近幾年，我國能源綠色低碳轉(zhuǎn)型取得的成績有目共睹，尤其是新能源裝機(jī)容量快速增長。在去年年底舉辦的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第二十八次締約方大會(COP28)上，100多國同意2030年前將全球可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量增加兩倍，有外媒評價(jià)，中國是唯一真正有望實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的大國。從數(shù)據(jù)來看，這樣的評價(jià)并不為過。2023年，全國可再生能源累計(jì)裝機(jī)容量14.5億千瓦，實(shí)現(xiàn)超越火電裝機(jī)容量的歷史性突破。其中，風(fēng)電光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)10.5億千瓦。按照2024年全國能源工作會議的年度任務(wù)，今年風(fēng)電光伏還將新增裝機(jī)容量2億千瓦。那么，全國的風(fēng)電光伏總裝機(jī)容量很有可能在2025年達(dá)到12億千瓦，意味著氣候雄心峰會上中國關(guān)于新能源裝機(jī)容量的承諾，將提前整整5年實(shí)現(xiàn)。

(來源：微信公眾號“電聯(lián)新媒”作者：章琳楹)

與之伴生的是新能源的消納問題。隨著裝機(jī)容量的增長，大規(guī)模棄風(fēng)棄光現(xiàn)象頻發(fā)，多地消納空間告急。尤其是今年，一些地區(qū)光伏消納率已逼近80%。消納紅線的高壓之下，以隔墻售電為代表的新名詞、新主體紛紛涌現(xiàn)。增量配電網(wǎng)、智能微網(wǎng)、源網(wǎng)荷儲一體化、虛擬電廠等，被廣泛評價(jià)為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要組成和解決新能源消納難的關(guān)鍵舉措。遺憾的是，上述方式殊途同歸，均是試圖通過調(diào)整局部的經(jīng)濟(jì)關(guān)系促進(jìn)新能源就近消納。而就近消納是電力系統(tǒng)的物理特性，再高效的經(jīng)濟(jì)手段也不能超越該物理規(guī)律。

“火熱”的就近消納

初期，考慮自然資源分布特點(diǎn)，我國的新能源建設(shè)以大規(guī)模、大基地項(xiàng)目為主，采用“全量上網(wǎng)”“遠(yuǎn)程送電”的消納方式。西北部的沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)，“十四五”時(shí)期規(guī)劃建設(shè)風(fēng)光基地總裝機(jī)約2億千瓦時(shí)，包括外送1.5億千瓦，“十五五”時(shí)期規(guī)劃建設(shè)風(fēng)光基地總裝機(jī)約2.55億千瓦，包括外送1.65億千瓦，同時(shí)配套建設(shè)與裝機(jī)規(guī)模相匹配的外送輸電通道。

然而，近年來技術(shù)創(chuàng)新不斷降低投資門檻，綠色電力消費(fèi)觀念逐步深入人心，新能源的發(fā)展路徑從大型集中式開始轉(zhuǎn)向戶用分布式。

拿分布式光伏來說，2023年底，我國分布式光伏新增裝機(jī)9629萬千瓦，同比增長高達(dá)88%，總裝機(jī)達(dá)253.91吉瓦。至于消納方式，小體量階段，不少分布式仍沿用“全量上網(wǎng)”這一簡單模式，隨著規(guī)模增長，大電網(wǎng)的消納壓力愈來愈大，分布式被要求回歸“自發(fā)自用、余量上網(wǎng)”的本質(zhì)，對“就近消納”的討論熱度也一路升溫。《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》明確提出，鼓勵在工業(yè)園區(qū)及周邊地區(qū)積極推進(jìn)風(fēng)電分散式開發(fā)和分布式光伏開發(fā)，推動可再生能源發(fā)電在終端直接應(yīng)用;今年4月印發(fā)的《增量配電業(yè)務(wù)配電區(qū)域劃分實(shí)施辦法》，再次提到“鼓勵以滿足可再生能源就近消納為主要目標(biāo)的增量配電業(yè)務(wù)”。

多地紛紛響應(yīng)，積極推進(jìn)本地區(qū)新能源的就近消納。安徽宿州打造皖北光伏制造特色產(chǎn)業(yè)集群，促進(jìn)光伏就地消納;山東探索激勵機(jī)制，鼓勵企業(yè)在消納困難變電站配建儲能設(shè)施，提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力;內(nèi)蒙古聚焦關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，推動一批重點(diǎn)科技示范項(xiàng)目落地生效。有專家表示，就近消納，是解決新能源發(fā)展問題最經(jīng)濟(jì)的方式，也是新能源發(fā)展的最終方向。

就近消納的現(xiàn)實(shí)

在熱議就近消納時(shí)，我們往往忽視了一個基本概念，即就近消納是電力系統(tǒng)的物理特性。燈下黑的事實(shí)，是分布式一直在就近消納，從來沒有一秒鐘例外。讓我們重溫電路課理論，以了解就近消納是如何實(shí)現(xiàn)的。基爾霍夫第一定律，又稱基爾霍夫電流定律，是電流的連續(xù)性在集總參數(shù)電路上的體現(xiàn)，其物理背景為電荷守恒。根據(jù)定律，在任何直流或交流、線性或非線性的電路中，所有進(jìn)入某節(jié)點(diǎn)的電流總和等于所有離開該節(jié)點(diǎn)的電流總和。因此，在圖1所示的電路中，節(jié)點(diǎn)N滿足I1=I2+I3。

圖 1

對于任意封閉曲線(曲面)，我們稱之為“廣義節(jié)點(diǎn)”，基爾霍夫定律同樣適用，即圖2的節(jié)點(diǎn)N滿足I1=I2+I3。假設(shè)三條支路均接入地面，功率分布關(guān)系滿足P1=P2+P3。

圖 2

上述結(jié)論推廣應(yīng)用到配電網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示。

圖 3

臺區(qū)內(nèi)的母線視為節(jié)點(diǎn)N，區(qū)內(nèi)新能源出力為流入節(jié)點(diǎn)的P1，用電負(fù)荷為流出節(jié)點(diǎn)的P2，聯(lián)絡(luò)線輸出(正)或輸入(負(fù))的功率為P3。變換等式后得P3=P1-P2，P3始終等于P1減去P2后的剩余功率。也就是說，只要附近有負(fù)荷，臺區(qū)內(nèi)新能源產(chǎn)生的電量，一定優(yōu)先用于滿足同區(qū)的負(fù)荷需求。只有當(dāng)出力大于負(fù)荷時(shí)，P3為正，超過部分電量才會“沖出”臺區(qū)，通過聯(lián)絡(luò)線送往其他臺區(qū)或更高電壓等級的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行消納。

就近消納，本質(zhì)是基于電力系統(tǒng)的物理特性實(shí)現(xiàn)的。不管是分布式新能源產(chǎn)生的電還是傳統(tǒng)火電廠產(chǎn)生的電，都是就近消納的，這一現(xiàn)象無法通過交易改變。所謂就近消納，更準(zhǔn)確來講，是基于規(guī)劃層面我們建設(shè)遠(yuǎn)端電源還是在負(fù)荷中心就近建設(shè)電源的分別，既不是交易問題也不是運(yùn)行問題。

正確看待隔墻售電

在電力體制改革縱深推進(jìn)的大背景下，以市場化手段挖掘潛力空間、提高消納水平的呼聲不斷高漲。其中，“隔墻售電”常常被認(rèn)為是消除分布式新能源消納之困的有效機(jī)制。從交易路徑來看，“隔墻售電”的分布式項(xiàng)目通過配電網(wǎng)將電能銷售給同臺區(qū)的電力用戶，而不是先低價(jià)賣給電網(wǎng)，再由用戶從電網(wǎng)高價(jià)買回，這與電能就近消納的方向一致，基于輸配電價(jià)差值的“過網(wǎng)費(fèi)”也充分體現(xiàn)了其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

但是，市場交易的實(shí)質(zhì)是利益的分配，并不能決定電能在系統(tǒng)中的物理分布。除拉專線直接輸送外，分布式項(xiàng)目產(chǎn)生的電量一旦接入配電網(wǎng)，就會自動流向周邊用戶進(jìn)行消納，無論該用戶是否與其開展直接交易。一方面，就近消納的實(shí)質(zhì)是抬高臺區(qū)的瞬時(shí)負(fù)荷，任何一種能夠激勵用戶在風(fēng)光大發(fā)時(shí)段多用電的市場機(jī)制都能促進(jìn)消納。另一方面，“隔墻售電”現(xiàn)行價(jià)格形成機(jī)制，存在交叉補(bǔ)貼、輸配電費(fèi)、系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用等分?jǐn)偛还讲缓侠淼膯栴}，“過網(wǎng)費(fèi)”的經(jīng)濟(jì)性也是免除系統(tǒng)責(zé)任享受到的“免費(fèi)午餐”。這樣看來，電力市場中的新能源消納問題，需要持續(xù)健全完善市場體系，這注定是一條漫漫亦燦燦之路，并不能夠通過簡單的“隔墻售電”來解決。

眼下，我們應(yīng)尊重客觀規(guī)律，更多關(guān)注到提升新能源預(yù)測水平、提高電力系統(tǒng)靈活性、加強(qiáng)配電網(wǎng)承載能力等“硬件配置”，尤其是通過現(xiàn)貨市場區(qū)分電力時(shí)空價(jià)值的手段，充分發(fā)揮全系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，為實(shí)現(xiàn)新能源的高效消納提供最基礎(chǔ)保障。如果在一定電價(jià)水平下，系統(tǒng)已投入了充裕的調(diào)節(jié)性電氣設(shè)備、設(shè)計(jì)了完善的現(xiàn)貨市場機(jī)制，使其調(diào)節(jié)能力完全發(fā)揮。那么，面對新能源的消納問題，我們唯一能做的，就是等待對應(yīng)時(shí)段的負(fù)荷自然增長。顯然，物理規(guī)律不會因美好的意愿而改變。

本文系《中國電力企業(yè)管理》獨(dú)家稿件。