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“10年(nian)間(jian)，我國風電(dian)并網容量(liang)增長了(le)約100倍，光(guang)伏發電(dian)更是僅用了(le)5年(nian)時間(jian)就實現了(le)并網容量(liang)的百倍增長。當前，新(xin)能(neng)源(yuan)(yuan)已成為(wei)我國第(di)3大(da)主力電(dian)源(yuan)(yuan)。未來，更高比例的光(guang)伏、風電(dian)將(jiang)源(yuan)(yuan)源(yuan)(yuan)不斷接入電(dian)網，新(xin)能(neng)源(yuan)(yuan)到底(di)該如何充分消納(na)？”11月13日，在2018年(nian)電(dian)機工程學會年(nian)會上(shang)，國家電(dian)網有限公(gong)司華東分部顧問張啟平將(jiang)新(xin)能(neng)源(yuan)(yuan)消納(na)的困惑再(zai)度拋出，立(li)刻便引起了(le)在場嘉賓的共鳴。

“高比例”有多高？

中國科學院(yuan)院(yuan)士周孝信研究指出，綜合考(kao)慮人均負荷需求、經濟(ji)發展、環(huan)境要求等(deng)因素(su)，到(dao)2030年(nian)，太(tai)陽(yang)(yang)能、風電(dian)(dian)等(deng)新能源(yuan)裝(zhuang)機(ji)總(zong)(zong)量(liang)將(jiang)(jiang)達(da)(da)到(dao)28.74億千瓦(wa)(wa)。其中，風電(dian)(dian)裝(zhuang)機(ji)約(yue)占(zhan)63%，光(guang)伏占(zhan)比將(jiang)(jiang)維持約(yue)17%。屆時(shi)，新能源(yuan)年(nian)發電(dian)(dian)總(zong)(zong)量(liang)將(jiang)(jiang)達(da)(da)到(dao)8.94萬(wan)億千瓦(wa)(wa)時(shi)。其中風電(dian)(dian)發電(dian)(dian)量(liang)將(jiang)(jiang)在80%左右(you)。“到(dao)2050年(nian)，新能源(yuan)裝(zhuang)機(ji)總(zong)(zong)量(liang)將(jiang)(jiang)達(da)(da)到(dao)約(yue)52.08億千瓦(wa)(wa)，風電(dian)(dian)和太(tai)陽(yang)(yang)能發電(dian)(dian)的占(zhan)比將(jiang)(jiang)分別在32%和41%左右(you)。年(nian)發電(dian)(dian)量(liang)也將(jiang)(jiang)達(da)(da)到(dao)約(yue)12.13萬(wan)億千瓦(wa)(wa)時(shi)，風電(dian)(dian)電(dian)(dian)量(liang)占(zhan)比將(jiang)(jiang)下(xia)降至(zhi)52%，太(tai)陽(yang)(yang)能發電(dian)(dian)量(liang)占(zhan)比將(jiang)(jiang)達(da)(da)到(dao)27%。”

在(zai)裝機(ji)總量和(he)發(fa)電量如此增長的(de)場(chang)(chang)景下，張啟平(ping)表(biao)示(shi)，新(xin)能源(yuan)在(zai)整(zheng)體(ti)電力裝機(ji)中(zhong)的(de)占(zhan)比也將(jiang)“突飛猛進”。“基于(yu)這樣(yang)的(de)場(chang)(chang)景推斷，西北地(di)區新(xin)能源(yuan)裝機(ji)占(zhan)比將(jiang)由2017年(nian)(nian)底(di)的(de)32.8%提高到2025年(nian)(nian)的(de)44%和(he)2030年(nian)(nian)的(de)55%，華中(zhong)、華東地(di)區的(de)新(xin)能源(yuan)裝機(ji)占(zhan)比也將(jiang)由2017年(nian)(nian)底(di)的(de)10%左右提高到2025年(nian)(nian)的(de)20%左右和(he)2030年(nian)(nian)的(de)30%左右。”

新型儲能不可替代靈活性電源

基于新能源占比的(de)不斷推高，張啟平表示(shi)，大規模消(xiao)納(na)的(de)同(tong)時(shi)要同(tong)步增(zeng)加(jia)新能源裝機60%以上的(de)靈活性(xing)調節(jie)電源，為(wei)系統(tong)安(an)全運(yun)行提供必要的(de)頻率(lv)、電壓(ya)響應和(he)轉(zhuan)動慣量、短路容量支持等輔助服(fu)務。“即便是(shi)新型的(de)儲(chu)能系統(tong)也不能完全替代靈活性(xing)電源在保障系統(tong)安(an)全上的(de)作用。”

不僅(jin)僅(jin)是安全性(xing)，在經濟性(xing)上，靈活性(xing)電(dian)源(yuan)也有著明顯優勢。

“光(guang)(guang)伏(fu)和風電(dian)(dian)(dian)(dian)要成(cheng)為電(dian)(dian)(dian)(dian)力系統中可靠的(de)保(bao)障，必須(xu)配置至(zhi)少6小(xiao)時的(de)儲能(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)站。特別是光(guang)(guang)伏(fu)電(dian)(dian)(dian)(dian)站，要滿足晚高峰的(de)用電(dian)(dian)(dian)(dian)需求(qiu)，如果不配備儲能(neng)裝置根本不能(neng)參與電(dian)(dian)(dian)(dian)力平(ping)衡。”張啟(qi)平(ping)給(gei)記(ji)者算(suan)了這樣一筆(bi)賬(zhang)，以(yi)光(guang)(guang)伏(fu)發電(dian)(dian)(dian)(dian)疊加磷(lin)酸鐵(tie)鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)池儲能(neng)的(de)方式為例，電(dian)(dian)(dian)(dian)廠壽命按25年計(ji)算(suan)，磷(lin)酸鐵(tie)鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)池在壽命期內需要更換(huan)2次，電(dian)(dian)(dian)(dian)池平(ping)均儲能(neng)效率以(yi)80%計(ji)算(suan)，如果資本金內部收益率要達到(dao)10%，含稅上網電(dian)(dian)(dian)(dian)價(jia)要達到(dao)1.5元/千瓦(wa)時。而同樣收益條(tiao)件下，光(guang)(guang)熱發電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)含稅電(dian)(dian)(dian)(dian)價(jia)僅需1.048元/千瓦(wa)時。

此外，張啟平也表示，煤(mei)電(dian)機(ji)(ji)組(zu)(zu)改造(zao)(zao)、集中式燃氣輪機(ji)(ji)發電(dian)機(ji)(ji)組(zu)(zu)以(yi)及抽水蓄能電(dian)站都是靈(ling)活性調節電(dian)源(yuan)的重(zhong)要(yao)選項，而(er)當前在(zai)相關領(ling)域還有(you)大量(liang)問(wen)題需(xu)要(yao)克服(fu)。“例如在(zai)燃煤(mei)機(ji)(ji)組(zu)(zu)靈(ling)活性改造(zao)(zao)方面，機(ji)(ji)組(zu)(zu)靈(ling)活運(yun)行會(hui)帶來改造(zao)(zao)與(yu)運(yun)行成本的增加(jia)。因此要(yao)確定(ding)合理的調峰深度和速度，還要(yao)建立(li)長效的輔助(zhu)服(fu)務機(ji)(ji)制，確保靈(ling)活性改造(zao)(zao)有(you)序進行。”

通道與交易市場仍待完善

在系統靈(ling)活穩定的(de)前(qian)提下，外送通(tong)道的(de)暢通(tong)堅(jian)固同樣關乎(hu)新能(neng)源(yuan)(yuan)消納(na)的(de)質量。國(guo)家電網有限公司(si)副總(zong)經理劉澤洪(hong)援引國(guo)際(ji)能(neng)源(yuan)(yuan)署的(de)最新研究預測(ce)，在未來20年(nian)，全球(qiu)的(de)電網建設投資將(jiang)達到(dao)7萬億美元。“加強(qiang)電網建設是提升新能(neng)源(yuan)(yuan)友(you)好并網能(neng)力的(de)重要支撐。”

“目前(qian)，哈鄭(zheng)線(xian)(xian)、酒湖線(xian)(xian)都面(mian)臨受端網架(jia)薄弱的問題，致使線(xian)(xian)路(lu)運行效率難以達到設計值。隨著新能(neng)(neng)源發電(dian)(dian)比(bi)例(li)的增加，必(bi)須要及時消(xiao)除電(dian)(dian)網結構中(zhong)的薄弱環節。”為此，張啟平強調，盡快(kuai)建成華北和華中(zhong)交流特(te)高壓(ya)主網架(jia)才能(neng)(neng)解放(fang)已投運特(te)高壓(ya)線(xian)(xian)路(lu)的輸電(dian)(dian)能(neng)(neng)力。

與加快通道(dao)建設相比，完善電(dian)力交易市(shi)場(chang)(chang)的呼聲則更為(wei)強烈(lie)。劉澤(ze)洪指出，市(shi)場(chang)(chang)設計(ji)中的不(bu)合(he)理是造成新能源棄電(dian)的重要(yao)原因。以2017年西北地區(qu)電(dian)力市(shi)場(chang)(chang)交易為(wei)例(li)，統(tong)計(ji)顯示，2017年西北地區(qu)棄電(dian)率為(wei)21%。“若無省(sheng)間交易，這(zhe)一數據將在46%左(zuo)右。”

為此(ci)，在(zai)電力交易(yi)(yi)市(shi)場(chang)健(jian)全方面，與會(hui)專家建議(yi)，可通過(guo)市(shi)場(chang)機(ji)制(zhi)減少新能源間歇性出力影響，建立健(jian)全新能源對常規(gui)能源發(fa)電權(quan)的替代機(ji)制(zhi)，同時豐(feng)富新能源交易(yi)(yi)品種(zhong)，開拓消納市(shi)場(chang)，通過(guo)市(shi)場(chang)手段鼓勵需求側定(ding)向消納新能源。