“10年間，我國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)容量增長(zhǎng)了約100倍，光伏發(fā)電更是僅用了5年時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)容量的百倍增長(zhǎng)。當(dāng)前，新能源已成為我國(guó)第3大主力電源。未來(lái)，更高比例的光伏、風(fēng)電將源源不斷接入電網(wǎng)，新能源到底該如何充分消納?”11月13日，在2018年電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì)上，國(guó)家電網(wǎng)有限公司華東分部顧問(wèn)張啟平將新能源消納的困惑再度拋出，立刻便引起了在場(chǎng)嘉賓的共鳴。

“高比例”有多高？

中國(guó)科學(xué)院院士周孝信研究指出，綜合考慮人均負(fù)荷需求、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境要求等因素，到2030年，太陽(yáng)能、風(fēng)電等新能源裝機(jī)總量將達(dá)到28.74億千瓦。其中，風(fēng)電裝機(jī)約占63%，光伏占比將維持約17%。屆時(shí)，新能源年發(fā)電總量將達(dá)到8.94萬(wàn)億千瓦時(shí)。其中風(fēng)電發(fā)電量將在80%左右。“到2050年，新能源裝機(jī)總量將達(dá)到約52.08億千瓦，風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電的占比將分別在32%和41%左右。年發(fā)電量也將達(dá)到約12.13萬(wàn)億千瓦時(shí)，風(fēng)電電量占比將下降至52%，太陽(yáng)能發(fā)電量占比將達(dá)到27%。”

在裝機(jī)總量和發(fā)電量如此增長(zhǎng)的場(chǎng)景下，張啟平表示，新能源在整體電力裝機(jī)中的占比也將“突飛猛進(jìn)”。“基于這樣的場(chǎng)景推斷，西北地區(qū)新能源裝機(jī)占比將由2017年底的32.8%提高到2025年的44%和2030年的55%，華中、華東地區(qū)的新能源裝機(jī)占比也將由2017年底的10%左右提高到2025年的20%左右和2030年的30%左右。”

新型儲(chǔ)能不可替代靈活性電源

基于新能源占比的不斷推高，張啟平表示，大規(guī)模消納的同時(shí)要同步增加新能源裝機(jī)60%以上的靈活性調(diào)節(jié)電源，為系統(tǒng)安全運(yùn)行提供必要的頻率、電壓響應(yīng)和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、短路容量支持等輔助服務(wù)。“即便是新型的儲(chǔ)能系統(tǒng)也不能完全替代靈活性電源在保障系統(tǒng)安全上的作用。”

不僅僅是安全性，在經(jīng)濟(jì)性上，靈活性電源也有著明顯優(yōu)勢(shì)。

“光伏和風(fēng)電要成為電力系統(tǒng)中可靠的保障，必須配置至少6小時(shí)的儲(chǔ)能電站。特別是光伏電站，要滿(mǎn)足晚高峰的用電需求，如果不配備儲(chǔ)能裝置根本不能參與電力平衡。”張啟平給記者算了這樣一筆賬，以光伏發(fā)電疊加磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能的方式為例，電廠壽命按25年計(jì)算，磷酸鐵鋰電池在壽命期內(nèi)需要更換2次，電池平均儲(chǔ)能效率以80%計(jì)算，如果資本金內(nèi)部收益率要達(dá)到10%，含稅上網(wǎng)電價(jià)要達(dá)到1.5元/千瓦時(shí)。而同樣收益條件下，光熱發(fā)電的含稅電價(jià)僅需1.048元/千瓦時(shí)。

此外，張啟平也表示，煤電機(jī)組改造、集中式燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組以及抽水蓄能電站都是靈活性調(diào)節(jié)電源的重要選項(xiàng)，而當(dāng)前在相關(guān)領(lǐng)域還有大量問(wèn)題需要克服。“例如在燃煤機(jī)組靈活性改造方面，機(jī)組靈活運(yùn)行會(huì)帶來(lái)改造與運(yùn)行成本的增加。因此要確定合理的調(diào)峰深度和速度，還要建立長(zhǎng)效的輔助服務(wù)機(jī)制，確保靈活性改造有序進(jìn)行。”

通道與交易市場(chǎng)仍待完善

在系統(tǒng)靈活穩(wěn)定的前提下，外送通道的暢通堅(jiān)固同樣關(guān)乎新能源消納的質(zhì)量。國(guó)家電網(wǎng)有限公司副總經(jīng)理劉澤洪援引國(guó)際能源署的最新研究預(yù)測(cè)，在未來(lái)20年，全球的電網(wǎng)建設(shè)投資將達(dá)到7萬(wàn)億美元。“加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)是提升新能源友好并網(wǎng)能力的重要支撐。”

“目前，哈鄭線(xiàn)、酒湖線(xiàn)都面臨受端網(wǎng)架薄弱的問(wèn)題，致使線(xiàn)路運(yùn)行效率難以達(dá)到設(shè)計(jì)值。隨著新能源發(fā)電比例的增加，必須要及時(shí)消除電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)。”為此，張啟平強(qiáng)調(diào)，盡快建成華北和華中交流特高壓主網(wǎng)架才能解放已投運(yùn)特高壓線(xiàn)路的輸電能力。

與加快通道建設(shè)相比，完善電力交易市場(chǎng)的呼聲則更為強(qiáng)烈。劉澤洪指出，市場(chǎng)設(shè)計(jì)中的不合理是造成新能源棄電的重要原因。以2017年西北地區(qū)電力市場(chǎng)交易為例，統(tǒng)計(jì)顯示，2017年西北地區(qū)棄電率為21%。“若無(wú)省間交易，這一數(shù)據(jù)將在46%左右。”

為此，在電力交易市場(chǎng)健全方面，與會(huì)專(zhuān)家建議，可通過(guò)市場(chǎng)機(jī)制減少新能源間歇性出力影響，建立健全新能源對(duì)常規(guī)能源發(fā)電權(quán)的替代機(jī)制，同時(shí)豐富新能源交易品種，開(kāi)拓消納市場(chǎng)，通過(guò)市場(chǎng)手段鼓勵(lì)需求側(cè)定向消納新能源。