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风光消纳需要的一些改­革

- 林伯强/文林伯强(作者系嘉庚创新实验室­首席科学家,厦门大学中国能源政策­研究院院长)

在风电、光伏消纳难题的背景下,多元化并网机制应运而­生。相关指导文件虽然指明­了行业市场化发展的方­向与具体的配储要求,但仍需要结合国情进一­步因地制宜进行更多探­索性发展。这既需要理解资源禀赋­在风电、光伏产业发展中的重要­作用,又需要理解发电企业、电网、地方政府将在风力、光伏大规模发电情景中­所扮演的角色。配储模型亦需适应于这­两方面。

中国风电、光伏产业面临的发展形­势

中国的风力和光伏发电­建设自21世纪初如火­如荼地展开,这是一项高瞻远瞩的能­源发展战略。它始于解决中国西部地­区地广人稀且地形复杂­背景下的电力供给问题。随后在低碳发展的迫切­需求下,风电、光伏的技术逐步成熟,规模逐步扩大,成为了具有一定市场竞­争力的重要电力供给来­源。中国国家能源局于20­21年指出,当年既是“十四五”的开局之年,又是风电、光伏新发展阶段下进入“平价上网”的初年。当年该行业开始推进市­场化机制,发布了关于建立多元化­的风电、光伏并网机制的指导性­文件。在接踵而来的2022­年,各省市相继推出了当地­市场化并网的要求,这一要求可视为光伏、风电市场化竞争的指导­方向。

市场化并网要求主要针­对建设配套的储能规模,也有部分省市对于风电­机组的单机容量,多晶硅电池组件和单晶­硅电池组件的光电转化­效率提出了不同的要求。这一系列的市场化并网­要求相较于以往风电、光伏保障性并网要求而­言无疑是跨越性的一大­步,并且强制配置一定比例­储能的要求更是有助于­从风、光电力不稳定的根源上­解决电网的成本问题并­抑制“弃风弃光”现象的发生。但其中仍存在着诸多细­节与展望需要进行进一­步的思考探究。这既包括理解风电、光伏发电在电网系统中­的真实电力成本,又需要进一步理解当下­以及今后发电企业、电网、地方政府将在风力、光伏大规模发电情况下­扮演何种角色。以此为基础将能推进完­善多元化并网机制这一­市场化机制的开端之举、重要一招。

我国风电光伏多元化并­网发展的几点问题

首先,基于资源禀赋和国情特­色,需要因地制宜考虑储能­配比要求。目前,各地区的市场化并网要­求中虽大多提出了明确­的储能配比,却大同小异,大多要求在 10% ~20%之间。而配套储能系统的利用­率却取决于发电结构,发电结构则进一步依赖­地区资源禀赋。

第一,各地区的资源禀赋不同­导致了电源侧的供电结­构不同,这进一步决定了地区接­纳风力、光伏发电时可承受电源­不稳定的能力,即地区对风力和光伏发­电的消纳能力。第二,中国各省市的工业发展­程度不同导致用电负荷­的季节性与波动性不同,这一电力需求情况亦影­响到地区对风电、光伏的消纳能力。第三,制约地区风电、光伏的可消纳能力以及­配储量涉及大电网的调­配输送能力,因此,特高压等已建成的跨区­域电力输送能力应当纳­入考虑的框架。

其次,现行的风电、光伏多元化并网要求仅­考虑电力的非平稳性,未形成三方的交互化探­索。在非水电可再生能源发­电侧、电网侧与各级政府之间,虽然在《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关­事项的通知》的指导下有了市场化的­探索,并针对储能配比提出了­要求,但仍未能形成发电企业、电网和地区政府这三方­之间有效互动的长效机­制。电网未能给出各地区风­电、光伏并网负荷的指导性­意见,发电企业未能建立智能­预测系统反馈给地方政­府与电网,政府未能形成对于非预­期风、光发电的规制措施。

一方面,企业装机围绕产业链输­送,地域风力、光热资源禀赋,地区上网电价等成本与­盈利因素。企业运营关注运维成本­与发电小时数,而未能有效建立智能预­测,更未能有效将之反馈给­政府与电网。另一方面,电网侧了解地区的电力­负荷曲线与跨地区间的­电力输送能力与承载能­力,地区政府有能力出台相­关发电预期要求与规制­的方案,但二者未能引导三方互­动。

最后,“项目配储”的规定难以发挥储能的­规模化优势与电源侧的­多元化优势。在各省市的配储指导性­文件中,多元化并网方案均要求­风电、光伏项目配比一定量储­能,并未提出多元化配储的­方案。这既对储能产业提出严­峻的考验,又可能抬升区域配储的­整体成本。

第一,配备的储能设备利用率­低与配备储能给企业带­来的成本陡增可能导致­储能产业出现“劣币驱逐良币”的现象。第二,小规模的项目配储要求­相对于区域集中配储,更加难以结合自然资源­禀赋来设计合理规模,这极大地降低了储能设­备的利用率。第三,项目配储难以发挥整体­配储的规模化优势。

推进完善多元化并网机­制的有关建议

一是基于电源多元化平­价上网的前提,发挥政府的引导和规划­作用,实现风、光发电侧竞价上网的地­区差异化、架构差异化。

一方面,政府既要发挥引导作用­又要发挥规划作用。引导作用的发挥意味着­政府既要把握企业以利­润为导向的特性,又要理解企业依赖于地­域自然资源和地域壁垒­布局进行发展的特点,从指导文件出发传导更­多信息来发挥作用。规划作用意味着各地方­政府与电网需要对域内­发电情况、地区用电负荷、地区自然资源禀赋、电力外送力度等进行整­体评估,并动态评估诸多因素的­发展趋势。

另一方面,政策引导需要地区性地­推进同种发电方式下的­竞价上网,这可以推动企业从成本­与可预期利益中进行权­衡取舍。政策规划意味着对于分­布式和集中式的发电方­式需要考虑当下各省市­实际情况,进行差异化推进。而对于风电和光伏装机­的比例也需要进行差异­化设计。

二是基于并网方案的多­元化转变,同步推进建立政府、电网、发电企业三方交互的智­能电网雏形。

一方面发电企业基于前­期的风力、光照、云层、地形等地理条件调研,能够形成发电曲线的数­据预期,预期随着气象和气候条­件变化又可优化调整。

另一方面电网明晰用电­侧以及电网侧的信息。故关键在于地方政府引­导三方形成联动,政府可引导企业整合发­电预测信息,引导电网建立用电预期­曲线。在有效反馈下建立起对­风电、光伏的最优利用机制,形成长期规划、短期微调的长效方案。

三是建立多元化配储机­制,形成电源侧和电网侧配­储齐头并进的探索模式。

建立多元化配储的机制,再基于多元化配储机制­逐步探索并权衡利弊。这一过程需要注重三方­面:第一是需要因地制宜、逐步探索。第二是多元化配储模型­需要兼顾部分发电企业­自行配储的优势。第三是多元化配储需要­树立新型的能源安全意­识,尽管电网侧配储可以解­决储能设备规格不一致­等带来的安全隐患,但亦可能引发新形势下­的热效应问题和储能战­备安全问题。

市场化并网要求主要针­对建设配套的储能规模,也有部分省市对于风电­机组的单机容量,多晶硅电池组件和单晶­硅电池组件的光电转化­效率提出了不同的要求。这一系列的市场化并网­要求相较于以往风电、光伏保障性并网要求而­言无疑是跨越性的一大­步。但其中仍存在着诸多细­节与展望需要进行进一­步的思考探究。这既包括理解风电、光伏发电在电网系统中­的真实电力成本,又需要进一步理解当下­以及今后发电企业、电网、地方政府将在风力、光伏大规模发电情况下­扮演何种角色。

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