作为全球最大的清洁能源市场和生产地,近年来我国光伏、风电等清洁能源持续保持稳步增长的态势。不过,在清洁能源长足发展的同时,在一些地区却出现了清洁能源的消纳问题。“弃风弃光”现象严重,成为制约我国清洁能源发展的突出问题。
经过一些列政策调整,自2017年以来,我国平均弃风率、弃光率已经连续两年实现双降,但局部地区数值却持续居高不下。消纳难、并网难仍是困扰行业发展的“顽疾”。
形势
当前我国北方地区饱受雾霾困扰,大力发展清洁能源已成社会共识,电力行业积极相应,为充分消纳风力和光伏发电铺路搭桥,例如:煤电、水电等常规电源按照自身设计能力随时接受统一调度,为风力和光伏发电让路;电网企业面临政府监管和社会舆论巨大压力,也已尽量减少“弃风弃光”电量;能源主管部门更是三令五申,为“弃风弃光”问题操碎了心。
目前,弃风弃光主要集中在新疆、甘肃和内蒙古等地区,多发生于冬季供暖期以及夜间负荷低谷时段。2018年,上述三省区弃风弃光电量超过300亿千瓦时,占全国总弃风弃光电量比例超过90%,弃风弃光的原因主要是新能源装机占比高,热电机组和自备电厂装机规模大,系统调峰压力较大,同时部分特高压通道的输电能力不足,存在新能源外送受限问题。
值得一提的是,彭博新能源财经欧洲、中东和非洲区域研究主管Seb Henbest却认为风光弃电是“可再生能源发电更经济性”的结果之一。“可再生能源发电规模持续上升的同时,将不可避免地发生一些极端情况,即需求量过高将需要很多的备用电源,而发电量过多则出现弃电现象。弃电一直被认为是负面因素,但我们认为这只是未来电力系统不可避免的特点。”他透露,“从整个电力系统成本角度来看,随着可再生能源发电成本越来越低,即便出现弃电现象,也不会造成过高的成本。也就是说,发电小时数打了折扣,度电成本依然可观。”
根源
目前,我国风电、光伏主要集中开发投产在西部低负荷地区,在当地消纳的同时,仍需要外送,而在现有电力电网规划、建设和运行的模式下,电源电网统筹协调力不足,电力输送通道在建设进度、输送容量、输送对象上都难以满足可再生能源电力发展需求。同时,由于可再生能源电力消纳市场和机制没有完成落实,未来随着西南和三北地区风电、太阳能发电开发规模的继续增长,市场消纳空间逐渐成为可再生能源消纳的最大瓶颈。
用电需求增速放缓,装机增速大于负荷增速也是重要因素之一。“十二五”中期以来,我国电力需求增速显著下滑。与此形成鲜明对比的是,在社会总用电量增长乏力的情况下,火电的新增装机总量依然超过风电、太阳能发电的装机总和,新能源发电受到需求增长疲乏(社会总用电量)和供给强势增长(火电机组)的两端对向挤压。
另一方面,调峰能力不足,季节性矛盾增大也导致了消纳难题。现阶段风电、光伏由于受自然资源和储电装备技术的双重制约,当前只能满足负荷实时平衡、即发即用。但一方面风光能力富集的时间与用电负荷成反向;与此同时,我国电力系统以传统煤电为主力电源,调峰能力不足,灵活性改造不够,特别是“三北”地区燃煤热电比例高,调峰电源建设条件差,冬季供暖期调峰困难,弃风弃光问题严重。
随着西南和三北地区风电、太阳能发电开发规模继续增长,市场消纳空间渐成问题。弃风、弃光问题不仅反映了我国现行电力发展和运行模式越来越不适应新能源的发展,而且也反映出我国电力运行机制、电力市场体制的深层次矛盾。
长期以来,我国电力管理运行以执行“计划”为主。电厂、跨省跨区通道实行计划电量,调度部门通过具体运行安排实现计划目标即可。具体调度方式是充分“计划”的,通过提前安排电厂发电曲线、输电通道送电曲线等,实现系统安全稳定运行。即使是收益也是被“计划”的,各类电源上网电价通过成本加合理收益率确定,由电网企业统购统销。
在严密的统一计划安排下,大家原本相安无事,各得其所。但是风力和光伏发电出现后,规矩变了,这俩新成员姿势不定,走位飘忽,何时能发电、能发多少电完全看天吃饭,无法被“计划”,并且这俩新成员还自带光环,优先级高人一等。这让当前按“计划”安排的运行机制感到极大不适应,所暴露出来的问题只是现有电力体制不适应不可计划“新物种”的外部反映。
可以说,解决弃光、弃电问题最大挑战就是风电、光伏发电与其他电源、电网之间的同步规划、同步建设投产的机制严重脱节,新能源发展与整个电力系统发展不协调。
政策
为了减少弃风弃光现象,政府方面采取了诸多措施,在取得明显成效的同时却也面临很多挑战。2018年1月,国家能源局新能源和可再生能源司副司长梁志鹏表示,2017年,通过各方面共同努力,使弃水弃风弃光问题有了较大幅度的缓解,但是离可再生能源健康发展的要求还有比较大的差距。
根据我国能源发展“十三五”规划,到2020年,非化石能源消费比重将提高到15%以上,天然气消费比重力争达到10%,煤炭消费比重降低到58%以下。2017年11月,国家发改委等部门联合印发《解决弃水弃风弃光问题实施方案》,要求采取有效措施提高可再生能源利用水平,推动解决弃水弃风弃光问题取得实际成效,到2020年在全国范围内有效解决弃风弃光问题。
弃风弃光问题虽然在一段时期内仍会存在,但《中国清洁能源行业年度发展报告》显示,随着《解决弃水弃风弃光问题实施方案》的出台,2018年弃风限电现象有望得到进一步缓解。一方面,国家在弃风限电严重地区严格控制风电新增建设规模。受风电投资监测预警机制约束,风电企业和资本对“三北”地区风电投资建设减少,使得这些地区的建设增速明显放缓。另一方面,国家出台一系列促进风电消纳的政策,增加多条外送通道保障可再生能源发电优先上网,未来都将使弃风状况得到有效缓解。
2018年,国家发展改革委、国家能源局近日印发《清洁能源消纳行动计划(2018-2020年)》,按照“2018年清洁能源消纳取得显著成效,2020年基本解决清洁能源消纳问题”的总体工作目标,科学测算并细化分解了风电、光伏、水电、核电等各能源品种逐年的具体目标。其中,2018年,风电利用率高于88%(力争达到90%以上),光伏发电利用率高于95%,全国水能利用率95%以上,大部分核电实现安全保障性消纳;2019年,风电利用率高于90%(力争达到92%左右),光伏发电利用率高于95%,全国水能利用率95%以上,核电基本实现安全保障性消纳;2020年,风电利用率达到国际先进水平(力争达到95%左右),弃光率低于5%,全国水能利用率95%以上,核电实现安全保障性消纳。
此外,近年来,我国用电量增长趋缓也给可再生能源消纳带来了巨大压力。下一步我国将加快实施电能替代,鼓励可再生能源富集地区布局建设的大数据中心、云计算中心、电动汽车及配套设施等优先消纳可再生能源电力。重点在居民采暖、生产制造、交通运输、电力供应与消费等四个领域,试点或推广电采暖、各类热泵、工业电锅炉(窑炉)、农业电排灌、船舶岸电、机场桥载设备等电力消纳和利用设施,预计“十三五”期间全国将实现电能替代电量4500亿千瓦时。
任何事物都有两面性,“弃风弃光”损失固然令人心痛,但不破不立,这也倒逼我们对国内电力体制进行深入思考,希望由此能够推动电力市场改革前进一大步,也可聊以慰藉,但愿新能源发展能早日走出“弃风弃光”的阴霾。
本文综合自中国经济网、中国能源报、中国商报、瞭望东方周刊、华夏能源网等内容