2021年是“十四五”開(kāi)局之年，中國的新能源產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了前所未有的發(fā)展空間。習近平主席在2020年9月和12月兩次表態(tài)，定下了中國二氧化碳排放2030年前達到峰值、2060年前實(shí)現碳中和，以及2030年非化石能源占一次能源消費比重達到25%、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機達到12億千瓦以上的新目標。

 

所謂碳中和，是指每年的排放量與減排量互相抵消，二氧化碳零排放。

 

氣候變化已是國際政治的核心議題，這是《巴黎協(xié)定》簽訂五年之后，中國首次承諾提高自主貢獻力度。對中國而言，改變以煤炭為主的高碳能源、電力結構，轉向清潔能源為主的低碳能源結構，是大勢所趨和必由之路。業(yè)界相信，在新的氣候變化承諾下，在規模上已經(jīng)領(lǐng)跑全球的中國新能源產(chǎn)業(yè)，還將迎來(lái)更快速的增長(cháng)。

 

風(fēng)電、光伏產(chǎn)業(yè)對未來(lái)十年年均新增裝機規模預測分別為5000萬(wàn)-6000萬(wàn)千瓦和7000萬(wàn)-9000萬(wàn)千瓦。這一預測下，屆時(shí)新能源裝機規模將大大超過(guò)12億千瓦的國家承諾下限，達到17億千瓦以上。增速也將顯著(zhù)超過(guò)“十三五”時(shí)期。過(guò)去5年，風(fēng)電年均新增約3000萬(wàn)千瓦（其中2020年新增超過(guò)7000萬(wàn)千瓦），光伏年均新增約5000萬(wàn)千瓦。即便是第三方機構，給出的風(fēng)光合計年均裝機預測也普遍達到1億千瓦以上。

資本市場(chǎng)已經(jīng)提前開(kāi)始狂歡，由于有著(zhù)更積極的規模增長(cháng)預期，光伏概念標的在過(guò)去半年市值大漲。2021年1月29日收盤(pán)，光伏上游龍頭企業(yè)隆基股份（601012.SH）市值4057億元，超過(guò)煤炭巨頭中國神華（601088.SH）的3277億元，逼近中國石化（600028.SH）的4565億元。但若對比2020年前三季度營(yíng)收，隆基只有神華的五分之一，中國石化的五十分之一。（注：三家公司最新的市值為隆基股份（601012.SH）3795億元，中國神華（601088.SH）5227億元，中國石化（600028.SH）4847億元）

 

氣氛一片樂(lè )觀(guān)，但前路并不平坦。

 

新的挑戰主要并不在于新能源的發(fā)展規模，相反，2030年裝機規模顯著(zhù)超過(guò)國家承諾的12億千瓦下限已是共識。挑戰在于，現有的能源電力體制需要做出重大改變，方能承接新能源的大發(fā)展，確?！疤歼_峰、碳中和”的大目標。

 

中國同時(shí)迎來(lái)了能源結構轉型、電力體制改革、電力供需變化，中國也是全球主要經(jīng)濟體中唯一一個(gè)電力需求仍有顯著(zhù)增長(cháng)的大國。毫無(wú)疑問(wèn)，未來(lái)風(fēng)光等新能源將從配角上升為主角，這給傳統電力系統帶來(lái)了從技術(shù)、成本、市場(chǎng)、安全等多方面的挑戰，如果后者無(wú)法應對這些挑戰，前者的發(fā)展也將后繼無(wú)力。

 

2020年末，個(gè)別省份重新出現限電，限電最為嚴重的湖南，可再生能源比例也位居國內前列，這是能源綠色轉型面臨的典型困難。如何應對高比例新能源帶來(lái)的新問(wèn)題，兼顧能源轉型和能源安全，矛盾已經(jīng)無(wú)法回避。

 

事實(shí)上，“十四五”并非新能源的收割期，而是播種期，電力市場(chǎng)、碳市場(chǎng)、綠證等多種市場(chǎng)化的制度設計需要協(xié)同并進(jìn)，為新能源大發(fā)展打下體制基礎。

 

國家應對氣候變化戰略研究和國際合作中心首任主任、學(xué)術(shù)委員會(huì )主任李俊峰告誡，風(fēng)電、光伏行業(yè)不要著(zhù)急實(shí)現超快速的發(fā)展，“十四五”的核心任務(wù)是解決機制問(wèn)題。構建清潔、低碳、高效的能源體系，各界必須對這個(gè)目標達成共識，才能制訂相關(guān)的技術(shù)、標準、價(jià)格、市場(chǎng)等方面的政策。同時(shí)，新能源也要擺脫多年單兵突進(jìn)帶來(lái)的慣性，建立系統性思維模式，自覺(jué)融入能源系統，為“十四五”之后的大發(fā)展做好準備。

 

“中國能否成功實(shí)現能源轉型，關(guān)鍵就在‘十四五’?！敝袊鐣?huì )科學(xué)院工業(yè)經(jīng)濟研究所能源經(jīng)濟室主任朱彤對《財經(jīng)》記者說(shuō)，當務(wù)之急是要讓體制改革的步伐跟上技術(shù)進(jìn)步的速度。

 

中國人民大學(xué)應用經(jīng)濟學(xué)院院長(cháng)鄭新業(yè)有一個(gè)廣為流傳“能源不可能三角”模型，即很難同時(shí)確?！凹扔心茉从?、又沒(méi)有污染、價(jià)格還便宜”。體制機制改革的背后，是決策者對能源三角優(yōu)先級的考量，碳達峰、碳中和已是國家承諾，能源安全也沒(méi)有退步余地，能源價(jià)格勢必面臨更多的變量。

風(fēng)光電消納隱憂(yōu)

棄風(fēng)棄光一度是困擾中國新能源發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題，2016年前后，部分省份棄風(fēng)率一度超過(guò)30%，2017年之后雖然迅速緩解，但在未來(lái)更高比例的新能源裝機下，消納隱憂(yōu)依然揮之不去。

 

國家能源局下屬研究機構中電能源情報研究中心發(fā)布的《能源發(fā)展回顧與展望（2020）》報告稱(chēng)，未來(lái)五年，中國風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源裝機占比將由五分之一提升至三分之一，發(fā)電量占比邁過(guò)10%。屆時(shí)，電力系統調節能力將嚴重不足，負荷尖峰化加劇，消納能力將成為新能源開(kāi)發(fā)的前置條件。

 

2020年12月的中國光伏協(xié)會(huì )年會(huì )上，國家能源局新能源司副司長(cháng)任育之對光伏企業(yè)界人士表示，隨著(zhù)光伏發(fā)電未來(lái)大規模高比例地接入電網(wǎng)，消納將變得越來(lái)越困難?！拔蚁嘈旁谧母魑唤裉煲延羞@些感受，明天你們會(huì )感受更深?！?/span>

 

業(yè)界已開(kāi)始對此憂(yōu)慮。全球最大的光伏組件企業(yè)晶科能源(JKS.US)副總裁錢(qián)晶對《財經(jīng)》記者表示，十四五前期，產(chǎn)業(yè)鏈的供應能力是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，而電網(wǎng)消納力則是對光伏行業(yè)后續發(fā)展影響最大的因素。

 

新能源一有消納矛盾，電網(wǎng)公司常常是眾矢之的，這與中國的電力體制有關(guān)。在過(guò)往的電力體制下，電網(wǎng)公司是電力統購統銷(xiāo)的主體，因而也承擔了新能源的消納責任。消納問(wèn)題本質(zhì)上是匹配供需，最終消納新能源的仍是電力用戶(hù)，中國電力需求的增長(cháng)也是消納問(wèn)題轉好的重要原因。

面向“十四五”及更遠的未來(lái)，除了消納通道、電力需求這些影響消納因素之外，由于新能源發(fā)電“靠天吃飯”，自身是不穩定的波動(dòng)性電源，需要其他電源配合新能源的波動(dòng)來(lái)維持電力系統的穩定。而電力系統中靈活性電源的比例偏低、以及缺乏相應的市場(chǎng)機制，是當前應對消納亟需解決的結構性問(wèn)題。

 

回顧《電力發(fā)展“十三五”規劃》，風(fēng)電、光伏實(shí)際裝機數據遠超過(guò)當初規劃的2.1億和1.1億千瓦目標，分別達到2.8億和2.5億千瓦。而靈活性電源方面，規劃“三北”地區靈活性改造約1.33億千瓦，純凝機組改造約8200萬(wàn)千瓦，抽蓄電站裝機達到4000萬(wàn)千瓦，氣電裝機達到1.1億千瓦。最終抽蓄電站裝機約為3000萬(wàn)千瓦，氣電裝機不足1億千瓦，而火電靈活性改造方面，截至2019年5月，三北地區完成5078萬(wàn)千瓦，僅占規劃目標的24%。

 

新能源發(fā)展遠超預期，而靈活性電源發(fā)展卻明顯低于規劃?！笆濉逼陂g尚且通過(guò)外送通道建設、電力需求增長(cháng)和推動(dòng)新能源參與市場(chǎng)化交易來(lái)幫助消納，但這一結構性問(wèn)題正日益突出。

 

中電聯(lián)2019年12月發(fā)布的《煤電機組靈活性運行政策研究》顯示，歐美國家的靈活電源比重普遍較高，西班牙、德國、美國占比分別為34%、18%、49%，而中國占比不到6%。在中國新能源資源富集的三北地區，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機分別占全國的72%、61%，但靈活調節電源還不足3%。

靈活電源此前主要包括抽水蓄能和燃氣發(fā)電兩類(lèi)，煤電則在近幾年逐漸成為了輔助新能源調峰的主要靈活電源。中電聯(lián)上述報告稱(chēng)，煤電靈活性改造技術(shù)成熟，經(jīng)濟合理，是提高系統調節能力的現實(shí)選擇。煤電靈活性改造，單位千瓦調峰容量成本約在500元—1500元之間，低于抽水蓄能、氣電、儲能電站等其他系統調節電源。

 

靈活性電源的回報機制缺乏，是建設速度滯后的原因。目前大部分地區靈活性電源調峰僅獲得少量輔助服務(wù)的補貼或補償，缺乏可持續發(fā)展的商業(yè)模式。中電聯(lián)上述報告顯示，中國輔助服務(wù)補償水平偏低，2018年，全國輔助服務(wù)補償費用占上網(wǎng)電費總額的0.83%，遠低于美國的2.5%、英國的8%。

 

在2020年11月20日舉行的電力系統低碳轉型研討會(huì )上，華北電力大學(xué)教授袁家海表示，如果當前不加快部署靈活電源，曾經(jīng)高棄風(fēng)棄光率的情況還將重演。靈活電源參與調峰這項輔助服務(wù)是電力系統的公共產(chǎn)品，成本應傳導到電力用戶(hù)，其價(jià)格機制應該向市場(chǎng)化并軌。

 

不僅風(fēng)光大基地面臨消納隱憂(yōu)，分布式項目亦面臨同樣的困擾。不愿具名的龍頭民營(yíng)光伏電站運營(yíng)商對《財經(jīng)》記者表示，“十四五”時(shí)期，開(kāi)發(fā)光伏電站所需的空間和電網(wǎng)消納指標將越來(lái)越緊張。工商業(yè)分布式電站可以實(shí)現就地消納，但如果沒(méi)有電網(wǎng)側改革的持續推進(jìn)，讓隔墻售電政策廣泛落地，那么工商業(yè)分布式電站就會(huì )變成雞肋。

 

隔墻售電是指分布式發(fā)電項目所發(fā)電量不僅自用，還能在其附近地區進(jìn)行市場(chǎng)化交易。國家發(fā)改委、國家能源局于2017年宣布將試點(diǎn)“隔墻售電”政策，允許分布式光伏電站通過(guò)配電網(wǎng)將電力直接銷(xiāo)售給周邊用戶(hù)。但直到2020年1月初，首個(gè)隔墻售電項目才在江蘇落地。

 

對此，電價(jià)專(zhuān)家、中國人民大學(xué)兼職教授侯守禮對《財經(jīng)》記者分析，高電壓等級的輸電成本低，低電壓等級的配電成本高，輸電電價(jià)與配電電價(jià)應有明顯差異。目前兩者的價(jià)格雖已有所調整，但差異仍然不夠明顯。未來(lái)應進(jìn)一步拉大輸配電電價(jià)差異，才能讓電網(wǎng)有動(dòng)力推進(jìn)配電區域內的自平衡機制。

對于新能源業(yè)界常詬病的電網(wǎng)公司對消納新能源發(fā)電態(tài)度消極，國家能源“十四五”規劃專(zhuān)家委員會(huì )副組長(cháng)周大地認為，這其實(shí)是市場(chǎng)政策的問(wèn)題。目前沒(méi)有對電網(wǎng)消納新能源的激勵政策，電網(wǎng)公司作為企業(yè)，自然難有積極性，而且消納比例也不是電網(wǎng)公司自己說(shuō)了算。目前的調度模式和經(jīng)濟政策都是與集中式大發(fā)電模式配套的，整個(gè)電力體系現在都需要轉變思路，主動(dòng)適應高比例新能源發(fā)電時(shí)代的到來(lái)。

新能源仍然昂貴

過(guò)去十年，光伏和風(fēng)電的度電成本分別下降了約八成和四成，且仍有進(jìn)一步下降空間。

 

隆基股份總裁李振國曾對《財經(jīng)》記者表示，到2035 年和2050年，中國的光伏發(fā)電成本會(huì )比當前分別下降50%和70%，達到0.20元/千瓦時(shí)和0.13元/千瓦時(shí)的水平。

 

遠景能源高級副總裁田慶軍對《財經(jīng)》記者說(shuō)，“十四五”期間預計每臺風(fēng)機的發(fā)電量可提升30%，風(fēng)電場(chǎng)的建設成本可下降30%，再加上良好的運維和風(fēng)機質(zhì)量，風(fēng)電的度電成本最低可降至0.1元/千瓦時(shí)。目前，三北地區風(fēng)電度電成本約為0.2元/千瓦時(shí)，中東南部約為0.3元-0.35元/千瓦時(shí)。

 

據國際能源咨詢(xún)公司伍德麥肯茲近期發(fā)布的報告，未來(lái)十年，火電的成本還將上升，光伏、風(fēng)電則有40%—50%的成本下降空間。2035年是一個(gè)分水嶺，屆時(shí)中國所有可再生能源發(fā)電的成本都將比煤電低。如果再加上為碳排放支付的費用，煤電成本將高出10%—15%。

資料來(lái)源：伍德麥肯茲

但新能源平價(jià)上網(wǎng)不等于平價(jià)利用。新能源的上網(wǎng)/度電成本的下降，并不意味著(zhù)其利用成本同步下降。相反，新能源比例越高，消納成本越高，很可能推高電價(jià)。而當前的機制設計中，新能源的消納成本還難以有效傳導出去，這是面向“十四五”新能源發(fā)展亟需解決的問(wèn)題之一。

 

國家電網(wǎng)能源研究院研究員張晉芳對《財經(jīng)》記者表示，過(guò)去十年新能源發(fā)電成本快速下降，為實(shí)現“十四五”風(fēng)電、光伏等補貼退出，全面進(jìn)入“平價(jià)上網(wǎng)”時(shí)代提供了強有力的支撐。但新能源出力的隨機性和波動(dòng)性，對電力系統也在影響持續加深，使得系統需要同時(shí)應對來(lái)自電源側和負荷側的“雙重”波動(dòng)，將為消納新能源付出更多的系統成本。相關(guān)研究表明，新能源電量滲透率超過(guò)10%到15%之后，系統成本將會(huì )呈現快速增加趨勢。

 

張晉芳表示，結合國內外相關(guān)研究,從電力系統系統角度評估新能源利用成本，包括新能源場(chǎng)站成本和系統成本兩部分，其中系統成本包括靈活性電源投資/改造成本、系統調節運行成本、大電網(wǎng)擴展及補強投資、接網(wǎng)及配網(wǎng)投資等4類(lèi)。未來(lái)隨著(zhù)新能源裝機和發(fā)電量增加，系統成本各項組成部分將持續保持擴大趨勢，其中調節運行成本增幅最大。而調節運行成本主要由系統內的其他可調節型電源予以承擔，包括因平衡新能源波動(dòng)增加的火電深度調峰運行成本和抽蓄、電化學(xué)儲能等運行成本。

 

一位發(fā)電集團人士對《財經(jīng)》記者直言，一些制造企業(yè)為了炒概念，只強調上網(wǎng)電價(jià)的成本，給公眾造成很不好的預期，這是不對的。

宋楓基于Ueckerdt et al. (2013)修改提出

中國人民大學(xué)應用經(jīng)濟學(xué)院副教授宋楓總結，新能源的出力特性和負荷特性匹配度不高、自身的波動(dòng)性，以及中國新能源資源稟賦和需求的空間差異，導致新能源在消納時(shí)還要考慮匹配成本、平衡成本和電網(wǎng)建設成本，這些成本加上額外的系統性成本，構成了新能源的消納成本。

 

消納成本很可能導致電價(jià)上漲。

 

宋楓在今年1月人民大學(xué)的學(xué)術(shù)研討會(huì )上所做的報告中指出，盡管技術(shù)手段能夠在一定程度上緩解消納難題、提升新能源滲透率，但實(shí)證研究和國際經(jīng)驗均表明，新能源全系統消納成本隨滲透率提升而增加；估算結果表明，若中國2030年達到20%-30%的風(fēng)光滲透率，可能帶來(lái)全社會(huì )度電成本增加0.031-0.059元。宋楓還對《財經(jīng)》記者強調，新能源消納成本估算很重要，結果也會(huì )受到方法、假設、參數不同的影響，希望有更多相關(guān)研究來(lái)互相參考。

 

芝加哥大學(xué)能源與環(huán)境政策研究所（EPIC）2020年11月發(fā)布的一份研究顯示，在美國實(shí)施可再生能源配額制（RPS）政策的29個(gè)州和哥倫比亞特區，7年后可再生能源電量比例提高了2.2%，同時(shí)零售電價(jià)提高了11%，12年后可再生能源電量比例提高5%，零售電價(jià)提高了17%，主要是新能源電網(wǎng)接入成本所致。

 

未來(lái)，新能源發(fā)電成本的下降速度能否快過(guò)系統成本上升的速度，將決定新能源利用成本能否繼續下降，這一點(diǎn)并不樂(lè )觀(guān)。

 

張晉芳表示，從電力系統總體發(fā)展來(lái)看，預計在“十四五”、“十五五”期間，新能源場(chǎng)站成本減少量不能完全對沖系統成本增加量，新能源“平價(jià)”利用面臨挑戰，但合理控制發(fā)展節奏，將有利于緩減新能源利用成本上升。同時(shí)也需要通過(guò)市場(chǎng)競爭機制，推動(dòng)全社會(huì )共擔綠色發(fā)展成本。

 

多位受訪(fǎng)的專(zhuān)家都談到，新能源的消納成本要有傳導出去的機制。中電聯(lián)專(zhuān)職副理事長(cháng)王志軒撰文表示，對與電網(wǎng)連接的電源來(lái)講，只計算發(fā)電端的電量成本并以此衡量是否“平價(jià)”，無(wú)法估計電力轉型成本和艱難程度，也不利于防范電力轉型中的風(fēng)險。沒(méi)有將電能全成本傳導到用戶(hù)，不利于用戶(hù)認識低碳發(fā)展的艱巨性，不利于強化節能意識，也會(huì )間接影響到碳價(jià)格，進(jìn)而影響到碳市場(chǎng)的正常運行。

中國各電源平準化發(fā)電成本 (US$/MWh)

全球風(fēng)電、光伏基準度電成本

如何參與電力市場(chǎng)？新能源最大的挑戰

無(wú)論是靈活性電源改造不及預期，還是消納成本難以傳導，亦或是輔助服務(wù)缺乏合理的回報機制，深析原因，都聚焦在缺乏市場(chǎng)機制上。

 

當前已經(jīng)有少量新能源電量參與交易，以西北地區新能源裝機容量比較高、消納困難的省份為主。這些地區的地方政府會(huì )限定保障利用小時(shí)或者電量，保障內的新能源電量由電網(wǎng)公司保量、保價(jià)收購，保障外的電量就要去市場(chǎng)競爭消納，其電價(jià)一般低于補貼的標桿電價(jià)。

 

陜西省發(fā)改委在今年1月出臺的《陜西省2021年新能源發(fā)電企業(yè)參與市場(chǎng)化交易方案》，2021年風(fēng)電、光伏保障利用小時(shí)數分別為1700小時(shí)和1250小時(shí)，超出部分進(jìn)入市場(chǎng)，市場(chǎng)化的新能源電量約占15%。而新能源裝機比例更高的甘肅省，其保障收購的新能源電量為137億度，超出的部分全部進(jìn)入市場(chǎng)。甘肅一年新能源的發(fā)電量超過(guò)380億度，超過(guò)60%的新能源電力進(jìn)入市場(chǎng)。

 

交易模式上，主要包括三種：其一是在北京交易中心進(jìn)行的跨省區外送省間交易，通過(guò)雙邊協(xié)商、掛牌、集中競價(jià)等方式參與，以及與火電打捆外送交易，以中長(cháng)期為主，也包含現貨市場(chǎng)交易；其二是在省內交易平臺上的電力交易，同樣以中長(cháng)期為主，開(kāi)展現貨試點(diǎn)的省份也有現貨交易；其三是與火電及其他電源進(jìn)行的發(fā)電權交易，通過(guò)與火電企業(yè)協(xié)商，將火電企業(yè)的發(fā)電權置換給新能源，二者協(xié)商分攤電價(jià)收益。

 

電網(wǎng)公司在市場(chǎng)交易中扮演了重要角色。無(wú)論是省間市場(chǎng)，還是省內現貨試點(diǎn)，省級電網(wǎng)公司常常是唯一的買(mǎi)方，承擔了可觀(guān)的新能源消納責任和維持電價(jià)水平責任，以省電網(wǎng)公司為主體參與市場(chǎng)購電，當前有一定的合理性，但未來(lái)推動(dòng)新能源企業(yè)和用戶(hù)直接交易是大勢所趨，也需要更周全的市場(chǎng)設計。

 

在新能源比例越來(lái)越高的情況下，跨省的電力交易也越來(lái)越頻繁，緩解了新能源比例較高地區的消納壓力。北京交易中心披露的數據顯示，2020年1至11月，已經(jīng)組織571筆省間市場(chǎng)化交易，新能源省間交易電量839億千瓦時(shí)，同比增長(cháng)3.5%。

 

進(jìn)入市場(chǎng)的新能源也依然享受補貼。2020年10月，財政部、發(fā)改委、能源局聯(lián)合發(fā)布“《關(guān)于促進(jìn)非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)展的若干意見(jiàn)》有關(guān)事項的補充通知”，其中明確了對存量項目各類(lèi)資源區風(fēng)電、光伏全生命周期的補貼小時(shí)數上限，并明確其補貼額度為標桿上網(wǎng)電價(jià)與燃煤上網(wǎng)基準價(jià)的差額。

 

華能集團新能源部主任李來(lái)龍對《財經(jīng)》記者表示，這一政策雖然對發(fā)電集團減了一部分利，但減量并不大，并且解決了原來(lái)超裝的矛盾，總體很合理。

 

這樣的機制下，新能源進(jìn)入市場(chǎng)呈現“價(jià)補分離”的特點(diǎn)。度電補貼按照批復電價(jià)與燃煤基準價(jià)的差額來(lái)確定，保證了存量新能源的基本收益，同時(shí)參與市場(chǎng)競爭，形成價(jià)格信號。

 

對新能源而言，盡管補貼還未徹底消失，但進(jìn)一步的市場(chǎng)化意味著(zhù)投資更大的不確定性。2020年，中國風(fēng)電新增裝機達到了創(chuàng )紀錄的7167萬(wàn)千瓦，幾乎接近此前四年的總和，這一方面體現了中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的能力，另一方面也顯示出投資者在奮力搭上補貼的末班車(chē)。

 

“十四五新能源最大的風(fēng)險就是如何參與市場(chǎng)，市場(chǎng)是最大的不確定因素”，李來(lái)龍對《財經(jīng)》記者感嘆。他表示，此前高補貼時(shí)期，一般在補貼周期末段投產(chǎn)的項目收益率較好，降價(jià)后新補貼周期頭段的項目相對差一些?！笆奈濉逼陂g要看市場(chǎng)政策如何制定，整體上投資回報會(huì )在合理水平，明顯高的項目肯定會(huì )越來(lái)越少。

 

任育之表示，光伏參與電力市場(chǎng)與煤電等傳統能源公開(kāi)競爭，目前還存在較大難度。但業(yè)界必須要清醒的認識到，隨著(zhù)電力市場(chǎng)改革的不斷深入，光伏風(fēng)電等新能源必將逐步參與市場(chǎng)，這是大勢所趨。如何成功參與電力市場(chǎng)，是“十四五”期間各方必須要共同研究和破解的問(wèn)題。

 

隨著(zhù)電改進(jìn)一步推進(jìn)，現貨市場(chǎng)試點(diǎn)將從8個(gè)省份逐步推開(kāi)到全國，參與市場(chǎng)的電量也將進(jìn)一步提高。綜合發(fā)電、電網(wǎng)多位熟悉交易、市場(chǎng)的專(zhuān)家觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，中長(cháng)期與現貨市場(chǎng)的銜接機制，已經(jīng)是當前電力市場(chǎng)改革亟需考慮的問(wèn)題，對新能源來(lái)說(shuō)，由于其波動(dòng)性高和可預測性差，這一矛盾更加突出。

 

2020年11月，發(fā)改委、能源局聯(lián)合發(fā)布關(guān)于做好2021年電力中長(cháng)期合同簽訂工作的通知，其中要求年度簽約電量不低于前三年平均值的80%，后續通過(guò)月度合同保障簽約電量不低于前三年平均值的90%-95%，并且鼓勵交易主體分時(shí)段簽訂電量電價(jià)，即帶曲線(xiàn)簽訂合同。

 

已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)的新能源也將同樣受此約束，其年度電量簽訂尚可滿(mǎn)足比例要求，但由于新能源自身的波動(dòng)性和預測精度低，帶曲線(xiàn)簽訂中長(cháng)期合同完全沒(méi)有可能執行。中長(cháng)期合同電量曲線(xiàn)如何通過(guò)市場(chǎng)化方式形成，是新能源進(jìn)入市場(chǎng)要面臨的新問(wèn)題。

 

一位相關(guān)專(zhuān)家對《財經(jīng)》記者表示，目前新能源出力的預測精度比較低，以單日96點(diǎn)分時(shí)段曲線(xiàn)的預測精度來(lái)看，新能源日前單點(diǎn)預測精度不到40%，而日內提前一兩小時(shí)預測精度可以達到80%以上。這也就意味著(zhù)對新能源而言，參與日內市場(chǎng)是最合適的，因此，交易機構交易品種的建設要跟上，建立連續開(kāi)市的交易機制。這樣年度的合約在執行過(guò)程中，如果發(fā)電能力超出了，可以在短期現貨市場(chǎng)迅速尋找買(mǎi)家，如果發(fā)電能力不足，可以把合同賣(mài)給其他電廠(chǎng)。

 

有相關(guān)專(zhuān)家認為，將來(lái)交易中心的中長(cháng)期交易應該不只有年度、月度的形式，中長(cháng)期交易也會(huì )連續長(cháng)期開(kāi)放，這樣市場(chǎng)主體可以不停的在中長(cháng)期市場(chǎng)中買(mǎi)賣(mài)合同。通過(guò)這種滾動(dòng)的買(mǎi)賣(mài)，越逼近日前就越能知道預測曲線(xiàn)，最終通過(guò)交易形成曲線(xiàn)。

 

大唐甘肅公司趙克斌在《南方能源觀(guān)察》上撰文總結甘肅的現貨市場(chǎng)試點(diǎn)時(shí)提到，甘肅的現貨實(shí)踐讓新能源企業(yè)非常清楚地意識到兩個(gè)問(wèn)題：一是中長(cháng)期曲線(xiàn)分解至關(guān)重要；二是新能源功率預測準確性非常重要。如果有問(wèn)題，那一定是新能源功率預測不準的問(wèn)題；如果還有問(wèn)題，那一定是中長(cháng)期電量曲線(xiàn)分解的問(wèn)題。由于日前預測不準，日內出現風(fēng)小或者無(wú)風(fēng)的情況，導致新能源日發(fā)電出現負收入的現象，在甘肅的現貨實(shí)踐中已經(jīng)屢見(jiàn)不鮮。

 

除了中長(cháng)期電量曲線(xiàn)如何形成，一位熟悉市場(chǎng)交易的專(zhuān)家對《財經(jīng)》記者總結，隨著(zhù)高比例可再生能源進(jìn)入市場(chǎng)，未來(lái)市場(chǎng)機制還有幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題需要考慮。

 

其一是價(jià)格波動(dòng)。當前試點(diǎn)的8個(gè)現貨市場(chǎng)都對價(jià)格波動(dòng)設定了上下限，而現貨市場(chǎng)一般采用邊際成本出清統一價(jià)格，新能源發(fā)電的邊際成本為0，這使得新能源大發(fā)時(shí)，現貨市場(chǎng)價(jià)格直接打到地板價(jià)，而新能源出力缺乏時(shí)，價(jià)格又會(huì )漲到天花板，市場(chǎng)實(shí)際不能給出正確的價(jià)格信號。未來(lái)需要完善市場(chǎng)機制，允許更大的波動(dòng)。

 

其次，要增加輔助服務(wù)交易品種。當前的輔助服務(wù)主要是以備用和調頻為主。未來(lái)新能源比例提高之后，要根據新能源的特點(diǎn)增加如快速爬坡、轉動(dòng)慣量等交易品種。比如在新能源裝機比例較高的美國加州，其輔助服務(wù)市場(chǎng)就設置了靈活爬坡產(chǎn)品。

 

第三，需要加快全國市場(chǎng)建設。隨著(zhù)新能源比例提高，必須擴大市場(chǎng)范圍，并且不僅僅是全國范圍的中長(cháng)期市場(chǎng)，而是需要像歐洲一樣，將各省市場(chǎng)耦合，可以通過(guò)市場(chǎng)靈活引導資源配置和新能源消納。而這背后不僅僅要打破省間壁壘，還需要非常精細的市場(chǎng)機制設計，如何做到全國市場(chǎng)和省市場(chǎng)的銜接。盡管困難重重，但大方向必去做，而且歐洲是可行的樣板?！靶履茉幢壤桓邥r(shí)，這個(gè)問(wèn)題還不突出，但比例越來(lái)越高之后，這個(gè)問(wèn)題會(huì )非常突出”。

 

國家電網(wǎng)能源研究院副總工程師馬莉表示，中國能源供需逆向分布的特點(diǎn)，決定了能源資源必須在更大范圍內進(jìn)行配置。電力市場(chǎng)有助于打破省間壁壘，在風(fēng)光新能源快速發(fā)展的情況下，亟需建成一個(gè)全國統一的電力市場(chǎng)。不管是中長(cháng)期還是現貨，市場(chǎng)交易機制都需要考慮新能源如何參與。例如，可以把新能源發(fā)電、需求側、儲能等放在一起，構建更靈活的交易系統。

 

盡管當前市場(chǎng)建設仍在初期，也碰到了如雙軌制下產(chǎn)生的不平衡資金等各種各樣的問(wèn)題。但接受《財經(jīng)》記者采訪(fǎng)的多位市場(chǎng)相關(guān)人士都認為，現貨市場(chǎng)試點(diǎn)的確讓企業(yè)明顯感受到市場(chǎng)引導價(jià)格發(fā)現機制，尤其是對電力產(chǎn)品，市場(chǎng)能夠體現季節性、時(shí)段性差異下電力的價(jià)格和價(jià)值，“再不需要人為去定（價(jià)格）了”。

 

從長(cháng)遠來(lái)看，完全市場(chǎng)化交易的電力市場(chǎng)更有利于風(fēng)光新能源的發(fā)展。朱彤表示，電力現貨市場(chǎng)的競價(jià)規則是邊際成本定價(jià)，而風(fēng)、光發(fā)電的邊際成本是零，未來(lái)其一定是優(yōu)先上網(wǎng)。因此，加快統一的電力現貨市場(chǎng)和電力輔助服務(wù)市場(chǎng)建設，是可再生能源發(fā)展最重要的保障機制。

碳市場(chǎng)、綠證市場(chǎng)作用幾何

對電力系統而言，平衡是核心問(wèn)題，諸多前述討論的輔助服務(wù)、容量市場(chǎng)等機制上缺乏的問(wèn)題，都圍繞電產(chǎn)品本身的平衡相關(guān)特性來(lái)展開(kāi)，也凸顯了新能源利用成本和消納成本的差別。

 

但電力產(chǎn)品不只具備這些電本身的屬性。有專(zhuān)家認為，電作為一個(gè)產(chǎn)品，可以分解為容量、電量、輔助服務(wù)和綠色屬性四個(gè)部分?；痣娋邆淙萘?、電量和輔助服務(wù)，新能源具備電量和綠色屬性。

 

顯然，在電力市場(chǎng)中，僅考慮前三項屬性，新能源還無(wú)法和火電競爭。但它具備的綠色屬性，需要在碳市場(chǎng)、綠證、碳稅等可能的市場(chǎng)、價(jià)格機制中體現。

 

碳市場(chǎng)是最先啟動(dòng)的。2021年1月5日，生態(tài)環(huán)境部出臺《碳排放權交易管理辦法（試行）》。按照該辦法，2021年將成為全國碳市場(chǎng)的第一個(gè)履約周期，未來(lái)主要的交易產(chǎn)品將包括碳排放配額和中國核證自愿減排量（CCER）。

 

高碳排放的煤電項目是全國碳市場(chǎng)的首個(gè)管控對象，零碳排放的風(fēng)電光電項目則不屬于碳市場(chǎng)管控的對象。在碳市場(chǎng)環(huán)境下，煤電項目將背上越來(lái)越沉重的碳排放負擔，降低其對風(fēng)光新能源項目的競爭力。同時(shí)，風(fēng)光新能源還可通過(guò)CCER機制直接從碳市場(chǎng)獲得經(jīng)濟效益。

 

不過(guò)，在全國碳市場(chǎng)啟動(dòng)初期，CCER的交易將暫緩實(shí)施。制定CCER具體交細則的《溫室氣體自愿減排交易管理暫行辦法》尚處于修訂之中。CCER項目的審批目前處于暫停狀態(tài)，何時(shí)重啟待定。

 

目前，國內已經(jīng)開(kāi)展的碳市場(chǎng)試點(diǎn)對于火電成本的影響還不明顯。《南方能源觀(guān)察》今年1月發(fā)表的一篇碳市場(chǎng)對電力交易的分析文章中測算，當前廣東碳市場(chǎng)成交機制和價(jià)格下，碳交易成本僅占火電機組正常發(fā)電成本的0.5%左右，基本不會(huì )對目前火電機組運行成本造成影響；如果配額比例5%、碳交易價(jià)格達到300元，將占發(fā)電成本6%左右，成為火電機組在電力市場(chǎng)報價(jià)的重要因素之一。

 

在碳市場(chǎng)探索長(cháng)達15年的歐洲，在2018年進(jìn)一步收緊碳配額之后，其碳價(jià)在過(guò)去半年數次突破30歐元的高點(diǎn)。以28歐元估算，則每兆瓦時(shí)煤電發(fā)電成本增加22歐元，這顯著(zhù)拉低了煤電的綜合競爭力。

 

碳市場(chǎng)之外，可再生能源消納保障機制是政策上對于綠電消納的另一大支持措施。中國政府2019年5月發(fā)布《關(guān)于建立健全可再生能源電力消納保障機制的通知》，于2020年開(kāi)始實(shí)施可再生能源消納保障機制。該機制包含的可再生能源電力消納責任權重指標，是目前對各地消納風(fēng)光新能源唯一具有強制性和約束力的考核指標。

 

根據上述通知，各省級能源主管部門(mén)負責本省級行政區域的消納責任權重落實(shí)，電網(wǎng)企業(yè)承擔經(jīng)營(yíng)區消納責任權重實(shí)施的組織責任。國務(wù)院能源主管部門(mén)對各省級行政區域消納責任權重完成情況進(jìn)行監測評價(jià)，對未履行消納責任權重的市場(chǎng)主體要求限期整改，將可再生能源消納量與全國能源消耗總量和強度“雙控”考核掛鉤。

 

彭博新能源財經(jīng)2020年7月發(fā)布的報告稱(chēng)，2019年，在非水電可再生能源電力消納方面，中國有15個(gè)省(區、市)未達到最低消納責任權重。2020年，預計有5到8個(gè)省(區、市)達不到非水電再生能源最低消納權重目標。

 

根據相關(guān)規定，無(wú)法實(shí)現目標的消納責任主體有兩種履約渠道：一是自愿認購可再生能源綠色電力證書(shū)（下稱(chēng)綠證）；二是向超額完成年度消納量的市場(chǎng)主體購買(mǎi)其超額完成的可再生能源電力消納量。

 

2020年是消納保障機制考核的第一年，可再生能源電力消納量的交易即將開(kāi)展。2021年1月26日，北京電力交易中心發(fā)布《北京電力交易中心可再生能源電力超額消納量交易規則（試行）》，將在近期開(kāi)展省間超額消納交易量。根據該規則，每1兆瓦時(shí)消納量產(chǎn)生一個(gè)可再生能源超額消納憑證，采用雙邊協(xié)商、集中競價(jià)、掛牌和滾動(dòng)撮合的方式進(jìn)行交易，原則上只進(jìn)行年度交易，在每年年度電量結算工作完成后的第二周開(kāi)展。此外，綠證交易結果每月同步至電力交易中心，不再重復在超額消納量市場(chǎng)中參與交易。

 

綠證的進(jìn)展則不盡如人意。綠證的推出原來(lái)希望通過(guò)市場(chǎng)交易綠證來(lái)取代部分政府補貼的壓力，出售綠證的新能源電量不再享受政府補貼電價(jià)，這也導致了綠證的價(jià)格高昂，并且越晚開(kāi)發(fā)的新能源項目綠證越便宜。更重要的是，綠證目前是自愿購買(mǎi)，并非“強制”，買(mǎi)方“用愛(ài)發(fā)電”，昂貴的綠證價(jià)格下，對于有消納考核的主體來(lái)說(shuō)，自己投資綠電、購買(mǎi)綠電或者購買(mǎi)超額的可再生能源消納量，都比買(mǎi)綠證更有動(dòng)力。

 

綠證的交易因此也并不活躍，中國的綠證自愿認購從2017年7月1日起開(kāi)展，中國綠證認購平臺的數據顯示，截至2020年1月28日，總共只有2510名認購者認購了72438個(gè)綠證（1兆瓦時(shí)新能源電量生成一個(gè)綠政）。而在歐美，在強制配額制、成熟的電力市場(chǎng)支持下，用電方與新能源發(fā)電企業(yè)長(cháng)期購電協(xié)議（PPA）越來(lái)越流行，PPA一方面確保了市場(chǎng)主體能夠以穩定的價(jià)格購買(mǎi)電力，同時(shí)滿(mǎn)足對綠色電力配額的考核要求。

 

國家能源局在2020年9月23日答復解決光伏發(fā)電補貼拖欠問(wèn)題時(shí)稱(chēng)，正在加快建設綠證和可再生能源電力超額消納量市場(chǎng)化交易的技術(shù)支持體系，將持續完善綠證交易制度，擴大其市場(chǎng)規模和交易范圍，確保兩者的有序銜接。

 

李俊峰認為，該機制目前對各地實(shí)施的壓力并不夠，各地完成當前的指標難度太小。未來(lái)應該完善該機制，縮小地區間責任權重指標差異，拓寬完成該消納權重指標的市場(chǎng)交易方式。讓各地承擔均衡的消納權重，以達到提高全國消納水平的目標。

 

落基山研究所電力部門(mén)高級咨詢(xún)師劉秉祺對《財經(jīng)》表示，可再生能源電力消納保障機制主要是制定了可再生能源消納的下限和短期目標，對長(cháng)期高速發(fā)展的引導和激勵尚不足。長(cháng)遠來(lái)看，該機制需要與其他長(cháng)效激勵政策機制有效結合，形成強有力的發(fā)展激勵和約束保障。比如，制定與2030年可再生能源發(fā)展目標以及碳中和目標相一致的發(fā)展規劃，與碳市場(chǎng)交易機制聯(lián)動(dòng)等。

 

據《財經(jīng)》記者了解，隨著(zhù)風(fēng)光新能源發(fā)展目標的提升，各地的消納責任權重指標也將相應調整。相關(guān)研究機構不愿具名的人士對《財經(jīng)》記者表示，權重指標在發(fā)揮中長(cháng)期引領(lǐng)作用的同時(shí)也會(huì )根據發(fā)展實(shí)際進(jìn)行動(dòng)態(tài)調整。按照碳達峰和碳中和的最新目標，中國可再生能源發(fā)展相比“十三五”期間將顯著(zhù)提速，2021年以后分解到各地的消納指標將會(huì )以上述目標作為重要測算邊界。

新能源挑戰電網(wǎng)穩定性

對電力系統運行而言，高比例的可再生能源正在帶來(lái)新的挑戰。

 

傳統的電力系統是一個(gè)電源隨著(zhù)負荷波動(dòng)運行的系統，而新能源加入之后，電源側不可控的隨機波動(dòng)性也增大，要求其他電源也要平抑新能源的波動(dòng)。而新能源比例越高，波動(dòng)越大，其他調節電源需要作出的調整越大。

 

此外，新能源的出力曲線(xiàn)往往與負荷曲線(xiàn)并不匹配，極端情況下甚至呈現相背的特點(diǎn)。光伏“晚峰無(wú)光”，風(fēng)電“極熱無(wú)風(fēng)”，以及冬季常見(jiàn)的陰雨寡照、靜穩霧霾和低溫冰凍天氣，往往造成新能源在冬夏用電高峰時(shí)“臨陣脫逃”。2020年8月14、15日，美國加州在高溫大負荷期間，就因晚峰時(shí)段新能源減發(fā)導致大規模停電。在國內，新能源比例較高地區多次出現發(fā)電低于預測，被迫對工業(yè)用戶(hù)實(shí)施有序用電措施。

 

此前一度引起廣泛關(guān)注的今冬湖南大范圍限電，是能源轉型和電力供應安全矛盾的典型縮影。截止2019年底，湖南清潔能源裝機容量達到2594萬(wàn)千瓦，清潔能源裝機比例達到54.8%，其中水電、風(fēng)電、光伏裝機分別為1744萬(wàn)千瓦、427萬(wàn)千瓦和344萬(wàn)千瓦，裝機比例全國第七。清潔能源電量962億度，比例51.6%，這一比例位居中東部第一，全國第四，超過(guò)一半的電量來(lái)自清潔能源。

 

湖南的電量和負荷保持高增速，此前已經(jīng)出現限電情況。在此次冬季負荷高峰矛盾進(jìn)一步爆發(fā)，湖南水電處在枯水期，風(fēng)光出力不穩定，難以頂峰支撐電網(wǎng)長(cháng)時(shí)間高負荷運行。而作為兜底的煤電在湖南生存條件艱難，由于可再生能源占比提高，湖南省內煤電利用小時(shí)數長(cháng)期在不足4000小時(shí)數的低位運行，并且逐年下降，從2018年的3885小時(shí)降低至2020年的不足3700小時(shí)，加之本省是煤炭輸入省份，原料價(jià)格較高，發(fā)電企業(yè)并無(wú)投資煤電的動(dòng)力，2016年到2019年煤電裝機容量減少了約60萬(wàn)千瓦。

 

煤電利用小時(shí)數和裝機雙雙下降，可再生能源裝機和電量提高，外送能力方面又面臨西北冬季風(fēng)光出力下降和華中地區普遍迎峰度冬供應緊張，結果是湖南最終出現嚴重的限電情況。

 

今年冬季以來(lái)，寒潮影響下電力需求激增。1月7日，國網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區域負荷達到9.6億千瓦，創(chuàng )歷史新高，其中11個(gè)省網(wǎng)負荷創(chuàng )歷史新高；1月11日，南網(wǎng)用電負荷達到1.97億千瓦，與夏季峰值相當。氣候影響下，居民負荷在峰值負荷時(shí)期占比提高，且夏季負荷與冬季負荷峰值相當，是電力系統的新特點(diǎn)。

 

另一大風(fēng)險與電力系統本身的運行技術(shù)特點(diǎn)有關(guān)。

 

對電力系統而言，必須將交流電壓的幅值、頻率以及通過(guò)輸變電設備的電流維持在限額之內，才能安全有效傳輸電能。這需要電力系統中的電源能夠為系統運行提供足夠的旋轉備用、電壓支撐和轉動(dòng)慣量，以應對各種設備故障。水火電等同步發(fā)電機性質(zhì)的電源，因轉子質(zhì)量大、慣性大，在電壓和頻率小幅波動(dòng)時(shí)可穩定運行，所以能夠可靠有效地提供上述三種輔助服務(wù)。新能源因源端獲取的能量波動(dòng)不穩、或以直流電流形式輸出，所以必須通過(guò)由電力電子器件構成的變頻器、逆變器方能并網(wǎng)運行，電力行業(yè)稱(chēng)之為“電力電子化電源”。受此技術(shù)特性影響，新能源難以向電力系統提供與其發(fā)電功率相應的旋轉備用和轉動(dòng)慣量，能夠提供的火電機組為了讓出電能消納空間，不能開(kāi)機并網(wǎng)。

 

因此，從目前的技術(shù)水平來(lái)看，未來(lái)的電力系統必然是“雙高”的，即并網(wǎng)運行的設備中新能源比例高、電力電子化比例高?！半p高”電力系統如何安全穩定運行目前還是“無(wú)人區”，全世界的電力系統運行者都還在探尋摸索。

 

最近的典型案例是英國2019年8月9日下午發(fā)生的大停電。這次停電造成了包括倫敦在內的100萬(wàn)電力用戶(hù)受到影響，事故當時(shí)新能源大發(fā)，但一起電力系統運行中常見(jiàn)的線(xiàn)路接地故障，卻在英國最大的海上風(fēng)電場(chǎng)導致大量機組變頻器因無(wú)法承受電壓波動(dòng)跳閘，功率缺失后系統頻率小幅下滑，又引發(fā)各地配電網(wǎng)的分布式光伏因逆變器耐頻性能不足、無(wú)序脫網(wǎng)，進(jìn)一步拉低系統頻率；而此時(shí)并網(wǎng)常規電源較少，無(wú)力提供足額的旋轉備用和轉動(dòng)慣量，遏制系統頻率一步步下滑，直到跌至48.9HZ，引發(fā)配電網(wǎng)中為防止系統頻率崩潰而設置的低頻減載自動(dòng)裝置動(dòng)作，切除了大量負荷，造成大面積停電，才穩住系統頻率跌勢，阻止了英國電力系統的全面崩潰。發(fā)生大停電的英國，其可再生能源裝機比例約為47%，同時(shí)具備良好調節性能的天然氣裝機比例超過(guò)40%，但調節電源充分并不意味著(zhù)能夠應對系統缺乏轉動(dòng)慣量的問(wèn)題。

 

類(lèi)似風(fēng)險在國內也有征兆。熟悉電網(wǎng)運行的專(zhuān)家對《財經(jīng)》記者指出，在東部直流電網(wǎng)輸入省份，直流輸入功率較大，發(fā)生擾動(dòng)故障時(shí)，會(huì )導致電網(wǎng)頻率突然下降，過(guò)去一般依靠火電旋轉備用來(lái)應對。在如今大量風(fēng)電、光伏接入電網(wǎng)后，發(fā)現很大的問(wèn)題就在風(fēng)電、光伏的涉網(wǎng)能力不足，在電壓、頻率發(fā)生波動(dòng)時(shí)容易脫網(wǎng)，出現類(lèi)似前述英國大停電的連鎖反應。

 

該專(zhuān)家表示，以前新能源比例小，是家里的小弟弟小妹妹的時(shí)候，性能差一點(diǎn)，火電大哥大姐可以幫你扛，現在新能源長(cháng)大了，以后還要成為主體能源，擠走了大哥大姐，就不能再撒嬌，要承擔起助力電源應負的責任和義務(wù)。

 

更高比例的新能源裝機前景下，相關(guān)的標準正在改變。2020年7月1日，新版《電力系統安全運行導則》生效，這是該導則過(guò)去19年以來(lái)的首次更新，其中對新能源明確提出了新的要求，如并網(wǎng)電源應具備一次調頻、快速調壓、調峰能力，新能源廠(chǎng)站及分布式電壓電源和頻率耐受水平原則上與常規同步機一致。

 

2020年12月，中電聯(lián)組織的國家標準GB/T 19963《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統技術(shù)規定第一部分：陸上風(fēng)電》送審稿通過(guò)審查會(huì )審查，這一標準的修訂歷經(jīng)三年博弈，一度交鋒激烈，引發(fā)風(fēng)電業(yè)界不少反對聲音。最終送審稿中，在原有版本上新增了一次調頻、慣量響應、高電壓穿越等電力系統亟需的技術(shù)要求和性能指標。

 

劉秉祺表示，一些風(fēng)電光伏比例較高的國家已通過(guò)技術(shù)改造讓電網(wǎng)更好地消納波動(dòng)能源，比如要求具備高電壓穿越能力、主動(dòng)向系統提供調頻服務(wù)、甚至提供虛擬轉動(dòng)慣量等。這些技術(shù)手段使可再生電源對電網(wǎng)系統更加友好，對建立長(cháng)期的良性系統生態(tài)是有益且必要的。雖然目前在一定程度上會(huì )影響可再生能源的經(jīng)濟性，但隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，成本將持續下降。

 

面對越來(lái)越高的新能源裝機，中電聯(lián)專(zhuān)職副理事長(cháng)王志軒在2020年底撰文提醒，實(shí)現碳中和，要謹防“灰犀?！薄昂谔禊Z”。在王志軒看來(lái)，新能源大規模應用后，兩類(lèi)風(fēng)險驟然加大。一是大概率“灰犀?！笔录L(fēng)險，指風(fēng)光波動(dòng)性、不穩定性、隨機性對電力安全穩定帶來(lái)的影響，大比例可再生的發(fā)展，導致發(fā)生大面積電力系統崩潰的概率增大；二是小概率自然現象引發(fā)能源安全大風(fēng)險的“黑天鵝”事件，指大面積、持續性長(cháng)時(shí)間的陰天、雨天、靜風(fēng)天對光伏、風(fēng)電為主體的電力系統造成重大電力斷供風(fēng)險。

 

王志軒表示，“灰犀?！憋L(fēng)險電網(wǎng)方面已有高度認知，還處在破解難題階段。而“黑天鵝”風(fēng)險常常被忽視。他提醒，不同主體，對這種風(fēng)險性質(zhì)的認識仍停留在技術(shù)層面，認為是電力系統甚至是電網(wǎng)的技術(shù)性問(wèn)題。對于大面積、長(cháng)時(shí)間天氣原因造成的新的能源電力安全風(fēng)險，僅靠電力系統、電網(wǎng)企業(yè)是不可能獨立防范的。

在不可能三角中抉擇

相比其他主要經(jīng)濟體，中國仍處在經(jīng)濟和電力需求發(fā)展時(shí)期，碳達峰和碳中和的壓力巨大。

 

生態(tài)環(huán)境部國家應對氣候變化戰略研究和國際合作中心戰略規劃部主任柴麒敏對《財經(jīng)》記者表示，中國從碳達峰到碳中和的時(shí)間只有短短30年，不到其他發(fā)達國家的一半。因此，中國的綠色低碳轉型必須是躍遷式、變革式的發(fā)展。這需要能源電力領(lǐng)域作出非常大的結構性變化，不僅是靠某些領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng )新、效率提高就可以實(shí)現。能源系統的改造將面臨一場(chǎng)大的變革，需要供給者、消費者等多方共同參與。在經(jīng)濟性成本如何分攤方面，不應是增加一毛錢(qián)、兩毛錢(qián)的概念，而是要重新組織架構，形成社會(huì )成本分攤的新模式。

 

柴麒敏說(shuō)，從目前大部分研究結論來(lái)看，在2040-2045年，中國的電力系統要實(shí)現近零碳排放，才能到2050年左右，實(shí)現整個(gè)能源系統實(shí)現近零碳排放。發(fā)電項目的設施壽命期往往在30-40年，按照這個(gè)時(shí)間尺度倒推，從現在開(kāi)始就不能再建高排放的項目了。如果要建，也要考慮做一些末端處理的措施，比如像CCUS（碳捕集利用封存技術(shù)）。

是否繼續新建煤電，是關(guān)注氣候變化領(lǐng)域的專(zhuān)家和電力領(lǐng)域專(zhuān)家激烈爭論的焦點(diǎn)，并且常常難以理解對方。

 

關(guān)注環(huán)境的專(zhuān)家一般認為，煤電建設會(huì )擠占新能源的發(fā)展空間，繼續上煤電意味著(zhù)新能源的空間變少；煤電廠(chǎng)壽期一般在30年到40年，當前新建的煤電意味著(zhù)未來(lái)很長(cháng)一段時(shí)間都會(huì )帶來(lái)碳排放，與中國減排目標相背；煤電利用小時(shí)數下降，未來(lái)也面臨投資難以回收的風(fēng)險；傳統能源企業(yè)由于自身的路徑依賴(lài)，沒(méi)有動(dòng)力投資新能源。

 

而在電力領(lǐng)域專(zhuān)家看來(lái)，反對煤電建設的觀(guān)點(diǎn)缺乏對電力系統運行基本常識的認知，只關(guān)注電量替代的競爭關(guān)系，忽略了電力瞬時(shí)平衡的特點(diǎn)。此外，煤電裝機容量的提高，更多是為了調節新能源服務(wù)，它的利用小時(shí)數仍會(huì )持續降低，因而裝機容量的提高并不一定等于煤電電量的提高和碳排放的增加。而煤電的生存困難，恰恰是現在以電量?jì)r(jià)格為主的市場(chǎng)機制，缺乏對它為電力系統提供服務(wù)的回報。他們也擔心，立刻停止煤電建設，會(huì )出現更多如湖南的限電危險。

 

一個(gè)事實(shí)是，新能源開(kāi)發(fā)的主力早已變成電力央企。在發(fā)電集團看來(lái)，火電的角色必然會(huì )發(fā)生變化。華能集團董事長(cháng)舒印彪就在內部表示，傳統火電一定是要思考如何為消納新能源服務(wù)做貢獻。

 

煤電爭議的背后，是能源的安全、廉價(jià)、綠色難以兼得的矛盾，也就是所謂的“能源不可能三角”。

 

隨著(zhù)新能源比例提高，前述電力市場(chǎng)、碳市場(chǎng)、綠證、消納交易等市場(chǎng)機制的亟待改革，某種程度上都是對轉型成本的體現，通過(guò)合理的市場(chǎng)機制來(lái)傳導轉型的真實(shí)成本。而另一方面，降低電價(jià)、降低工商業(yè)用能成本的國家政策已經(jīng)持續三年，未來(lái)價(jià)格的矛盾會(huì )更加突出。

 

也已經(jīng)有學(xué)者開(kāi)始關(guān)注探討轉型的成本和節奏問(wèn)題，中國人民大學(xué)應用經(jīng)濟學(xué)院助理教授郭伯威的研究認為，技術(shù)進(jìn)步、能源效率提升、產(chǎn)業(yè)結構調整、人力資本提升將降低減排成本。中國實(shí)現“碳中和”目標的同時(shí)要解決好經(jīng)濟增長(cháng)與碳排放之間的矛盾以及代際社會(huì )公平性的矛盾。過(guò)于激進(jìn)的減排政策不利于社會(huì )公平，并有可能給消費者帶來(lái)沉重的經(jīng)濟負擔?？紤]到當前中國消費者對高能源價(jià)格的承受力更低、代際不平等問(wèn)題突出，因此現階段不適合過(guò)于激進(jìn)的減排政策，而宜將大部分減排壓力留至后期。

 

如同光伏、風(fēng)電發(fā)電成本的快速下降支撐能源轉型一樣，技術(shù)進(jìn)步始終是求解矛盾的關(guān)鍵因素，而技術(shù)進(jìn)步的速度，離不開(kāi)合適的市場(chǎng)機制給予激勵。

 

電源結構的爭論之外，并非沒(méi)有第三種選擇。

 

清華大學(xué)電機系教授夏清表示，中國下一步的發(fā)展就是要喚醒沉睡的資源，出臺有吸引力的價(jià)格機制，讓具有強大響應能力的用戶(hù)參與峰谷差的調峰。

 

平衡問(wèn)題是電力系統的基本問(wèn)題。傳統的解決方式是“源隨荷動(dòng)”，即讓各類(lèi)具備調節能力的電源跟隨負荷的變化而變化。而高比例新能源背景下，“荷隨源動(dòng)”越來(lái)越成為趨勢。

 

虛擬電廠(chǎng)就是從負荷側著(zhù)手的一種解決方案。所謂虛擬電廠(chǎng)，是指通過(guò)智能調控系統，將用戶(hù)的負荷變成可調節的資源，以應對電力系統的平衡需求，并可以在市場(chǎng)中獲利。

 

2019年12月開(kāi)始投運的冀北虛擬電廠(chǎng)示范工程是國內首個(gè)經(jīng)國家能源局批復、以市場(chǎng)化方式運營(yíng)的虛擬電廠(chǎng)，參與京津唐地區輔助服務(wù)市場(chǎng)。該市場(chǎng)在每年11月至4月運行，應對區域內超過(guò)1700萬(wàn)風(fēng)電在冬季的填谷需求，由風(fēng)電承擔輔助服務(wù)費用。

 

冀北電力交易中心公司總經(jīng)理王宣元對《財經(jīng)》記者介紹，2019年啟動(dòng)的虛擬電廠(chǎng)接入容量是16萬(wàn)千瓦，包括蓄熱式鍋爐、智慧樓宇、可調節工商業(yè)等多種用戶(hù)，可提供的調節容量為5萬(wàn)千瓦，與發(fā)電側同臺競價(jià)，整體技術(shù)指標可以達到與傳統火電機組一樣的響應時(shí)間和響應速率，首次實(shí)現電力系統的實(shí)時(shí)閉環(huán)運行控制。

 

2020年11月，新的輔助服務(wù)市場(chǎng)開(kāi)始運行，在去年成功參與市場(chǎng)的情況下，虛擬電廠(chǎng)規模已經(jīng)擴大，可參與的調節容量達到50萬(wàn)千瓦。此外，去年虛擬電廠(chǎng)由冀北綜合能源服務(wù)公司一家來(lái)牽頭試點(diǎn)，今年提高的容量里，也有第三方和用戶(hù)來(lái)打造虛擬電廠(chǎng)參與輔助服務(wù)。

 

更重要的是，虛擬電廠(chǎng)運行的背后離不開(kāi)數字技術(shù)的支撐，王宣元介紹，虛擬電廠(chǎng)的建設利用了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云管邊端的體系，搭建虛擬電廠(chǎng)智能管控平臺，在用戶(hù)側要新增采集傳輸控制設備，未來(lái)用戶(hù)可以來(lái)開(kāi)發(fā)微應用，對用戶(hù)側做更精細的用戶(hù)畫(huà)像。

 

一個(gè)可調容量50萬(wàn)千瓦的虛擬電廠(chǎng)，幾乎意味著(zhù)減少了一個(gè)同等容量的火電機組以及電網(wǎng)配套設備投資。而這個(gè)虛擬電廠(chǎng)能夠運行的背后，一方面是當地的輔助服務(wù)市場(chǎng)機制，一方面是不可缺少的數字技術(shù)投資。

 

“能源不可能三角”是中國人民大學(xué)應用經(jīng)濟學(xué)院院長(cháng)鄭新業(yè)最先提出的概念，即很難同時(shí)確?！凹扔心茉从?、又沒(méi)有污染、價(jià)格還便宜”。中國的電價(jià)在全世界屬于最低之列，僅相當于歐盟各國平均電價(jià)的三分之一。在碳達峰、碳中和已是國家承諾，保障用能也沒(méi)有退步余地的情況下，電價(jià)上漲是中國社會(huì )必須面對的現實(shí)。

 

朱彤認為，促進(jìn)可再生能源良性發(fā)展的新體制構建問(wèn)題尚未被提上日程，技術(shù)、利益、體制問(wèn)題交織在一起，使得中國的能源轉型之路必然比歐洲國家更曲折。