2021年是“十四五”開局之年，中國的新能源產(chǎn)業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展空間。習(xí)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(dá)到峰值、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，以及2030年非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到25%、風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)達(dá)到12億千瓦以上的新目標(biāo)。
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(xiàn)力度。對中國而言，改變以煤炭為主的高碳能源、電力結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向清潔能源為主的低碳能源結(jié)構(gòu)，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(guī)模上已經(jīng)領(lǐng)跑全球的中國新能源產(chǎn)業(yè)，還將迎來更快速的增長。
風(fēng)電、光伏產(chǎn)業(yè)對未來十年年均新增裝機(jī)規(guī)模預(yù)測分別為5000萬-6000萬千瓦和7000萬-9000萬千瓦。這一預(yù)測下，屆時(shí)新能源裝機(jī)規(guī)模將大大超過12億千瓦的國家承諾下限，達(dá)到17億千瓦以上。增速也將顯著超過“十三五”時(shí)期。過去5年，風(fēng)電年均新增約3000萬千瓦（其中2020年新增超過7000萬千瓦），光伏年均新增約5000萬千瓦。即便是第三方機(jī)構(gòu)，給出的風(fēng)光合計(jì)年均裝機(jī)預(yù)測也普遍達(dá)到1億千瓦以上。
資本市場已經(jīng)提前開始狂歡，由于有著更積極的規(guī)模增長預(yù)期，光伏概念標(biāo)的在過去半年市值大漲。2021年1月29日收盤，光伏上游龍頭企業(yè)隆基股份（601012.SH）市值4057億元，超過煤炭巨頭中國神華（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）
氣氛一片樂觀，但前路并不平坦。
新的挑戰(zhàn)主要并不在于新能源的發(fā)展規(guī)模，相反，2030年裝機(jī)規(guī)模顯著超過國家承諾的12億千瓦下限已是共識(shí)。挑戰(zhàn)在于，現(xiàn)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，確保“碳達(dá)峰、碳中和”的大目標(biāo)。
中國同時(shí)迎來了能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、電力體制改革、電力供需變化，中國也是全球主要經(jīng)濟(jì)體中唯一一個(gè)電力需求仍有顯著增長的大國。毫無疑問，未來風(fēng)光等新能源將從配角上升為主角，這給傳統(tǒng)電力系統(tǒng)帶來了從技術(shù)、成本、市場、安全等多方面的挑戰(zhàn)，如果后者無法應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，前者的發(fā)展也將后繼無力。
2020年末，個(gè)別省份重新出現(xiàn)限電，限電最為嚴(yán)重的湖南，可再生能源比例也位居國內(nèi)前列，這是能源綠色轉(zhuǎn)型面臨的典型困難。如何應(yīng)對高比例新能源帶來的新問題，兼顧能源轉(zhuǎn)型和能源安全，矛盾已經(jīng)無法回避。
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、碳市場、綠證等多種市場化的制度設(shè)計(jì)需要協(xié)同并進(jìn)，為新能源大發(fā)展打下體制基礎(chǔ)。
國家應(yīng)對氣候變化戰(zhàn)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)不要著急實(shí)現(xiàn)超快速的發(fā)展，“十四五”的核心任務(wù)是解決機(jī)制問題。構(gòu)建清潔、低碳、高效的能源體系，各界必須對這個(gè)目標(biāo)達(dá)成共識(shí)，才能制訂相關(guān)的技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、價(jià)格、市場等方面的政策。同時(shí)，新能源也要擺脫多年單兵突進(jìn)帶來的慣性，建立系統(tǒng)性思維模式，自覺融入能源系統(tǒng)，為“十四五”之后的大發(fā)展做好準(zhǔn)備。
“中國能否成功實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型，關(guān)鍵就在‘十四五’?！敝袊鐣?huì)科學(xué)院工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所能源經(jīng)濟(jì)室主任朱彤對《財(cái)經(jīng)》記者說，當(dāng)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(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)院院長鄭新業(yè)有一個(gè)廣為流傳“能源不可能三角”模型，即很難同時(shí)確保“既有能源用、又沒有污染、價(jià)格還便宜”。體制機(jī)制改革的背后，是決策者對能源三角優(yōu)先級(jí)的考量，碳達(dá)峰、碳中和已是國家承諾，能源安全也沒有退步余地，能源價(jià)格勢必面臨更多的變量。
風(fēng)光電消納隱憂
棄風(fēng)棄光一度是困擾中國新能源發(fā)展的關(guān)鍵問題，2016年前后，部分省份棄風(fēng)率一度超過30%，2017年之后雖然迅速緩解，但在未來更高比例的新能源裝機(jī)下，消納隱憂依然揮之不去。
國家能源局下屬研究機(jī)構(gòu)中電能源情報(bào)研究中心發(fā)布的《能源發(fā)展回顧與展望（2020）》報(bào)告稱，未來五年，中國風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源裝機(jī)占比將由五分之一提升至三分之一，發(fā)電量占比邁過10%。屆時(shí)，電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力將嚴(yán)重不足，負(fù)荷尖峰化加劇，消納能力將成為新能源開發(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任育之對光伏企業(yè)界人士表示，隨著光伏發(fā)電未來大規(guī)模高比例地接入電網(wǎng)，消納將變得越來越困難?！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)界已開始對此憂慮。全球最大的光伏組件企業(yè)晶科能源(JKS.US)副總裁錢晶對《財(cái)經(jīng)》記者表示，十四五前期，產(chǎn)業(yè)鏈的供應(yīng)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(xù)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)。在過往的電力體制下，電網(wǎng)公司是電力統(tǒng)購統(tǒng)銷的主體，因而也承擔(dān)了新能源的消納責(zé)任。消納問題本質(zhì)上是匹配供需，最終消納新能源的仍是電力用戶，中國電力需求的增長也是消納問題轉(zhuǎn)好的重要原因。
面向“十四五”及更遠(yuǎn)的未來，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(wěn)定的波動(dòng)性電源，需要其他電源配合新能源的波動(dòng)來維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。而電力系統(tǒng)中靈活性電源的比例偏低、以及缺乏相應(yīng)的市場機(jī)制，是當(dāng)前應(yīng)對消納亟需解決的結(jié)構(gòu)性問題。
回顧《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，風(fēng)電、光伏實(shí)際裝機(jī)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)超過當(dāng)初規(guī)劃的2.1億和1.1億千瓦目標(biāo)，分別達(dá)到2.8億和2.5億千瓦。而靈活性電源方面，規(guī)劃“三北”地區(qū)靈活性改造約1.33億千瓦，純凝機(jī)組改造約8200萬千瓦，抽蓄電站裝機(jī)達(dá)到4000萬千瓦，氣電裝機(jī)達(dá)到1.1億千瓦。最終抽蓄電站裝機(jī)約為3000萬千瓦，氣電裝機(jī)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(qū)完成5078萬千瓦，僅占規(guī)劃目標(biāo)的24%。
新能源發(fā)展遠(yuǎn)超預(yù)期，而靈活性電源發(fā)展卻明顯低于規(guī)劃。“十三五”期間尚且通過外送通道建設(shè)、電力需求增長和推動(dòng)新能源參與市場化交易來幫助消納，但這一結(jié)構(gòu)性問題正日益突出。
中電聯(lián)2019年12月發(fā)布的《煤電機(jī)組靈活性運(yùn)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(qū)，風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)分別占全國的72%、61%，但靈活調(diào)節(jié)電源還不足3%。
靈活電源此前主要包括抽水蓄能和燃?xì)獍l(fā)電兩類，煤電則在近幾年逐漸成為了輔助新能源調(diào)峰的主要靈活電源。中電聯(lián)上述報(bào)告稱，煤電靈活性改造技術(shù)成熟，經(jīng)濟(jì)合理，是提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的現(xiàn)實(shí)選擇。煤電靈活性改造，單位千瓦調(diào)峰容量成本約在500元—1500元之間，低于抽水蓄能、氣電、儲(chǔ)能電站等其他系統(tǒng)調(diào)節(jié)電源。
靈活性電源的回報(bào)機(jī)制缺乏，是建設(shè)速度滯后的原因。目前大部分地區(qū)靈活性電源調(diào)峰僅獲得少量輔助服務(wù)的補(bǔ)貼或補(bǔ)償，缺乏可持續(xù)發(fā)展的商業(yè)模式。中電聯(lián)上述報(bào)告顯示，中國輔助服務(wù)補(bǔ)償水平偏低，2018年，全國輔助服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)用占上網(wǎng)電費(fèi)總額的0.83%，遠(yuǎn)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(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型研討會(huì)上，華北電力大學(xué)教授袁家海表示，如果當(dāng)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(diào)峰這項(xiàng)輔助服務(wù)是電力系統(tǒng)的公共產(chǎn)品，成本應(yīng)傳導(dǎo)到電力用戶，其價(jià)格機(jī)制應(yīng)該向市場化并軌。
不僅風(fēng)光大基地面臨消納隱憂，分布式項(xiàng)目亦面臨同樣的困擾。不愿具名的龍頭民營光伏電站運(yùn)營商對《財(cái)經(jīng)》記者表示，“十四五”時(shí)期，開發(fā)光伏電站所需的空間和電網(wǎng)消納指標(biāo)將越來越緊張。工商業(yè)分布式電站可以實(shí)現(xiàn)就地消納，但如果沒有電網(wǎng)側(cè)改革的持續(xù)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(xiàng)目所發(fā)電量不僅自用，還能在其附近地區(qū)進(jìn)行市場化交易。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配電網(wǎng)將電力直接銷售給周邊用戶。但直到2020年1月初，首個(gè)隔墻售電項(xiàng)目才在江蘇落地。
對此，電價(jià)專家、中國人民大學(xué)兼職教授侯守禮對《財(cái)經(jīng)》記者分析，高電壓等級(jí)的輸電成本低，低電壓等級(jí)的配電成本高，輸電電價(jià)與配電電價(jià)應(yīng)有明顯差異。目前兩者的價(jià)格雖已有所調(diào)整，但差異仍然不夠明顯。未來應(yīng)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(qū)域內(nèi)的自平衡機(jī)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(guī)劃專家委員會(huì)副組長周大地認(rèn)為，這其實(shí)是市場政策的問題。目前沒有對電網(wǎng)消納新能源的激勵(lì)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)公司自己說了算。目前的調(diào)度模式和經(jīng)濟(jì)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(xiàn)在都需要轉(zhuǎn)變思路，主動(dòng)適應(yīng)高比例新能源發(fā)電時(shí)代的到來。
新能源仍然昂貴
過去十年，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(cái)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(dāng)前分別下降50%和70%，達(dá)到0.20元/千瓦時(shí)和0.13元/千瓦時(shí)的水平。
遠(yuǎn)景能源高級(jí)副總裁田慶軍對《財(cái)經(jīng)》記者說，“十四五”期間預(yù)計(jì)每臺(tái)風(fēng)機(jī)的發(fā)電量可提升30%，風(fēng)電場的建設(shè)成本可下降30%，再加上良好的運(yùn)維和風(fēng)機(jī)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(qū)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(jù)國際能源咨詢公司伍德麥肯茲近期發(fā)布的報(bào)告，未來十年，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(fèi)用，煤電成本將高出10%—15%。
資料來源：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(dāng)前的機(jī)制設(shè)計(jì)中，新能源的消納成本還難以有效傳導(dǎo)出去，這是面向“十四五”新能源發(fā)展亟需解決的問題之一。
國家電網(wǎng)能源研究院研究員張晉芳對《財(cái)經(jīng)》記者表示，過去十年新能源發(fā)電成本快速下降，為實(shí)現(xiàn)“十四五”風(fēng)電、光伏等補(bǔ)貼退出，全面進(jìn)入“平價(jià)上網(wǎng)”時(shí)代提供了強(qiáng)有力的支撐。但新能源出力的隨機(jī)性和波動(dòng)性，對電力系統(tǒng)也在影響持續(xù)加深，使得系統(tǒng)需要同時(shí)應(yīng)對來自電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)的“雙重”波動(dòng)，將為消納新能源付出更多的系統(tǒng)成本。相關(guān)研究表明，新能源電量滲透率超過10%到15%之后，系統(tǒng)成本將會(huì)呈現(xiàn)快速增加趨勢。
張晉芳表示，結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究,從電力系統(tǒng)系統(tǒng)角度評(píng)估新能源利用成本，包括新能源場站成本和系統(tǒng)成本兩部分，其中系統(tǒng)成本包括靈活性電源投資/改造成本、系統(tǒng)調(diào)節(jié)運(yùn)行成本、大電網(wǎng)擴(kuò)展及補(bǔ)強(qiáng)投資、接網(wǎng)及配網(wǎng)投資等4類。未來隨著新能源裝機(jī)和發(fā)電量增加，系統(tǒng)成本各項(xiàng)組成部分將持續(xù)保持?jǐn)U大趨勢，其中調(diào)節(jié)運(yùn)行成本增幅最大。而調(diào)節(jié)運(yùn)行成本主要由系統(tǒng)內(nèi)的其他可調(diào)節(jié)型電源予以承擔(dān)，包括因平衡新能源波動(dòng)增加的火電深度調(diào)峰運(yùn)行成本和抽蓄、電化學(xué)儲(chǔ)能等運(yùn)行成本。
一位發(fā)電集團(tuán)人士對《財(cái)經(jīng)》記者直言，一些制造企業(yè)為了炒概念，只強(qiáng)調(diào)上網(wǎng)電價(jià)的成本，給公眾造成很不好的預(yù)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(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)院副教授宋楓總結(jié)，新能源的出力特性和負(fù)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(dǎo)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(shè)成本，這些成本加上額外的系統(tǒng)性成本，構(gòu)成了新能源的消納成本。
消納成本很可能導(dǎo)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(bào)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(yàn)均表明，新能源全系統(tǒng)消納成本隨滲透率提升而增加；估算結(jié)果表明，若中國2030年達(dá)到20%-30%的風(fēng)光滲透率，可能帶來全社會(huì)度電成本增加0.031-0.059元。宋楓還對《財(cái)經(jīng)》記者強(qiáng)調(diào)，新能源消納成本估算很重要，結(jié)果也會(huì)受到方法、假設(shè)、參數(shù)不同的影響，希望有更多相關(guān)研究來互相參考。
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(qū)，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，新能源發(fā)電成本的下降速度能否快過系統(tǒng)成本上升的速度，將決定新能源利用成本能否繼續(xù)下降，這一點(diǎn)并不樂觀。
張晉芳表示，從電力系統(tǒng)總體發(fā)展來看，預(yù)計(jì)在“十四五”、“十五五”期間，新能源場站成本減少量不能完全對沖系統(tǒng)成本增加量，新能源“平價(jià)”利用面臨挑戰(zhàn)，但合理控制發(fā)展節(jié)奏，將有利于緩減新能源利用成本上升。同時(shí)也需要通過市場競爭機(jī)制，推動(dòng)全社會(huì)共擔(dān)綠色發(fā)展成本。
多位受訪的專家都談到，新能源的消納成本要有傳導(dǎo)出去的機(jī)制。中電聯(lián)專職副理事長王志軒撰文表示，對與電網(wǎng)連接的電源來講，只計(jì)算發(fā)電端的電量成本并以此衡量是否“平價(jià)”，無法估計(jì)電力轉(zhuǎn)型成本和艱難程度，也不利于防范電力轉(zhuǎn)型中的風(fēng)險(xiǎn)。沒有將電能全成本傳導(dǎo)到用戶，不利于用戶認(rèn)識(shí)低碳發(fā)展的艱巨性，不利于強(qiáng)化節(jié)能意識(shí)，也會(huì)間接影響到碳價(jià)格，進(jìn)而影響到碳市場的正常運(yùn)行。
中國各電源平準(zhǔn)化發(fā)電成本 (US$/MWh)
全球風(fēng)電、光伏基準(zhǔn)度電成本
如何參與電力市場？新能源最大的挑戰(zhàn)
無論是靈活性電源改造不及預(yù)期，還是消納成本難以傳導(dǎo)，亦或是輔助服務(wù)缺乏合理的回報(bào)機(jī)制，深析原因，都聚焦在缺乏市場機(jī)制上。
當(dāng)前已經(jīng)有少量新能源電量參與交易，以西北地區(qū)新能源裝機(jī)容量比較高、消納困難的省份為主。這些地區(qū)的地方政府會(huì)限定保障利用小時(shí)或者電量，保障內(nèi)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競爭消納，其電價(jià)一般低于補(bǔ)貼的標(biāo)桿電價(jià)。
陜西省發(fā)改委在今年1月出臺(tái)的《陜西省2021年新能源發(fā)電企業(yè)參與市場化交易方案》，2021年風(fēng)電、光伏保障利用小時(shí)數(shù)分別為1700小時(shí)和1250小時(shí)，超出部分進(jìn)入市場，市場化的新能源電量約占15%。而新能源裝機(jī)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。甘肅一年新能源的發(fā)電量超過380億度，超過60%的新能源電力進(jìn)入市場。
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(qū)外送省間交易，通過雙邊協(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，以中長期為主，也包含現(xiàn)貨市場交易；其二是在省內(nèi)交易平臺(tái)上的電力交易，同樣以中長期為主，開展現(xiàn)貨試點(diǎn)的省份也有現(xiàn)貨交易；其三是與火電及其他電源進(jìn)行的發(fā)電權(quán)交易，通過與火電企業(yè)協(xié)商，將火電企業(yè)的發(fā)電權(quán)置換給新能源，二者協(xié)商分?jǐn)傠妰r(jià)收益。
電網(wǎng)公司在市場交易中扮演了重要角色。無論是省間市場，還是省內(nèi)現(xiàn)貨試點(diǎn)，省級(jí)電網(wǎng)公司常常是唯一的買方，承擔(dān)了可觀的新能源消納責(zé)任和維持電價(jià)水平責(zé)任，以省電網(wǎng)公司為主體參與市場購電，當(dāng)前有一定的合理性，但未來推動(dòng)新能源企業(yè)和用戶直接交易是大勢所趨，也需要更周全的市場設(shè)計(jì)。
在新能源比例越來越高的情況下，跨省的電力交易也越來越頻繁，緩解了新能源比例較高地區(qū)的消納壓力。北京交易中心披露的數(shù)據(jù)顯示，2020年1至11月，已經(jīng)組織571筆省間市場化交易，新能源省間交易電量839億千瓦時(shí)，同比增長3.5%。
進(jìn)入市場的新能源也依然享受補(bǔ)貼。2020年10月，財(cái)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》有關(guān)事項(xiàng)的補(bǔ)充通知”，其中明確了對存量項(xiàng)目各類資源區(qū)風(fēng)電、光伏全生命周期的補(bǔ)貼小時(shí)數(shù)上限，并明確其補(bǔ)貼額度為標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)與燃煤上網(wǎng)基準(zhǔn)價(jià)的差額。
華能集團(tuán)新能源部主任李來龍對《財(cái)經(jīng)》記者表示，這一政策雖然對發(fā)電集團(tuán)減了一部分利，但減量并不大，并且解決了原來超裝的矛盾，總體很合理。
這樣的機(jī)制下，新能源進(jìn)入市場呈現(xiàn)“價(jià)補(bǔ)分離”的特點(diǎn)。度電補(bǔ)貼按照批復(fù)電價(jià)與燃煤基準(zhǔn)價(jià)的差額來確定，保證了存量新能源的基本收益，同時(shí)參與市場競爭，形成價(jià)格信號(hào)。
對新能源而言，盡管補(bǔ)貼還未徹底消失，但進(jìn)一步的市場化意味著投資更大的不確定性。2020年，中國風(fēng)電新增裝機(jī)達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的7167萬千瓦，幾乎接近此前四年的總和，這一方面體現(xiàn)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(bǔ)貼的末班車。
“十四五新能源最大的風(fēng)險(xiǎn)就是如何參與市場，市場是最大的不確定因素”，李來龍對《財(cái)經(jīng)》記者感嘆。他表示，此前高補(bǔ)貼時(shí)期，一般在補(bǔ)貼周期末段投產(chǎn)的項(xiàng)目收益率較好，降價(jià)后新補(bǔ)貼周期頭段的項(xiàng)目相對差一些?！笆奈濉逼陂g要看市場政策如何制定，整體上投資回報(bào)會(huì)在合理水平，明顯高的項(xiàng)目肯定會(huì)越來越少。
任育之表示，光伏參與電力市場與煤電等傳統(tǒng)能源公開競爭，目前還存在較大難度。但業(yè)界必須要清醒的認(rèn)識(shí)到，隨著電力市場改革的不斷深入，光伏風(fēng)電等新能源必將逐步參與市場，這是大勢所趨。如何成功參與電力市場，是“十四五”期間各方必須要共同研究和破解的問題。
隨著電改進(jìn)一步推進(jìn)，現(xiàn)貨市場試點(diǎn)將從8個(gè)省份逐步推開到全國，參與市場的電量也將進(jìn)一步提高。綜合發(fā)電、電網(wǎng)多位熟悉交易、市場的專家觀點(diǎn)來看，中長期與現(xiàn)貨市場的銜接機(jī)制，已經(jīng)是當(dāng)前電力市場改革亟需考慮的問題，對新能源來說，由于其波動(dòng)性高和可預(yù)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(xù)通過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(lì)交易主體分時(shí)段簽訂電量電價(jià)，即帶曲線簽訂合同。
已經(jīng)進(jìn)入市場的新能源也將同樣受此約束，其年度電量簽訂尚可滿足比例要求，但由于新能源自身的波動(dòng)性和預(yù)測精度低，帶曲線簽訂中長期合同完全沒有可能執(zhí)行。中長期合同電量曲線如何通過市場化方式形成，是新能源進(jìn)入市場要面臨的新問題。
一位相關(guān)專家對《財(cái)經(jīng)》記者表示，目前新能源出力的預(yù)測精度比較低，以單日96點(diǎn)分時(shí)段曲線的預(yù)測精度來看，新能源日前單點(diǎn)預(yù)測精度不到40%，而日內(nèi)提前一兩小時(shí)預(yù)測精度可以達(dá)到80%以上。這也就意味著對新能源而言，參與日內(nèi)市場是最合適的，因此，交易機(jī)構(gòu)交易品種的建設(shè)要跟上，建立連續(xù)開市的交易機(jī)制。這樣年度的合約在執(zhí)行過程中，如果發(fā)電能力超出了，可以在短期現(xiàn)貨市場迅速尋找買家，如果發(fā)電能力不足，可以把合同賣給其他電廠。
有相關(guān)專家認(rèn)為，將來交易中心的中長期交易應(yīng)該不只有年度、月度的形式，中長期交易也會(huì)連續(xù)長期開放，這樣市場主體可以不停的在中長期市場中買賣合同。通過這種滾動(dòng)的買賣，越逼近日前就越能知道預(yù)測曲線，最終通過交易形成曲線。
大唐甘肅公司趙克斌在《南方能源觀察》上撰文總結(jié)甘肅的現(xiàn)貨市場試點(diǎn)時(shí)提到，甘肅的現(xiàn)貨實(shí)踐讓新能源企業(yè)非常清楚地意識(shí)到兩個(gè)問題：一是中長期曲線分解至關(guān)重要；二是新能源功率預(yù)測準(zhǔn)確性非常重要。如果有問題，那一定是新能源功率預(yù)測不準(zhǔn)的問題；如果還有問題，那一定是中長期電量曲線分解的問題。由于日前預(yù)測不準(zhǔn)，日內(nèi)出現(xiàn)風(fēng)小或者無風(fēng)的情況，導(dǎo)致新能源日發(fā)電出現(xiàn)負(fù)收入的現(xiàn)象，在甘肅的現(xiàn)貨實(shí)踐中已經(jīng)屢見不鮮。
除了中長期電量曲線如何形成，一位熟悉市場交易的專家對《財(cái)經(jīng)》記者總結(jié)，隨著高比例可再生能源進(jìn)入市場，未來市場機(jī)制還有幾個(gè)關(guān)鍵問題需要考慮。
其一是價(jià)格波動(dòng)。當(dāng)前試點(diǎn)的8個(gè)現(xiàn)貨市場都對價(jià)格波動(dòng)設(shè)定了上下限，而現(xiàn)貨市場一般采用邊際成本出清統(tǒng)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(xiàn)貨市場價(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，市場實(shí)際不能給出正確的價(jià)格信號(hào)。未來需要完善市場機(jī)制，允許更大的波動(dòng)。
其次，要增加輔助服務(wù)交易品種。當(dāng)前的輔助服務(wù)主要是以備用和調(diào)頻為主。未來新能源比例提高之后，要根據(jù)新能源的特點(diǎn)增加如快速爬坡、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等交易品種。比如在新能源裝機(jī)比例較高的美國加州，其輔助服務(wù)市場就設(shè)置了靈活爬坡產(chǎn)品。
第三，需要加快全國市場建設(shè)。隨著新能源比例提高，必須擴(kuò)大市場范圍，并且不僅僅是全國范圍的中長期市場，而是需要像歐洲一樣，將各省市場耦合，可以通過市場靈活引導(dǎo)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(xì)的市場機(jī)制設(shè)計(jì)，如何做到全國市場和省市場的銜接。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)問題還不突出，但比例越來越高之后，這個(gè)問題會(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(nèi)進(jìn)行配置。電力市場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(tǒng)一的電力市場。不管是中長期還是現(xiàn)貨，市場交易機(jī)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(cè)、儲(chǔ)能等放在一起，構(gòu)建更靈活的交易系統(tǒng)。
盡管當(dāng)前市場建設(shè)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題。但接受《財(cái)經(jīng)》記者采訪的多位市場相關(guān)人士都認(rèn)為，現(xiàn)貨市場試點(diǎn)的確讓企業(yè)明顯感受到市場引導(dǎo)價(jià)格發(fā)現(xiàn)機(jī)制，尤其是對電力產(chǎn)品，市場能夠體現(xiàn)季節(jié)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”。
從長遠(yuǎn)來看，完全市場化交易的電力市場更有利于風(fēng)光新能源的發(fā)展。朱彤表示，電力現(xiàn)貨市場的競價(jià)規(guī)則是邊際成本定價(jià)，而風(fēng)、光發(fā)電的邊際成本是零，未來其一定是優(yōu)先上網(wǎng)。因此，加快統(tǒng)一的電力現(xiàn)貨市場和電力輔助服務(wù)市場建設(shè)，是可再生能源發(fā)展最重要的保障機(jī)制。
碳市場、綠證市場作用幾何
對電力系統(tǒng)而言，平衡是核心問題，諸多前述討論的輔助服務(wù)、容量市場等機(jī)制上缺乏的問題，都圍繞電產(chǎn)品本身的平衡相關(guān)特性來展開，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。有專家認(rèn)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，在電力市場中，僅考慮前三項(xiàng)屬性，新能源還無法和火電競爭。但它具備的綠色屬性，需要在碳市場、綠證、碳稅等可能的市場、價(jià)格機(jī)制中體現(xiàn)。
碳市場是最先啟動(dòng)的。2021年1月5日，生態(tài)環(huán)境部出臺(tái)《碳排放權(quán)交易管理辦法（試行）》。按照該辦法，2021年將成為全國碳市場的第一個(gè)履約周期，未來主要的交易產(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(xiàng)目是全國碳市場的首個(gè)管控對象，零碳排放的風(fēng)電光電項(xiàng)目則不屬于碳市場管控的對象。在碳市場環(huán)境下，煤電項(xiàng)目將背上越來越沉重的碳排放負(fù)擔(dān)，降低其對風(fēng)光新能源項(xiàng)目的競爭力。同時(shí)，風(fēng)光新能源還可通過CCER機(jī)制直接從碳市場獲得經(jīng)濟(jì)效益。
不過，在全國碳市場啟動(dòng)初期，CCER的交易將暫緩實(shí)施。制定CCER具體交細(xì)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(xiàng)目的審批目前處于暫停狀態(tài)，何時(shí)重啟待定。
目前，國內(nèi)已經(jīng)開展的碳市場試點(diǎn)對于火電成本的影響還不明顯。《南方能源觀察》今年1月發(fā)表的一篇碳市場對電力交易的分析文章中測算，當(dāng)前廣東碳市場成交機(jī)制和價(jià)格下，碳交易成本僅占火電機(jī)組正常發(fā)電成本的0.5%左右，基本不會(huì)對目前火電機(jī)組運(yùn)行成本造成影響；如果配額比例5%、碳交易價(jià)格達(dá)到300元，將占發(fā)電成本6%左右，成為火電機(jī)組在電力市場報(bào)價(jià)的重要因素之一。
在碳市場探索長達(dá)15年的歐洲，在2018年進(jìn)一步收緊碳配額之后，其碳價(jià)在過去半年數(shù)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，這顯著拉低了煤電的綜合競爭力。
碳市場之外，可再生能源消納保障機(jī)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(jī)制的通知》，于2020年開始實(shí)施可再生能源消納保障機(jī)制。該機(jī)制包含的可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重指標(biāo)，是目前對各地消納風(fēng)光新能源唯一具有強(qiáng)制性和約束力的考核指標(biāo)。
根據(jù)上述通知，各省級(jí)能源主管部門負(fù)責(zé)本省級(jí)行政區(qū)域的消納責(zé)任權(quán)重落實(shí)，電網(wǎng)企業(yè)承擔(dān)經(jīng)營區(qū)消納責(zé)任權(quán)重實(shí)施的組織責(zé)任。國務(wù)院能源主管部門對各省級(jí)行政區(qū)域消納責(zé)任權(quán)重完成情況進(jìn)行監(jiān)測評(píng)價(jià)，對未履行消納責(zé)任權(quán)重的市場主體要求限期整改，將可再生能源消納量與全國能源消耗總量和強(qiáng)度“雙控”考核掛鉤。
彭博新能源財(cái)經(jīng)2020年7月發(fā)布的報(bào)告稱，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(qū)、市)未達(dá)到最低消納責(zé)任權(quán)重。2020年，預(yù)計(jì)有5到8個(gè)省(區(qū)、市)達(dá)不到非水電再生能源最低消納權(quán)重目標(biāo)。
根據(jù)相關(guān)規(guī)定，無法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的消納責(zé)任主體有兩種履約渠道：一是自愿認(rèn)購可再生能源綠色電力證書（下稱綠證）；二是向超額完成年度消納量的市場主體購買其超額完成的可再生能源電力消納量。
2020年是消納保障機(jī)制考核的第一年，可再生能源電力消納量的交易即將開展。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(guī)則（試行）》，將在近期開展省間超額消納交易量。根據(jù)該規(guī)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(jié)算工作完成后的第二周開展。此外，綠證交易結(jié)果每月同步至電力交易中心，不再重復(fù)在超額消納量市場中參與交易。
綠證的進(jìn)展則不盡如人意。綠證的推出原來希望通過市場交易綠證來取代部分政府補(bǔ)貼的壓力，出售綠證的新能源電量不再享受政府補(bǔ)貼電價(jià)，這也導(dǎo)致了綠證的價(jià)格高昂，并且越晚開發(fā)的新能源項(xiàng)目綠證越便宜。更重要的是，綠證目前是自愿購買，并非“強(qiáng)制”，買方“用愛發(fā)電”，昂貴的綠證價(jià)格下，對于有消納考核的主體來說，自己投資綠電、購買綠電或者購買超額的可再生能源消納量，都比買綠證更有動(dòng)力。
綠證的交易因此也并不活躍，中國的綠證自愿認(rèn)購從2017年7月1日起開展，中國綠證認(rèn)購平臺(tái)的數(shù)據(jù)顯示，截至2020年1月28日，總共只有2510名認(rèn)購者認(rèn)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(qiáng)制配額制、成熟的電力市場支持下，用電方與新能源發(fā)電企業(yè)長期購電協(xié)議（PPA）越來越流行，PPA一方面確保了市場主體能夠以穩(wěn)定的價(jià)格購買電力，同時(shí)滿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(fù)解決光伏發(fā)電補(bǔ)貼拖欠問題時(shí)稱，正在加快建設(shè)綠證和可再生能源電力超額消納量市場化交易的技術(shù)支持體系，將持續(xù)完善綠證交易制度，擴(kuò)大其市場規(guī)模和交易范圍，確保兩者的有序銜接。
李俊峰認(rèn)為，該機(jī)制目前對各地實(shí)施的壓力并不夠，各地完成當(dāng)前的指標(biāo)難度太小。未來應(yīng)該完善該機(jī)制，縮小地區(qū)間責(zé)任權(quán)重指標(biāo)差異，拓寬完成該消納權(quán)重指標(biāo)的市場交易方式。讓各地承擔(dān)均衡的消納權(quán)重，以達(dá)到提高全國消納水平的目標(biāo)。
落基山研究所電力部門高級(jí)咨詢師劉秉祺對《財(cái)經(jīng)》表示，可再生能源電力消納保障機(jī)制主要是制定了可再生能源消納的下限和短期目標(biāo)，對長期高速發(fā)展的引導(dǎo)和激勵(lì)尚不足。長遠(yuǎn)來看，該機(jī)制需要與其他長效激勵(lì)政策機(jī)制有效結(jié)合，形成強(qiáng)有力的發(fā)展激勵(lì)和約束保障。比如，制定與2030年可再生能源發(fā)展目標(biāo)以及碳中和目標(biāo)相一致的發(fā)展規(guī)劃，與碳市場交易機(jī)制聯(lián)動(dòng)等。
據(jù)《財(cái)經(jīng)》記者了解，隨著風(fēng)光新能源發(fā)展目標(biāo)的提升，各地的消納責(zé)任權(quán)重指標(biāo)也將相應(yīng)調(diào)整。相關(guān)研究機(jī)構(gòu)不愿具名的人士對《財(cái)經(jīng)》記者表示，權(quán)重指標(biāo)在發(fā)揮中長期引領(lǐng)作用的同時(shí)也會(huì)根據(jù)發(fā)展實(shí)際進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。按照碳達(dá)峰和碳中和的最新目標(biāo)，中國可再生能源發(fā)展相比“十三五”期間將顯著提速，2021年以后分解到各地的消納指標(biāo)將會(huì)以上述目標(biāo)作為重要測算邊界。
新能源挑戰(zhàn)電網(wǎng)穩(wěn)定性
對電力系統(tǒng)運(yùn)行而言，高比例的可再生能源正在帶來新的挑戰(zhàn)。
傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)是一個(gè)電源隨著負(fù)荷波動(dòng)運(yùn)行的系統(tǒng)，而新能源加入之后，電源側(cè)不可控的隨機(jī)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(diào)節(jié)電源需要作出的調(diào)整越大。
此外，新能源的出力曲線往往與負(fù)荷曲線并不匹配，極端情況下甚至呈現(xiàn)相背的特點(diǎn)。光伏“晚峰無光”，風(fēng)電“極熱無風(fēng)”，以及冬季常見的陰雨寡照、靜穩(wěn)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(fù)荷期間，就因晚峰時(shí)段新能源減發(fā)導(dǎo)致大規(guī)模停電。在國內(nèi)，新能源比例較高地區(qū)多次出現(xiàn)發(fā)電低于預(yù)測，被迫對工業(yè)用戶實(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(zhuǎn)型和電力供應(yīng)安全矛盾的典型縮影。截止2019年底，湖南清潔能源裝機(jī)容量達(dá)到2594萬千瓦，清潔能源裝機(jī)比例達(dá)到54.8%，其中水電、風(fēng)電、光伏裝機(jī)分別為1744萬千瓦、427萬千瓦和344萬千瓦，裝機(jī)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，超過一半的電量來自清潔能源。
湖南的電量和負(fù)荷保持高增速，此前已經(jīng)出現(xiàn)限電情況。在此次冬季負(fù)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(wěn)定，難以頂峰支撐電網(wǎng)長時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)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(nèi)煤電利用小時(shí)數(shù)長期在不足4000小時(shí)數(shù)的低位運(yùn)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)并無投資煤電的動(dòng)力，2016年到2019年煤電裝機(jī)容量減少了約60萬千瓦。
煤電利用小時(shí)數(shù)和裝機(jī)雙雙下降，可再生能源裝機(jī)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(qū)普遍迎峰度冬供應(yīng)緊張，結(jié)果是湖南最終出現(xiàn)嚴(yán)重的限電情況。
今年冬季以來，寒潮影響下電力需求激增。1月7日，國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)域負(fù)荷達(dá)到9.6億千瓦，創(chuàng)歷史新高，其中11個(gè)省網(wǎng)負(fù)荷創(chuàng)歷史新高；1月11日，南網(wǎng)用電負(fù)荷達(dá)到1.97億千瓦，與夏季峰值相當(dāng)。氣候影響下，居民負(fù)荷在峰值負(fù)荷時(shí)期占比提高，且夏季負(fù)荷與冬季負(fù)荷峰值相當(dāng)，是電力系統(tǒng)的新特點(diǎn)。
另一大風(fēng)險(xiǎn)與電力系統(tǒng)本身的運(yùn)行技術(shù)特點(diǎn)有關(guān)。
對電力系統(tǒng)而言，必須將交流電壓的幅值、頻率以及通過輸變電設(shè)備的電流維持在限額之內(nèi)，才能安全有效傳輸電能。這需要電力系統(tǒng)中的電源能夠?yàn)橄到y(tǒng)運(yùn)行提供足夠的旋轉(zhuǎn)備用、電壓支撐和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以應(yīng)對各種設(shè)備故障。水火電等同步發(fā)電機(jī)性質(zhì)的電源，因轉(zhuǎn)子質(zhì)量大、慣性大，在電壓和頻率小幅波動(dòng)時(shí)可穩(wěn)定運(yùn)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(wěn)、或以直流電流形式輸出，所以必須通過由電力電子器件構(gòu)成的變頻器、逆變器方能并網(wǎng)運(yùn)行，電力行業(yè)稱之為“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(tǒng)提供與其發(fā)電功率相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)備用和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，能夠提供的火電機(jī)組為了讓出電能消納空間，不能開機(jī)并網(wǎng)。
因此，從目前的技術(shù)水平來看，未來的電力系統(tǒng)必然是“雙高”的，即并網(wǎng)運(yùn)行的設(shè)備中新能源比例高、電力電子化比例高?！半p高”電力系統(tǒng)如何安全穩(wěn)定運(yùn)行目前還是“無人區(qū)”，全世界的電力系統(tǒng)運(yùn)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(nèi)的100萬電力用戶受到影響，事故當(dāng)時(shí)新能源大發(fā)，但一起電力系統(tǒng)運(yùn)行中常見的線路接地故障，卻在英國最大的海上風(fēng)電場導(dǎo)致大量機(jī)組變頻器因無法承受電壓波動(dòng)跳閘，功率缺失后系統(tǒng)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、無序脫網(wǎng)，進(jìn)一步拉低系統(tǒng)頻率；而此時(shí)并網(wǎng)常規(guī)電源較少，無力提供足額的旋轉(zhuǎn)備用和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，遏制系統(tǒng)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(tǒng)頻率崩潰而設(shè)置的低頻減載自動(dòng)裝置動(dòng)作，切除了大量負(fù)荷，造成大面積停電，才穩(wěn)住系統(tǒng)頻率跌勢，阻止了英國電力系統(tǒng)的全面崩潰。發(fā)生大停電的英國，其可再生能源裝機(jī)比例約為47%，同時(shí)具備良好調(diào)節(jié)性能的天然氣裝機(jī)比例超過40%，但調(diào)節(jié)電源充分并不意味著能夠應(yīng)對系統(tǒng)缺乏轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的問題。
類似風(fēng)險(xiǎn)在國內(nèi)也有征兆。熟悉電網(wǎng)運(yùn)行的專家對《財(cái)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(dǎo)致電網(wǎng)頻率突然下降，過去一般依靠火電旋轉(zhuǎn)備用來應(yīng)對。在如今大量風(fēng)電、光伏接入電網(wǎng)后，發(fā)現(xiàn)很大的問題就在風(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(xiàn)類似前述英國大停電的連鎖反應(yīng)。
該專家表示，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(xiàn)在新能源長大了，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(dān)起助力電源應(yīng)負(fù)的責(zé)任和義務(wù)。
更高比例的新能源裝機(jī)前景下，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)正在改變。2020年7月1日，新版《電力系統(tǒng)安全運(yùn)行導(dǎo)則》生效，這是該導(dǎo)則過去19年以來的首次更新，其中對新能源明確提出了新的要求，如并網(wǎng)電源應(yīng)具備一次調(diào)頻、快速調(diào)壓、調(diào)峰能力，新能源廠站及分布式電壓電源和頻率耐受水平原則上與常規(guī)同步機(jī)一致。
2020年12月，中電聯(lián)組織的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19963《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定第一部分：陸上風(fēng)電》送審稿通過審查會(huì)審查，這一標(biāo)準(zhǔn)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(diào)頻、慣量響應(yīng)、高電壓穿越等電力系統(tǒng)亟需的技術(shù)要求和性能指標(biāo)。
劉秉祺表示，一些風(fēng)電光伏比例較高的國家已通過技術(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(tǒng)提供調(diào)頻服務(wù)、甚至提供虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等。這些技術(shù)手段使可再生電源對電網(wǎng)系統(tǒng)更加友好，對建立長期的良性系統(tǒng)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(jì)性，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，成本將持續(xù)下降。
面對越來越高的新能源裝機(jī)，中電聯(lián)專職副理事長王志軒在2020年底撰文提醒，實(shí)現(xiàn)碳中和，要謹(jǐn)防“灰犀?！薄昂谔禊Z”。在王志軒看來，新能源大規(guī)模應(yīng)用后，兩類風(fēng)險(xiǎn)驟然加大。一是大概率“灰犀?！笔录L(fēng)險(xiǎn)，指風(fēng)光波動(dòng)性、不穩(wěn)定性、隨機(jī)性對電力安全穩(wěn)定帶來的影響，大比例可再生的發(fā)展，導(dǎo)致發(fā)生大面積電力系統(tǒng)崩潰的概率增大；二是小概率自然現(xiàn)象引發(fā)能源安全大風(fēng)險(xiǎn)的“黑天鵝”事件，指大面積、持續(xù)性長時(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(tǒng)造成重大電力斷供風(fēng)險(xiǎn)。
王志軒表示，“灰犀?！憋L(fēng)險(xiǎn)電網(wǎng)方面已有高度認(rèn)知，還處在破解難題階段。而“黑天鵝”風(fēng)險(xiǎn)常常被忽視。他提醒，不同主體，對這種風(fēng)險(xiǎn)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)仍停留在技術(shù)層面，認(rèn)為是電力系統(tǒng)甚至是電網(wǎng)的技術(shù)性問題。對于大面積、長時(shí)間天氣原因造成的新的能源電力安全風(fēng)險(xiǎn)，僅靠電力系統(tǒng)、電網(wǎng)企業(yè)是不可能獨(dú)立防范的。
在不可能三角中抉擇
相比其他主要經(jīng)濟(jì)體，中國仍處在經(jīng)濟(jì)和電力需求發(fā)展時(shí)期，碳達(dá)峰和碳中和的壓力巨大。
生態(tài)環(huán)境部國家應(yīng)對氣候變化戰(zhàn)略研究和國際合作中心戰(zhàn)略規(guī)劃部主任柴麒敏對《財(cái)經(jīng)》記者表示，中國從碳達(dá)峰到碳中和的時(shí)間只有短短30年，不到其他發(fā)達(dá)國家的一半。因此，中國的綠色低碳轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(xiàn)。能源系統(tǒng)的改造將面臨一場大的變革，需要供給者、消費(fèi)者等多方共同參與。在經(jīng)濟(jì)性成本如何分?jǐn)偡矫?，不?yīng)是增加一毛錢、兩毛錢的概念，而是要重新組織架構(gòu)，形成社會(huì)成本分?jǐn)偟男履Ｊ健?/span>
柴麒敏說，從目前大部分研究結(jié)論來看，在2040-2045年，中國的電力系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)近零碳排放，才能到2050年左右，實(shí)現(xiàn)整個(gè)能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)近零碳排放。發(fā)電項(xiàng)目的設(shè)施壽命期往往在30-40年，按照這個(gè)時(shí)間尺度倒推，從現(xiàn)在開始就不能再建高排放的項(xiàng)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(xù)新建煤電，是關(guān)注氣候變化領(lǐng)域的專家和電力領(lǐng)域?qū)＜壹ち覡幷摰慕裹c(diǎn)，并且常常難以理解對方。
關(guān)注環(huán)境的專家一般認(rèn)為，煤電建設(shè)會(huì)擠占新能源的發(fā)展空間，繼續(xù)上煤電意味著新能源的空間變少；煤電廠壽期一般在30年到40年，當(dāng)前新建的煤電意味著未來很長一段時(shí)間都會(huì)帶來碳排放，與中國減排目標(biāo)相背；煤電利用小時(shí)數(shù)下降，未來也面臨投資難以回收的風(fēng)險(xiǎn)；傳統(tǒng)能源企業(yè)由于自身的路徑依賴，沒有動(dòng)力投資新能源。
而在電力領(lǐng)域?qū)＜铱磥?，反對煤電建設(shè)的觀點(diǎn)缺乏對電力系統(tǒng)運(yùn)行基本常識(shí)的認(rèn)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(jī)容量的提高，更多是為了調(diào)節(jié)新能源服務(wù)，它的利用小時(shí)數(shù)仍會(huì)持續(xù)降低，因而裝機(jī)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(xiàn)在以電量價(jià)格為主的市場機(jī)制，缺乏對它為電力系統(tǒng)提供服務(wù)的回報(bào)。他們也擔(dān)心，立刻停止煤電建設(shè)，會(huì)出現(xiàn)更多如湖南的限電危險(xiǎn)。
一個(gè)事實(shí)是，新能源開發(fā)的主力早已變成電力央企。在發(fā)電集團(tuán)看來，火電的角色必然會(huì)發(fā)生變化。華能集團(tuán)董事長舒印彪就在內(nèi)部表示，傳統(tǒng)火電一定是要思考如何為消納新能源服務(wù)做貢獻(xiàn)。
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”。
隨著新能源比例提高，前述電力市場、碳市場、綠證、消納交易等市場機(jī)制的亟待改革，某種程度上都是對轉(zhuǎn)型成本的體現(xiàn)，通過合理的市場機(jī)制來傳導(dǎo)轉(zhuǎn)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(xù)三年，未來價(jià)格的矛盾會(huì)更加突出。
也已經(jīng)有學(xué)者開始關(guān)注探討轉(zhuǎn)型的成本和節(jié)奏問題，中國人民大學(xué)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)院助理教授郭伯威的研究認(rèn)為，技術(shù)進(jìn)步、能源效率提升、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、人力資本提升將降低減排成本。中國實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)的同時(shí)要解決好經(jīng)濟(jì)增長與碳排放之間的矛盾以及代際社會(huì)公平性的矛盾。過于激進(jìn)的減排政策不利于社會(huì)公平，并有可能給消費(fèi)者帶來沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)?？紤]到當(dāng)前中國消費(fèi)者對高能源價(jià)格的承受力更低、代際不平等問題突出，因此現(xiàn)階段不適合過于激進(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(zhuǎn)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，離不開合適的市場機(jī)制給予激勵(lì)。
電源結(jié)構(gòu)的爭論之外，并非沒有第三種選擇。
清華大學(xué)電機(jī)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(tái)有吸引力的價(jià)格機(jī)制，讓具有強(qiáng)大響應(yīng)能力的用戶參與峰谷差的調(diào)峰。
平衡問題是電力系統(tǒng)的基本問題。傳統(tǒng)的解決方式是“源隨荷動(dòng)”，即讓各類具備調(diào)節(jié)能力的電源跟隨負(fù)荷的變化而變化。而高比例新能源背景下，“荷隨源動(dòng)”越來越成為趨勢。
虛擬電廠就是從負(fù)荷側(cè)著手的一種解決方案。所謂虛擬電廠，是指通過智能調(diào)控系統(tǒng)，將用戶的負(fù)荷變成可調(diào)節(jié)的資源，以應(yīng)對電力系統(tǒng)的平衡需求，并可以在市場中獲利。
2019年12月開始投運(yùn)的冀北虛擬電廠示范工程是國內(nèi)首個(gè)經(jīng)國家能源局批復(fù)、以市場化方式運(yùn)營的虛擬電廠，參與京津唐地區(qū)輔助服務(wù)市場。該市場在每年11月至4月運(yùn)行，應(yīng)對區(qū)域內(nèi)超過1700萬風(fēng)電在冬季的填谷需求，由風(fēng)電承擔(dān)輔助服務(wù)費(fèi)用。
冀北電力交易中心公司總經(jīng)理王宣元對《財(cái)經(jīng)》記者介紹，2019年啟動(dòng)的虛擬電廠接入容量是16萬千瓦，包括蓄熱式鍋爐、智慧樓宇、可調(diào)節(jié)工商業(yè)等多種用戶，可提供的調(diào)節(jié)容量為5萬千瓦，與發(fā)電側(cè)同臺(tái)競價(jià)，整體技術(shù)指標(biāo)可以達(dá)到與傳統(tǒng)火電機(jī)組一樣的響應(yīng)時(shí)間和響應(yīng)速率，首次實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)閉環(huán)運(yùn)行控制。
2020年11月，新的輔助服務(wù)市場開始運(yùn)行，在去年成功參與市場的情況下，虛擬電廠規(guī)模已經(jīng)擴(kuò)大，可參與的調(diào)節(jié)容量達(dá)到50萬千瓦。此外，去年虛擬電廠由冀北綜合能源服務(wù)公司一家來牽頭試點(diǎn)，今年提高的容量里，也有第三方和用戶來打造虛擬電廠參與輔助服務(wù)。
更重要的是，虛擬電廠運(yùn)行的背后離不開數(shù)字技術(shù)的支撐，王宣元介紹，虛擬電廠的建設(shè)利用了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云管邊端的體系，搭建虛擬電廠智能管控平臺(tái)，在用戶側(cè)要新增采集傳輸控制設(shè)備，未來用戶可以來開發(fā)微應(yīng)用，對用戶側(cè)做更精細(xì)的用戶畫像。
一個(gè)可調(diào)容量50萬千瓦的虛擬電廠，幾乎意味著減少了一個(gè)同等容量的火電機(jī)組以及電網(wǎng)配套設(shè)備投資。而這個(gè)虛擬電廠能夠運(yùn)行的背后，一方面是當(dāng)?shù)氐妮o助服務(wù)市場機(jī)制，一方面是不可缺少的數(shù)字技術(shù)投資。
“能源不可能三角”是中國人民大學(xué)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)院院長鄭新業(yè)最先提出的概念，即很難同時(shí)確?！凹扔心茉从谩⒂譀]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(dāng)于歐盟各國平均電價(jià)的三分之一。在碳達(dá)峰、碳中和已是國家承諾，保障用能也沒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(xiàn)實(shí)。
朱彤認(rèn)為，促進(jìn)可再生能源良性發(fā)展的新體制構(gòu)建問題尚未被提上日程，技術(shù)、利益、體制問題交織在一起，使得中國的能源轉(zhuǎn)型之路必然比歐洲國家更曲折。