聚焦 | 谷峰:“十四五”電源規(guī)劃的“不可能妥協(xié)”
沖突最為激烈的兩方,一方認為以煤電為代表的傳統(tǒng)電源,應(yīng)當(dāng)“只關(guān)不建”,敢于為保護環(huán)境付出經(jīng)濟代價,這樣才能達到德國等可再生能源量占比較高國家的水平,并且完成國際義務(wù);另一方的觀點針鋒相對,明確必須提高煤電等的發(fā)展速度,否則“十四五”期間部分地區(qū)將面臨缺電或者電價大幅上升的威脅。兩種觀點持有者均堅持立場,難以互相說服,爭論大有走向“雞同鴨講”、“各說各話”的趨勢,德國等國家轉(zhuǎn)型經(jīng)驗也在不同場合被反復(fù)提及。“可再生能源+電化學(xué)儲能”大干快上觀點的持有者是沒有規(guī)劃責(zé)任的,正面與反面的意見都容易提,規(guī)劃的主導(dǎo)者則需要弄清可再生能源與傳統(tǒng)能源之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,既不能簡單地被極端環(huán)保主義綁架,又要實現(xiàn)國家能源革命的要求;既要保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行,又要實現(xiàn)“靠天吃飯”的可再生能源全額消納;既要保證“十四五”期間的電力供應(yīng),又要確保總體電價水平在經(jīng)濟發(fā)展的承受能力范圍之內(nèi)。
“既要”和“又要”是新經(jīng)濟發(fā)展階段對規(guī)劃工作的新要求,也是新經(jīng)濟發(fā)展階段對各方面的要求,與“既要”和“又要”已經(jīng)推動電力工業(yè)的運營機制從計劃體制走向電力市場一樣,當(dāng)電力工業(yè)走到了供應(yīng)有余階段,特別是以電力現(xiàn)貨市場為核心的現(xiàn)代電力市場體系已經(jīng)逐步掀開面紗,規(guī)劃工作需要與時俱進,要把規(guī)劃工作放到電力市場,特別是電力現(xiàn)貨市場的大背景下考慮,依靠新的技術(shù)手段去尋求“經(jīng)濟、可靠、清潔”的“不可能妥協(xié)”。
可再生能源與傳統(tǒng)電源的關(guān)系
在談“十四五”可再生能源與傳統(tǒng)電源容量比例之前,必須弄清可再生能源與傳統(tǒng)能源為什么會產(chǎn)生關(guān)系?產(chǎn)生的關(guān)系是什么?
問題一:大電網(wǎng)和電化學(xué)儲能是什么關(guān)系?
大電網(wǎng)和儲能技術(shù)都能夠基本解決可再生能源的波動性問題。解決的技術(shù)方案各有千秋,但是在經(jīng)濟性上,大電網(wǎng)和電化學(xué)儲能技術(shù)是競爭技術(shù)(相互替代)關(guān)系,也就是俗話說的“你死我活”關(guān)系。大電網(wǎng)通過電力市場機制調(diào)動包含負荷側(cè)在內(nèi)的各種調(diào)節(jié)資源,抵消可再生能源間歇性和季節(jié)性波動的缺點,實現(xiàn)可再生能源在能源占比中的不斷提高。儲能,特別是電化學(xué)儲能,直接通過存儲電能方式,實現(xiàn)可再生能源電能生產(chǎn)的時空轉(zhuǎn)移。大電網(wǎng)技術(shù)和電化學(xué)儲能的經(jīng)濟性非常容易比較,只要化學(xué)電芯每公斤重量能夠存儲的電能超過4千瓦時,就相當(dāng)于每公斤化學(xué)電芯能夠承載的能量超過1200克標(biāo)煤(大約2000克原煤),在經(jīng)濟性上大電網(wǎng)就沒有存在的必要,燃料輸送將變化為電芯的輸送。
目前,主流電芯技術(shù)每公斤大約能存儲經(jīng)濟性戰(zhàn)勝大電網(wǎng)技術(shù)所需能量的十分之一到二十分之一左右,毫無競爭力。從另一個角度看,現(xiàn)有主流電化學(xué)儲能技術(shù)存放一度電的成本大約為5毛錢,任何電源與之配合產(chǎn)生的上網(wǎng)價格都是我國發(fā)電綜合電價的1.5倍以上,所以在可預(yù)見的時間里,電化學(xué)儲能技術(shù)(電能量應(yīng)用)在大電網(wǎng)技術(shù)的經(jīng)濟性面前尚不構(gòu)成本質(zhì)挑戰(zhàn)。因此,可再生能源的消納,“十四五”期間必須主要依靠大電網(wǎng)技術(shù)。消納方式使可再生能源和傳統(tǒng)電源在大電網(wǎng)中發(fā)生了“緊密”的聯(lián)系。
問題二:可再生能源的大幅增長對大電網(wǎng)產(chǎn)生了什么影響?
目前到“十四五”期間,“上網(wǎng)”仍是可再生能源消納的最主要手段,雖然分布式供電已經(jīng)興起,但是“十四五”期間仍然難以作為可再生能源發(fā)展的主要方式,即使分布式供電也大多不能單獨成為一個孤立用能系統(tǒng),仍然是以并網(wǎng)分布式為主。大型電網(wǎng)正常運行的首要需求是什么呢?在“N個9”可靠性的要求下,答案會變得非常簡單:安全可靠、穩(wěn)定供應(yīng)。
不能連續(xù)穩(wěn)定供電是可再生能源與生俱來的天賦,即使建有龍頭水庫的水電,也不能擺脫來水極枯造成發(fā)電出力下降的可能。當(dāng)然,隨著可再生能源預(yù)測技術(shù)的進步,可再生能源的預(yù)測越來越準(zhǔn)確,這個問題能夠得到一定程度的解決,但是可再生能源靠天吃飯的一次動力1注定了,在現(xiàn)有的技術(shù)經(jīng)濟條件下,可再生能源預(yù)測不可能完全準(zhǔn)確,也不可能按照系統(tǒng)需要的精度和速度進行大幅調(diào)節(jié)。
與此同時,隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高,特別是我國已經(jīng)達到很高的供電可靠性,電力用戶承受停電的能力和心理預(yù)期不斷下降,換另一句話說,電力用戶不接受頻繁和長周期的意外停電。兩方面的此消彼長,造成可再生能源的運行特性確實相對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是個不友好的短板,相對電力用戶高質(zhì)量用電的期望也是個不友好的短板,大量接納存在弱點的可再生能源,而不考慮其他措施,一定會引起電力系統(tǒng)的可靠性下降,沒有煤電等傳統(tǒng)電源,電力系統(tǒng)也無法運行。因此,所謂煤電等傳統(tǒng)電源快速退出實在是“無稽之談”,但是保持或增長煤電等傳統(tǒng)電源并不意味著,負荷電量增長會由煤電等傳統(tǒng)電源分享,而實際上煤電等傳統(tǒng)電源的總發(fā)電量呈快速下降趨勢。
問題三:傳統(tǒng)電源為了大電網(wǎng)能夠更多容納可再生能源提供了什么服務(wù)?
以煤電為代表的傳統(tǒng)電源,由于一次能源(主要是煤炭)可以在廠內(nèi)存儲,運行特點就是穩(wěn)定可靠,可以隨負荷變化大幅度進行波動,實際上煤電通過提供調(diào)節(jié)服務(wù)實現(xiàn)可再生能源出力進行時空轉(zhuǎn)移方面與電化學(xué)儲能的作用是一樣的。我國金牌煤電機組已經(jīng)可以做到數(shù)年不出現(xiàn)非計劃停運,可靠性更是上了一層樓。因此,煤電機組為代表的傳統(tǒng)電源非常適合大電網(wǎng)生產(chǎn)需要,不但“自己不惹事”,還能“替別人平事”,能夠滿足大電網(wǎng)運行離不開的電壓支撐、負荷跟隨、系統(tǒng)穩(wěn)定等角色需要。
大電網(wǎng)消納風(fēng)電、光伏等可再生能源最為需要的是煤電等可調(diào)節(jié)機組提供的快速爬坡服務(wù)和容量備用服務(wù),消納水電等可再生能源最需要的是煤電等可調(diào)節(jié)機組提供的季節(jié)性容量備用2。容量備用服務(wù)容易理解,即可再生能源往往具有季節(jié)性3和波動性,在可再生能源出力不足,不能滿足用電需要的時期,需要依靠煤電等傳統(tǒng)電源提供用戶所需電能。快速爬坡服務(wù)通俗的講,是指煤電等傳統(tǒng)電源處于熱備用狀態(tài)下,能夠以較高的速度增加出力,用以填補可再生能源間歇性出力期間造成的用電缺口,也可以較高的速度減少出力,用以滿足可再生能源的突然出力增加。國外煤電等可調(diào)節(jié)機組的靈活性改造主要方向之一,就是提升可調(diào)節(jié)機組增減出力的速度,用以沖抵可再生能源突然失去(增加)出力4對系統(tǒng)的影響。實際上,可再生能源穿透率達到一定水平后,每增加一個百分點,對電力系統(tǒng)快速爬坡能力的要求都是質(zhì)的變化。在目前的技術(shù)經(jīng)濟條件下,依靠可調(diào)節(jié)機組提供快速爬坡服務(wù)是有一定物理限制的。
傳統(tǒng)電源為可再生能源提供的快速爬坡服務(wù)有物理極限,因此,通過電力現(xiàn)貨市場調(diào)動負荷側(cè)響應(yīng)大電網(wǎng)需要,成為電力市場化國家的主流努力方向,德國的“工業(yè)4.0”重要內(nèi)容就是讓負荷響應(yīng)彌補可再生能源瞬時損失的出力,替代傳統(tǒng)電源的快速爬坡。但是無論如何,傳統(tǒng)電源能夠提供的季節(jié)性容量備用是負荷響應(yīng)無法替代的,因為用戶能實現(xiàn)日以上能量移動的能力在經(jīng)濟上難以接受。
另外還要指出,大電網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)理論上可以減少備用,在同等傳統(tǒng)電源裝機容量的情形下,更加充分的利用備用,實現(xiàn)不增加傳統(tǒng)電源裝機容量而增加大電網(wǎng)消納可再生能源的目的。但是,實踐中我國主要以直流線路跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)的方式,一方面難以靈活共享兩側(cè)備用,另一方面為了保證直流的穩(wěn)定和預(yù)防直流線路失電產(chǎn)生的沖擊,送受兩端所需要的備用在一定情況下不減反增。如以交流方式聯(lián)網(wǎng)還面臨經(jīng)濟性和安全的討論。因此,實踐經(jīng)驗證明大電網(wǎng)擴大范圍達到一定規(guī)模后,持續(xù)擴大電網(wǎng)覆蓋范圍,并不一定能夠減少對傳統(tǒng)電源容量增長的要求。
從以上三個問題的答案看,傳統(tǒng)能源的發(fā)展與可再生能源的發(fā)展密切相關(guān),在讓出電量空間的前提下,是可再生能源發(fā)展最為可靠、可行的依靠力量。
確定“十四五”可再生能源
與傳統(tǒng)電源規(guī)劃容量比例的基本思路
顯然,“十四五”期間持續(xù)發(fā)展可再生能源是行業(yè)的共識。然而,可再生能源裝機容量(萬千瓦)與可再生能源消納量(萬千瓦時)沒有絕對的等比例關(guān)系,很可能存在裝機越多,棄電越多的情況。長期來看,在電力負荷持續(xù)增長的情況下,規(guī)劃中需要量化常規(guī)電源與可再生能源的配置規(guī)模。電力不可能三角,即經(jīng)濟、可靠和清潔三個目標(biāo)無法同時達到,總是需要至少一個目標(biāo)來作出犧牲。但同時,作為硬約束的可靠性不能作出犧牲,隨著負荷增長,由于風(fēng)光發(fā)電無法為系統(tǒng)提供足夠的有效容量,需要在規(guī)劃中配套常規(guī)發(fā)電電源以確保系統(tǒng)供電可靠性。因此,如果希望獲得既清潔又可靠的電能供應(yīng),就需要支付更多的成本。這是確定“十四五”可再生能源和傳統(tǒng)電源容量占比的基本出發(fā)點。
可再生能源雖然清潔以及能夠以越來越低的成本提供電能,但是其難預(yù)測、間歇性、不受控的不友好特性決定了其對電力系統(tǒng)的從規(guī)劃到運行的全時段的影響。到底一個電力系統(tǒng)能夠安全可靠地接納多少可再生能源需要從多個維度著手考慮,按照確定宏觀目標(biāo)、構(gòu)建邊界條件、量化分析影響、尋求解決方案的步驟及其迭代分析,最終確定合理可行的可再生能源及傳統(tǒng)電源的規(guī)劃。
一是確定宏觀目標(biāo)方面。可再生能源的發(fā)展目標(biāo)以及宏觀電力能源的發(fā)展目標(biāo)是未來所有配套的基礎(chǔ)。在電力系統(tǒng)規(guī)劃領(lǐng)域,可再生能源發(fā)展目標(biāo)本質(zhì)上是對電量的消納目標(biāo),單純提出可再生能源的裝機容量沒有意義。同時,針對不同省區(qū)的需求和特點,需要相應(yīng)提出諸如供電可靠性標(biāo)準(zhǔn)、碳排放上限、用戶電價上限等其他硬約束,實現(xiàn)綜合的宏觀發(fā)展目標(biāo)。
二是構(gòu)建邊界條件方面。在宏觀目標(biāo)給定的基礎(chǔ)上,需要確定研究目標(biāo)省區(qū)的資源稟賦:一次能源資源特性,包括煤、氣的未來價格預(yù)測和可獲得量,風(fēng)光資源情況等;現(xiàn)有和未來規(guī)劃常規(guī)發(fā)電機組構(gòu)成,包括核電、火電、燃機等;電網(wǎng)結(jié)構(gòu),包括輸電網(wǎng)規(guī)劃以及跨省跨區(qū)輸送通道;電力負荷,即未來負荷的增長情況以及負荷日內(nèi)、跨季節(jié)的特性。
三是量化分析影響方面。重點要解決的是基于邊界條件,是否能夠?qū)崿F(xiàn)可再生能源以及綜合電力能源的發(fā)展目標(biāo)。規(guī)模化可再生能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)有全時空的影響。在系統(tǒng)層面需要量化分析:間歇性可再生能源增加了系統(tǒng)秒至分鐘級的波動導(dǎo)致自動發(fā)電控制(AGC)需求的提升量,由于可再生能源預(yù)測誤差和波動性提高了系統(tǒng)的短時備用的需求的提升量,由于可再生能源反調(diào)峰特性導(dǎo)致的調(diào)峰需求增加量(適用于非現(xiàn)貨地區(qū)),引入可再生能源后對電力系統(tǒng)供電可靠性指標(biāo)的影響量。在市場主體層面:需要量化分析可再生能源的可消納電量,或棄風(fēng)棄光量,煤機燃機等常規(guī)電源的發(fā)電小時數(shù)的變化量,需要分析近零變動成本的可再生能源引入后的現(xiàn)貨市場價格變動。在全社會層面:如果未來存在排放目標(biāo)或構(gòu)建碳市場,則需要分析可再生能源進入后對碳排放總量以及碳價格的影響。
四是尋求解決方案方面。在量化分析影響的基礎(chǔ)上,回答如果實現(xiàn)不了可再生能源以及其他綜合發(fā)展目標(biāo),例如,消納風(fēng)光總量達不到要求或化石能源發(fā)電占比過高,僅增加風(fēng)光不增加常規(guī)機組造成供電可靠性降低等問題,則需研究應(yīng)該采用什么額外的手段向目標(biāo)方向靠近。典型地,需要增加有效裝機容量(煤機、燃機、水電)提升由于可再生能源導(dǎo)致的系統(tǒng)供電可靠性下降、增加優(yōu)質(zhì)可調(diào)節(jié)資源(可調(diào)控負荷、燃機直至電化學(xué)儲能)滿足可再生能源的爬坡、調(diào)峰調(diào)頻等需求5。更關(guān)鍵的是,選擇哪幾種技術(shù)路線及其配套裝機容量規(guī)模能夠在實現(xiàn)達到清潔和可靠供電目標(biāo)基礎(chǔ)上的全社會成本最低。構(gòu)建解決方案后,再次迭代量化分析新電源構(gòu)成下的各種影響,最終實現(xiàn)電力和能源的綜合目標(biāo),并求得相應(yīng)電價水平。
確定“十四五”可再生能源與
傳統(tǒng)電源容量比例的具體手段
確定“十四五”可再生能源與傳統(tǒng)電源容量比例,需要分地區(qū)進行可再生能源并網(wǎng)及常規(guī)電源配套研究,關(guān)鍵要考慮可再生能源時序的連續(xù)功率特性以及常規(guī)電源的協(xié)調(diào)運行,包括分鐘級、小時級、日內(nèi)、日間、季節(jié)間等。原有規(guī)劃方法中,傳統(tǒng)的以夏大、冬大的大方式的分析方法(潮流計算、靜態(tài)安全分析等),難以捕捉可再生能源的運行特性,更無法分析其對電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的影響,也不能夠考慮電價水平的約束限制。穩(wěn)態(tài)條件下,針對可再生能源與傳統(tǒng)電源容量占比確定及各類影響分析,在電力市場環(huán)境下,最合理工具是基于電力現(xiàn)貨市場的電力系統(tǒng)時序生產(chǎn)模擬,也稱為市場規(guī)劃仿真,英文通常叫做Production Cost Simulation。
市場規(guī)劃仿真是通過離線計算的手段模擬電力市場在一段時間(短至一天,長至一年)的連續(xù)運行情況。例如,仿真系統(tǒng)可以模擬某年某省的電力系統(tǒng)運行,如果以1小時為最小運行模擬間隔,則仿真系統(tǒng)會優(yōu)化計算每個小時每臺發(fā)電機組開機狀態(tài)、出力,并進行潮流計算,自動地滾動模擬全年365天/8760小時的電力系統(tǒng)運行。市場規(guī)劃仿真輸入數(shù)據(jù)包括電源數(shù)據(jù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)、負荷數(shù)據(jù)、燃料價格等。市場規(guī)劃仿真算法的核心為發(fā)電調(diào)度優(yōu)化和潮流計算,以全系統(tǒng)發(fā)電成本最小為目標(biāo),根據(jù)負荷曲線調(diào)整機組出力,滿足負荷平衡約束、機組運行約束和電網(wǎng)安全約束,以實現(xiàn)最優(yōu)的發(fā)電調(diào)度。市場規(guī)劃仿真輸出數(shù)據(jù)包括各類電源的開機狀態(tài)、出力水平、發(fā)電成本及收入狀況等。最后系統(tǒng)將計算規(guī)劃人員所關(guān)注的物理和經(jīng)濟方面的各項統(tǒng)計指標(biāo)。上述介紹可以看出市場規(guī)劃仿真和電力現(xiàn)貨市場的仿真有很多相似的地方。
在現(xiàn)貨市場中,市場規(guī)劃仿真與傳統(tǒng)生產(chǎn)模擬的主要差異包括:一是市場規(guī)劃仿真嚴格執(zhí)行市場流程,采用考慮電網(wǎng)安全約束的機組組合(SCUC)決定日前開機,采用考慮電網(wǎng)安全約束的經(jīng)濟調(diào)度(SCED)決定日內(nèi)機組出力;二是生產(chǎn)模擬對經(jīng)濟性考慮較少,市場規(guī)劃仿真會計算系統(tǒng)出清電價,特別是節(jié)點電價體系的電力市場,需要計算每個電網(wǎng)節(jié)點的電價,以用于各個市場主體的經(jīng)濟性評估;三是生產(chǎn)模擬通常僅考慮網(wǎng)源平衡,市場仿真更加重視輸電網(wǎng)運行約束的建模,包括單個輸電設(shè)備(線路和變壓器)熱穩(wěn)約束、輸電斷面約束以及其他調(diào)度機構(gòu)考慮的安全約束。
可再生能源與傳統(tǒng)電源容量占比相關(guān)的分析,應(yīng)采用市場規(guī)劃仿真計算的內(nèi)容包括:合理運行備用需求量化分析、調(diào)節(jié)需求量化分析、棄風(fēng)棄光(即可再生能源消納量量化分析)、常規(guī)機組發(fā)電量影響量化分析、現(xiàn)貨市場價格影響量化分析、排放量及碳交易影響量化分析、系統(tǒng)供電可靠性(計算LOLE、EENS等)影響量化分析、傳統(tǒng)電源的最優(yōu)規(guī)劃。
根據(jù)分析需求和基本思路,使用國產(chǎn)某市場規(guī)劃仿真系統(tǒng),以山東省可再生能源與傳統(tǒng)電源容量占比情況分析過程舉例:根據(jù)2019年山東電力系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),省內(nèi)負荷峰值約8400萬千瓦,省內(nèi)總裝機14044萬千瓦,煤電10029萬千瓦,其中直調(diào)煤電5805萬千瓦,光伏裝機約1600萬千瓦,風(fēng)電裝機約1400萬千瓦,外來電送電功率峰值約2000萬千瓦。對未來消納情況、現(xiàn)貨市場電價影響以及對電力系統(tǒng)供電可靠性影響三個方面基于市場規(guī)劃仿真進行量化分析。
仿真結(jié)果顯示,山東省只在春節(jié)低谷負荷有少量棄電,全年棄電率為0.002%,與實際執(zhí)行情況相同(側(cè)面證明了市場規(guī)劃仿真程序的準(zhǔn)確性)。在不增加火電容量及其調(diào)節(jié)能力的情況下,構(gòu)建增加風(fēng)光裝機量50%、80%和100%三個場景,市場規(guī)劃仿真系統(tǒng)計算得出以下結(jié)論。
消納情況方面:仿真計算得出棄電率分別為1.12%、3.19%和5.01%,可見山東在不增加火電容量及其調(diào)節(jié)能力的情況下,棄電率增速明顯高于風(fēng)光裝機容量增速。
在現(xiàn)貨價格方面:仿真計算出2019年山東5月現(xiàn)貨市場,日均價格為265元/兆瓦時,同時,仿真計算獲得的三種增加風(fēng)光裝機量場景下,5月現(xiàn)貨日均價格分別為235元/兆瓦時、215元/兆瓦時和203元/兆瓦時。隨風(fēng)光裝機量增加現(xiàn)貨日均價格下降較為明顯,受價格影響煤電總體發(fā)電量下降。
在供電可靠性方面:2019年基礎(chǔ)算例可靠性指標(biāo)LOLE(失負荷期望)仿真值為14.9小時,高于99%。在不增加火電容量情況下,假設(shè)負荷峰值和風(fēng)光同時增加800萬千瓦,仿真系統(tǒng)顯示系統(tǒng)可靠性下降至LOLE為1788.9小時(造成失負荷明顯增多的原因包括,負荷高峰時段風(fēng)光出力不足、風(fēng)光出力波動大同時火電爬坡速率不足、風(fēng)光日前預(yù)測值高于日內(nèi)實際出力導(dǎo)致日前開機不足)。可見山東在不增加火電容量及其調(diào)節(jié)能力的情況下,電力系統(tǒng)供電可靠性“斷崖式”下跌。
得出上述結(jié)論后,模擬配套風(fēng)光的增長增加火電容量,構(gòu)建增加200萬、400萬和600萬千瓦煤電機組場景,仿真獲得可靠性LOLE指標(biāo)分別為860.3小時、283.6小時和63.2小時。即在增加至少600萬千瓦煤機情況下,才能保證供電可靠性高于99%。可以看出,風(fēng)光的置信容量很小(通常為5%~20%),在負荷增長的情況下,需通過增加常規(guī)發(fā)電機組(視資源稟賦,比選煤機、燃機、水電等)確保系統(tǒng)整體的發(fā)電容量充裕度以及供電可靠性。必須要指出的是,算例中600萬煤電機組的容量電價將大幅抵消現(xiàn)貨價格由于風(fēng)光參與市場帶來的價格下降。
通過市場規(guī)劃仿真可以得出結(jié)論6,假如山東省“十四五”期間,風(fēng)光各增加800萬千瓦,在負荷增加800萬千瓦的情況下,相應(yīng)必須增加煤電容量600萬千瓦以上。如投資電化學(xué)儲能,也能達到相應(yīng)效果,但是考慮到在連續(xù)輸出能量約束下,電化學(xué)儲能的造價遠遠高于煤電機組,投放煤電機組仍是最為經(jīng)濟的手段。風(fēng)光裝機的增加能夠有效降低現(xiàn)貨價格,但是新增煤電機組的容量電價會抵消現(xiàn)貨價格降低幅度,用戶的感受則是電價呈上升態(tài)勢。
展望“十四五”規(guī)劃
通過上述分析,為保證“十四五”可再生能源和傳統(tǒng)電源容量比例確定的科學(xué)性,在國內(nèi)供需普遍較為寬松和市場建設(shè)進程加快的背景下,展望“十四五”規(guī)劃工作,建議注意以下三方面內(nèi)容:
一是不能盲目制定全國性可再生能源的消納目標(biāo),需要較為準(zhǔn)確的量化分析。規(guī)劃工作必須考慮經(jīng)濟、可靠、清潔的不可能三角,“不惜代價”、“人定勝天”、“建起來再說”的思維方式,必須在可再生能源消納目標(biāo)的制定過程中得到徹底的摒棄。規(guī)劃工作要更加注重定量分析,而非定性決策。“決策拍腦袋、保證拍胸脯、出事拍屁股”的做法不但會讓規(guī)劃成為“鬼話”,還會給我國的電力工業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。在學(xué)習(xí)對象選擇過程中,要重視謀全局,而非謀一隅,“人云亦云”、“抓個榜樣就照搬”的方式不可取。例如對于歐洲經(jīng)驗的學(xué)習(xí),要更多地看歐盟28國,而非德國一隅,因為歐洲聯(lián)網(wǎng)電力交換頻繁,且歐洲電力現(xiàn)貨市場進展迅速,德國就有大量的交流線路與鄰國相連,德國的高消納率案例本質(zhì)上與我國云南、青海的高消納率非常近似,可以作為部分省份的參考,而不足以作為全國性的學(xué)習(xí)榜樣。
二是為達成消納目標(biāo),需要研究配套容量資源和靈活性調(diào)節(jié)資源。可再生能源轉(zhuǎn)型,并不需要歧視某一類型機組,更不能忌諱繼續(xù)發(fā)展煤電。煤電機組的利用小時數(shù)應(yīng)當(dāng)繼續(xù)下降,但是煤電機組的裝機容量持續(xù)發(fā)展是非常現(xiàn)實的。可再生能源轉(zhuǎn)型的“模范生”歐盟28國近十年來風(fēng)電、光伏的裝機容量增長在兩倍以上,但是在歐盟總用電量呈持續(xù)下降趨勢的背景下,所謂的基荷機組(大部分為傳統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源)總裝機容量并未發(fā)生大的改變。德國雖然在去煤化的路上走得很快,但是其鄰國波蘭卻在波德邊境線附近投產(chǎn)很多煤電機組,用戶是誰自然也不言而喻了,結(jié)論到底是德國去煤還是德國煤電異地“上大壓小”還有待商榷。遑論與歐盟28國不同,我國負荷還在較快增長通道當(dāng)中,可靠性方面相對歐盟更加需要增加傳統(tǒng)電源來保障。
三是隨著現(xiàn)貨市場的普及,市場仿真將成為主要的分析手段。世界上進行能源轉(zhuǎn)型的主要經(jīng)濟體,大部分完成了電力工業(yè)市場化過程,而后進行能源的清潔化轉(zhuǎn)型,我國與之情況不同,是市場化與用能清潔化并行。我國困難更多、任務(wù)更重的同時有希望效率更高,兩件事都辦好的關(guān)鍵就是清潔化要以市場化為基礎(chǔ)條件。“十三五”拉開了我國電力市場化的大幕,特別是電力現(xiàn)貨市場開始掀開面紗,可以預(yù)見“十四五”是我國電力現(xiàn)貨市場建設(shè)普及的五年,因此,“十四五”電力規(guī)劃,應(yīng)當(dāng)主動將思維轉(zhuǎn)向基于電力現(xiàn)貨市場的規(guī)劃方式,將市場仿真作為規(guī)劃的基本量化手段,培育國產(chǎn)市場仿真規(guī)劃軟件企業(yè),培養(yǎng)熟悉市場仿真規(guī)劃的人才隊伍。
“十四五”將是我國電力市場建設(shè)蓬勃發(fā)展的五年,將對我國電力工業(yè)的規(guī)劃、運營、價格產(chǎn)生天翻地覆的影響。可再生能源與傳統(tǒng)電源的容量占比只是其中一個小問題,電力市場優(yōu)化的紅利量級遠遠達不到科學(xué)規(guī)劃可能產(chǎn)生的紅利。“十四五”電力規(guī)劃任重道遠,愿與電力現(xiàn)貨市場攜手登程!
注1:季節(jié)性、波動性、間歇性。
注2:擁有多年調(diào)節(jié)水庫的水電站需要的是來水極枯年的容量備用。
注3:水電分為枯期和汛期,風(fēng)電有大風(fēng)期和小風(fēng)期。
注4:無論可再生能源預(yù)測技術(shù)如何進步,可再生能源出力預(yù)測的精度也不會是百分之百。
注5:此處提到的電化學(xué)儲能應(yīng)用指功率型應(yīng)用,而非能量存儲型應(yīng)用。
注6:本算例僅依靠公開部分數(shù)據(jù)設(shè)置邊界條件,僅為說明市場規(guī)劃仿真手段的有效性,并不能代替山東的規(guī)劃結(jié)論。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2020年5期,作者系本刊特約撰稿人
責(zé)任編輯:張桂庭
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