統調峯能力有限。同時,在西北區域市場體系建構的過程中,現行大部分交易機制未能實現有競爭性的市場交易,交易電量增長有限,交易電價相對固定,市場配置新能源的作用尚沒有得到充分發揮。

正是由於風電與光電資源的地域、季節不均衡性,導致中國風電和光電的消納、儲能、輸送環節,越來越成爲制約其發展併發揮潛力的障礙。隨着近些年,各地新能源發電項目的迅猛增長,制約也就越來越突出。

在今年9月中下旬爆發的多地電荒中,東北地區和其他一些省份正是遭遇了用電量猛增,新能源發電出力不足,調峯完全失靈的情況。

近日,遠景能源有關人士在接受經濟觀察報採訪時表示,過去幾年,中國控制了煤炭增長,這沒錯。但當控制了煤炭,新能源要加大發展,而且讓電網充分利用好新能源,這樣的話,煤就會作爲補充,在最需要的時候發電,而不能在新能源能夠發電的時候發電。

事實上,這正是中國正在打造的以新能源爲主體的新型電力系統的未來功能:讓火電成爲調峯應急的能源選擇,使風電、光電等新能源成爲電力供應的主體。這是對中國過去長期以來電力結構和電力調配的邏輯的根本性重構。

但9月中下旬開始的一輪電荒顯示,短期內,火電爲主、新能源爲補充的電力結構很難發生根本性轉變。

上述遠景能源人士說,“(電荒)恰恰就是在節流的同時沒有開好源,一腳油門踩剎車的,其實這個不對。但這時候還是要堅定,還是要持續減碳。持續加大新能源的投入,加大新型電力系統的投入。”

儘管政策一直鼓勵各地積極消納和跨區調配,但由於長期缺乏跨區跨省消納的強有力政策、合理的電價和必要的補償機制,區域壁壘突出等問題,風電和光電雖然裝機持續猛增,但其對電力需求支撐和調峯的潛力一直未能得到有效釋放。

西北能源監管局曾與西安交大合作的上述課題建議,西北區域提高新能源消納水平,應提升火電機組靈活性、增加系統調峯容量、完善調峯資源配置機制,同時轉變監管思路完善新能源消納機制,在輸電側,應注重完善輸電成本評估體系及分攤機制,逐步形成基於綜合成本的輸電費用定價機制。在用電側,爲促進新能源消納,需要政府法規和政策給予有效激勵和引導。

“風、光”大潮再起

在目標和政策驅動的雙重驅動下,近兩年間,風電、光電裝機呈井噴態勢。國家發改委發佈的數據顯示:截至今年上半年,全國風電增長25.7%,太陽能發電增長80.3%。而在2020年,全國新增風電裝機7167萬千瓦、太陽能發電4820萬千瓦,風、光新增裝機之和約爲1.2億千瓦。其中,風電新增併網裝機超之前三年總和。

業內認爲,2020年的“風、光”大躍進,主要原因是政府將從2021年開始全面取消風電、光伏補貼,因此竭盡全力衝刺併網。這一幕在2020年的最後一個月,行至高潮。數據顯示,僅當年12月一個月,中國風電裝機容量就超過了2018、2019兩年的總裝機規模。一派大躍進中,光伏風電產業迎來井噴式爆發,硅料等下游原材料價格不斷高企。

近十五年來,中國新能源發展大致經歷了四個階段。以2005年《可再生能源法》的出臺爲開始,國內新能源大發展正式起步,2006年至2010年間,新能源產業政策的密集出臺,集中鼓勵風電和太陽能。這五年,中國風電裝機年均複合增長率超過100%,光伏產業規模年均複合增長率達到94%。

2009年9月,在聯合國氣候變化峯會上,中國提出爭取到2020年非化石能源佔一次能源消費比重達15%左右。2011年到2015年,中國新能源產業產能迅速擴長,但由於政策配套、體制機制等原因,中國成爲風電和光伏原料和組件的最大供應商,國內新能源電力市場卻躑躅不前。這期間,中國超過美國成爲全球第一大風電大國,但同時光伏也成爲政府重點整頓的產能過剩行業之一。

2016年至2020年,隨着更多配套政策出臺,中國能源革命進一步提速,新能源再次駛上快車道。至2020年底,全國風電裝機超2.8億千瓦,光伏裝機超2.5億千瓦,風、光累計裝機總容量超過5.3億千瓦。

新階段始於2021年。中國“30·60”碳達峯碳中和戰略開始實施,根據頂層目標,到2030年中國非化石能源佔一次能源消費比重將達到25%左右,風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上。

專家據此測算,今年至2030年的10年間,風電、太陽能發電合計年均至少新增規模6700萬千瓦以上,才能實現12億千瓦。

不過,也許用不了太久,這一目標就將實現。根據國家能源局發佈的信息,2021年1-6月,全國風電新增併網裝機1084萬千瓦,全國光伏新增裝機1301萬千瓦。截至今年上半年,全國風電光電新增裝機總規模已達5.6億千瓦,已完成2030年風電太陽能發電總裝機容量達到12億千瓦以上的目標的近一半。

同時,隨着國家發改委、財政部、能源局等部門先後發文取消財政補貼政策,光伏和風電正式走進平價時代。風電和光電成爲地方政府、能源央企眼中的熱餑餑,各地紛紛謀劃新能源項目,傳統火電企業紛紛轉向風電、光伏,“風、光”大潮再起。

不少地方在其“十四五”規劃和2035遠景目標綱要中,均將風電、光電提至突出位置。其中,甘肅提出到2025年,全省風、光電裝機達到5000萬千瓦以上,可再生能源裝機佔電源總裝機比例接近65%,非化石能源佔一次能源消費比重超過30%,外送電新能源佔比達到30%以上。黑龍江提出,到2025年可再生能源裝機達到3000萬千瓦,佔總裝機比例50%以上。湖南將可再生能源裝機佔比提至57%。

內蒙古提出了煤炭產能、外運量、發電量和外送電量均居全國首位的目標,其中可再生能源裝機佔比達到36.1%。寧夏提出,到2025年,可再生能源電力消納比重達到30%以上。浙江提出到2025年清潔能源電力裝機佔比超過57%,高水平建成國家清潔能源示範省。除了這些具體目標,加強源網荷儲協同,提升新能源消納和存儲能力,也成爲不少電力調入省份的重點工作規劃目標。

調節難癥結何在?

“風、光”大幹快上的背景,讓新能源電力消納的緊迫性進一步凸顯。

官方數據顯示,2020年,全國風電新增裝機7167萬千瓦,增長9.5%,平均利用小時數2073小時,同比降低10小時。全國棄風電量166.1億千瓦時,風電利用率96.5%,同比提升0.5個百分點;全國光伏發電新增裝機4820萬千瓦,增長9.5%。全國光伏平均利用小時數1281小時,同比降低10小時。棄光電量52.6億千瓦時,光伏發電利用率98.0%,與去年基本持平。

另有行業數據顯示,2020年棄風率最高的爲甘肅,達到13.8%,其次爲吉林13.1%、黑龍江12.7%、河北12.5%、內蒙古12.4%、寧夏11%、新疆10.7%、遼寧9.5%。棄光率最高的是西藏25.4%,其次爲青海8%、新疆4.6%、蒙西3.6%、山西3%、陝西2.9%、寧夏2.5%。棄風率和棄光率最高的這些省份均在風電資源最爲豐富的“三北地區”。

大唐集團新能源股份有限公司一位人士指出,風電光電難以就地消納,電網發展滯後,跨省跨區通道能力不足等問題,成爲制約新能源消納的剛性約束。同時,還存在電源系統調節能力不充足導致系統調峯能力嚴重不足;促新能源消納的政策和市場機制不健全等問題。

如果說各地“大幹快上”的新能源項目是未來中國能源電力體系的島嶼,電力消納能力則是將這些島嶼有機鏈接起來的水系。

今年7月,國家電網董事長辛保安在《經濟日報》撰文稱,預計2030年風電和太陽能發電裝機達到12億千瓦以上,規模超過煤電,成爲裝機主體,到2060年前,新能源發電量佔比有望超過50%,成爲電量主體。無論是集中式新能源規模化集約化開發和大範圍優化配置,還是分佈式新能源便捷接入和就近消納,都需要有效發揮電網能源資源配置的樞紐平臺作用。

辛保安稱,國家電網將支持新型儲能規模化應用。注重挖掘用戶側可調節資源,加大需求響應力度,力爭2025年、2030年公司經營區可調節負荷容量分別達到5900萬千瓦、7000萬千瓦。

中國可再生能源學會常務理事、風能專委會祕書長秦海巖表示,構建以新能源爲主體的新型電力系統,意味着風、光在未來電力系統中的佔比將高於80%,甚至達到100%,這對電力系統的靈活性提出了更高要求。

秦海巖建議,應充分利用電力系統內傳統電源的靈活性資源;發揮各類儲能技術的優勢來滿足不同時間尺度上的調度需求。此外,還需建立適應新能源大規模併網需要的市場化機制。

在路上的儲能計劃

促進“風、光”電能併網消納的政策力度在不斷加碼。

國家能源局在今年5月下發的《關於2021年風電、光伏發電開發建設有關事項的通知》要求,各省(區、市)完成年度非水電最低消納責任權重所必需的新增併網項目,由電網企業實行保障性併網,2021年保障性併網規模不低於9000萬千瓦。

業內人士表示,近兩年間,在國家發改委和能源局的政策要求下,各地新能源併網消納情況已經大爲改觀。全國新能源消納監測預警中心的數據顯示, 2021年1-9月,除青海、新疆、西藏外,大部分省級區域的風電、光電利用率均超過95%,不少省份達到100%,基本實現100%併網消納。

數據顯示,今年上半年,全國棄風電量約126.4億千瓦時,棄風率3.6%,同比下降0.3個百分點,尤其是新疆、湖南和甘肅,棄風率同比顯著下降,新疆棄風率8%、湖南棄風率2%、甘肅棄風率4%,同比分別下降4.2、3.2和3個百分點。

國家能源局新能源和可再生能源司副司長王大鵬稱,光伏消納問題較爲突出的西北地區、華北地區棄光率分別降至4.9%和2%,同比分別降低0.3和0.5個百分點。

除了加大風電、光伏發電的併網消納力度,加快推進儲能技術和大規模商業化應用也是中國未來新能源戰略必須要應對的問題。

10月21日,一位央企新能源公司的人士對經濟觀察報稱,可調節性差導致新能源不能作爲核心電源使用,只能配置儲能,才能實現能用盡用,但是儲能技術現在更新頻率不夠,常規儲能設施最長也就是用十年,光伏系統可控衰減生命週期是25年,覈算下來成本太高,沒什麼經濟性可言。

爲了讓光伏、風電逐步成爲核心電源,政策也在逐漸發力儲能端。上述央企新能源公司的人士說,“政府現在做集中式光伏競爭配置,都需要配儲能。最多的青海都有配4個小時20%的項目了,也就是說拿一個100mw的光伏項目,需要配置的儲能就是20mw乘以4小時的發電量。但目前儲能在整個系統中,並沒有什麼經濟效益。”

今年7月15日,國家發改委、國家能源局聯合印發的《關於加快推動新型儲能發展的指導意見》提出,到2025年,實現新型儲能從商業化初期向規模化發展轉變。新型儲能裝機規模達3000萬千瓦以上。到2030年,實現新型儲能全面市場化發展。

這一切都需要時間。業內人士分析認爲,隨着中國新能源戰略的逐步落地,儲能行業將會催生一個萬億級別的市場。

今年9月底,在第十六屆中國電工技術學會學術年會“儲能技術及裝備”專題會議上,北方工業大學教授、中國可再生能源學會儲能專委會祕書長李建林預計,未來十年,66%的用電增量來自非水可再生能源,預期以風電、光伏爲主,兩者合計每年新增裝機將超過130GW。

李建林預測,到2025年儲能成本降至1500元/KWh時,我國大部分地區用戶儲能可實現評價,在存量市場滲透率爲30%的情況下,儲能裝機規模可達435GWh,市場規模約爲6500億元。到2030年,儲能成本降至1000元/KWh時,大部分地區光儲結合可實現平價,在存量市場滲透率爲60%的情況下,儲能裝機規模可達1186 GWh,市場規模達1.2萬億元。

在李建林看來,儲能電站作爲廢棄電廠改造不失爲一種有效途徑,GW級儲能電站融合風電光伏集羣,是實現碳達峯碳中和的有力保障。

目前,中國已在江蘇、河南、湖南、青海、浙江、山西、貴州、北京等多地開展儲能系統示範工程。十四五國家重點研發計劃“儲能與智能電網技術”指南也已經啓動,2021年第一批部署的重點專項任務共有6個技術方向,21個指南任務,其中與電池儲能技術相關的涉及3個技術方向,7個具體任務。 

相關文章