何勇健:?我國可再生能源的戰略使命與實現路徑

發布時間: 2020-03-10 14:25:15   來源:  作者:

  當前,全球能源正深刻變革,清潔低碳的可再生能源成為全球能源發展的主要方向。黨的十八大以來,我國加快推進綠色發展,構建清潔低碳、安全高效的能源體系,非水可再生能源取得了跨越式發展,裝機規模由2012年風電6083萬千瓦、光伏發電328萬千瓦提升至目前風電2.0億千瓦、光伏發電1.9億千瓦,風電、光伏發電裝機占比從2012年的5.6%提升到18.9%,成為電力增量中的主力電源。隨著我國新能源補貼逐漸退坡和電力市場化改革不斷深入,可再生能源(以風電、光伏發電為代表,下同)如何布局發展、如何消納利用、如何加快形成科學合理的價格機制,實現健康可持續發展,已成為“十四五”及中長期能源發展規劃應重點研究解決的戰略問題。

  一、可再生能源持續發展壯大是低碳轉型的關鍵因素

  我國《能源生產和消費革命戰略(2016~2030)》明確提出,到2030年,能源消費總量控制在60億噸標準煤以內,非化石能源占能源消費總量比重達到20%左右;到2050年,能源消費總量基本穩定,非化石能源占比超過一半。為實現以上能源革命的戰略目標,未來以可再生能源為主體的非化石能源是決定力量。

  從電源結構上看,當前我國中東部水電資源基本開發完畢,剩余水電資源主要集中在西南區域,受資源條件、生態環境保護和建設輸送成本影響,水電增長空間有限。而我國核電發展受政策影響和空間布局限制,在不啟動發展內陸核電的情況下,廠址資源非常稀缺,核電發展空間也相對有限。因此,要加快能源結構調整,實現我國非化石能源消費2030年占比20%、2050年占比50%的宏偉目標,以風電、光伏發電為代表的可再生能源必將是主力軍。

  從區域布局上看,我國可再生能源開發建設最早始于“三北”區域。近幾年,受“三北”區域消納影響,風、光等可再生能源發展實現“孔雀東南飛”,增長主要集中在中東部地區。但是,中東部受嚴苛的土地、資源和生態環境保護限制,風電、光伏的經濟環保可開發容量僅在10億千瓦左右,存在天花板上限,難以保障長遠能源需求。因此,未來我國可再生能源發展的重心必將從中東部區域重新“北上”和“西進”,向“三北”等資源富集區域回歸。這是由我國能源資源稟賦和消費特征決定的必然趨勢,也是我國可再生能源大規模發展必須破解的難題。

  從發展模式上看,當前及未來一段時期,集中規模化開發與分散分布式開發并舉將成為風、光等可再生能源開發的主流。在“三北”等風能、太陽能資源富集地區,可再生能源與火電、水電打捆大規模基地化開發,外送至負荷中心,實現受端平價或競價上網,將成為未來電力增長的主要模式。在中東南部等負荷中心區域,除海上風電有點發展空間外,以分散式風電和分布式光伏為主的綜合智慧能源應用將成為有力補充。

  二、如何統籌施策化解可再生能源調峰消納等尖銳矛盾

  風電、光伏發電等可再生能源具有隨機性、間歇性、能量密度低等特點,加上我國可再生能源資源與需求在空間上逆向分布,在當前風電、光伏裝機合計不到4億千瓦的情況下,部分地區已出現了嚴重的棄風棄光問題,隨著我國風電、光伏發電裝機不斷增長,此問題還將會愈演愈烈,矛盾會加倍放大,若解決不好,用可再生能源替代化石能源將成為一句空話,會直接影響我國能源低碳轉型戰略的實現。因此,我國可再生能源大規模開發利用必須因時因地制宜,分階段統籌施策,克服可再生能源的上述固有弊端,有效化解調峰、輸送和消納等突出矛盾,打通可持續發展的戰略路徑。

  (一)依靠技術進步、系統優化與供需互動,可解決可再生能源近中期發展問題

 

  可再生能源發電大規模全方位接入電網,要求電力系統有強大的調峰能力,而這恰好是當前我國電力系統存在的較大短板。未來一段時間內,在大規模儲能技術尚未突破的情況下,仍需依靠傳統能源和現有電力系統挖掘調峰潛力,擴大可再生能源消納空間,推動其大規模可持續發展。主要有以下應對措施:

  其一,補強電力系統調峰短板。一方面可加快優質調峰機組建設和改造,對既有煤電機組進行靈活性改造,規劃建設若干抽水蓄能電站,在具備條件的地區適度布局天然氣調峰電站,加快推進龍頭水電站建設,不斷適應可再生能源快速發展對電力系統的要求。我國火電機組的平均投產年齡僅10~15歲左右,美國已達40歲,通過對我國現有火電機組靈活性改造,在其剩余壽命期內,可為不斷增加的可再生能源提供調峰能力,實現新(風光電)、老(火電)機組的平穩更替過渡。火電與風光電的調峰互補特性,決定了兩者不是競爭關系,而是長期合作關系。我國現有超過10億千瓦的火電,將是未來可再生能源大規模發展的堅強后盾和支撐。

  另一方面可優先利用好存量跨省區輸電通道,適時建設新輸電通道,發揮好省間互濟的調節作用。我國現有輸電通道的年利用小時僅4500小時左右,特高壓通道利用率更低,利用富余的輸電能力,可打捆輸送更多的可再生能源電力。

  其二,在供給側實施水風光熱儲多能互補發展。在水能資源豐富地區,在不增加棄水的前提下,借助水電站外送通道和靈活調節能力,建設配套的風電和光伏發電項目,協同推進水風光互補發展;在風光資源富集地區,可統籌考慮送端地區風電、光伏、光熱、儲能的互補調節能力,結合跨省區通道規劃建設,實現可再生能源電力穩定外送。

  其三,在需求側加快推進電能替代,推廣綜合能源應用與智能服務。可推廣電采暖、工業電鍋爐、電動汽車、電排灌等電能替代應用,通過錯峰用電,擴大可再生能源消納空間。可加強熱、電、冷、氣等能源耦合集成和互補利用,建立容納高比例可再生能源的發輸儲用一體化的局域電力系統,探索綜合智慧能源服務等新型商業模式和新業態,促進可再生能源就地消納。

  (二)發揮氫能清潔高效儲能優勢,構建電—氫能源系統解決可再生能源遠期發展戰略問題

 

  未來更長遠時期,當全國非水可再生能源裝機達到15億~20億千瓦以上時,傳統的電力系統調節和優化手段將遭遇天花板,在極端情況下,即使全國煤電機組全部用于為可再生能源發電調峰,也難以滿足電力系統安全可靠運行要求,也即意味著傳統調峰方式失效。在此情景下,必須尋求可再生能源新的發展路徑和調峰儲能方式,以打破對傳統電力系統的依賴。隨著科技進步和成本大幅下降,以氫能及其他儲能方式為介質和紐帶,可將可再生能源與能源消費終端有效連接起來,保障可再生能源實現平穩可持續大規模開發利用,讓清潔能源覆蓋社會生產和生活各個方面。

  其一,加快氫能與可再生能源耦合應用。氫能兼具清潔二次能源與高效儲能載體的雙重角色,是實現可再生能源大規模跨季節儲存、運輸的最佳整體解決方案。在風、光資源好的“三北”地區,可再生能源基地化開發及技術進步帶來的成本大幅下降,為清潔能源制氫提供了經濟可行性(目前我國部分風電基地電價已下降至0.25元/千瓦時左右)。利用富余的可再生能源電解制氫,再將氫能輸送到能源消費中心多元化利用,可有效解決風、光等可再生能源不穩定及長距離輸送問題。

  在用能負荷集中區,可利用遠方輸送來的可再生能源電解制氫,也可直接利用遠方儲運過來的氫能,滿足當地用能需求。氫能有廣闊的應用場景,可轉換為電和熱,供工商業、交通、建筑、民用等各類用能終端使用,有效替代天然氣、石油和煤炭;也可與分布式能源結合,“量身定制”就近利用,解決風電、光伏發電等可再生能源不穩定和低能量密度問題。

  通過構建電-氫能源系統,可成功實現傳統能源系統在供給側和消費側的清潔低碳替代,巧妙化解可再生能源大規模發展帶來的調峰、輸送和消納矛盾,使化石能源的清潔低碳替代在技術、經濟、系統模式轉型方面均具有可行性。

  其二,探索其他儲能方式與可再生能源結合應用。當前各類儲能方式蓬勃發展,未來大規模儲能商業化問題的解決將為能源領域帶來革命性變化。但當前時期,儲能技術尚不支持大規模應用,可在中東部等電力峰谷價差大的區域,研究布局用戶側儲能與分布式能源結合應用,作為系統調峰的補充手段;在可再生能源資源富集區,可探索研究大型新能源基地與化學儲能結合發展,為未來大規模應用夯實基礎。

  三、公平高效的市場機制是可再生能源健康發展的根本保障

  要實現以上可再生能源發展和電力系統轉型目標,必須堅定推進能源價格改革,不斷完善電力市場,充分發揮市場配置資源的決定性作用。只有通過市場價格信號的引導和市場機制的調節,才能有效化解各類市場主體的利益矛盾,為可再生能源發展創造良好的環境。

  其一,構建中長期、現貨、期貨等電力交易細分市場,完善調峰、調頻、備用等輔助服務價格,合理補償電力調峰成本,激發煤電等常規電源參與調峰的積極性,推動火、水、風、光、核等各種電源通過市場發現其比較優勢和應有的價值,獲得合理收益,這樣才能使各類電源及儲能方式各展所長、各盡其能、實現共贏,風電、光電也才能在這種共生共榮的大能源生態格局中不斷成長壯大,逐步成為主體能源。

  其二,打破省間壁壘,建立各電源品種跨省區協同交易消納機制,用市場機制化解能源送、受方和電網等三方的利益矛盾。可充分發揮跨省區聯網輸電通道的調劑互助作用,通過各省區合縱與連橫,構建可再生能源發展全國一盤棋格局。

  其三,探索可再生能源多種交易方式,研究實施競爭買斷跨省區輸電權、優先發電權等機制,在更大范圍優化配置資源,實現可再生能源發展綜合效益最大化。

  其四,發揮好可再生能源清潔低碳、環境友好的優勢,國家盡快落實可再生能源配額、綠證及交易等制度,將低碳轉型的責任及激勵對象從發電側轉向電網和消費側,助力實現全社會的低碳轉型。

  綜上,為落實我國“四個革命、一個合作”能源安全新戰略,大規模高質量發展可再生能源是必然選擇。需要未雨綢繆,做好頂層戰略設計,系統規劃解決好可再生能源大發展帶來的大規模調峰、輸送和消納等挑戰,才能保障我國能源清潔低碳轉型之路順利實施。

何勇健 國家電力投資集團有限公司戰略規劃部主任

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      關鍵詞: 可再生能源

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