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“棄電率”不應成為可再生能源并網的攔路虎

2021-02-06 來源:天工開物作者:楊萌 孫浩 高超 瀏覽數:1540

 “棄電率”作為國家能源主管部門嚴控的新能源消納指標,長期以來受到廣泛關注,但隨著“碳中和”目標的提出和新能源規模的高速增長,應該重新審視這一指標對于新能源并網的約束力。

  “棄電率”作為國家能源主管部門嚴控的新能源消納指標,長期以來受到廣泛關注,但隨著“碳中和”目標的提出和新能源規模的高速增長,應該重新審視這一指標對于新能源并網的約束力。
  
  十三五期間,“新能源棄電”問題長期困擾著新能源的發展。國家能源主管部門采取了大量措施減少棄電,并取得了顯著成效。以風電為例,2016年我國風電裝機1.49億千瓦,年棄電量497億千瓦時,2020年風電裝機達到2.81億千瓦,年棄電量約166億千瓦時,實現了裝機容量增加同時,新能源棄電量的減少。
  
  新能源棄電量下降的同時,新能源并網難的問題卻不容忽視。國家發改委、國家能源局于2018年底聯合下發了《清潔能源消納行動計劃(2018-2020年)》,提出將新能源棄電率嚴控在5%以內的要求。但是,執行過程中,部分區域以無法完成棄電率要求為由,對新能源并網加碼,造成了新能源并網難的問題,甚至屢屢出現建設完成后“曬太陽”的情況。
  
  隨著“碳中和”宏偉愿景的提出,需要新能源以更快的速度進行建設和替代。2020年在去補貼政策刺激下,新增風電裝機7167萬千瓦,太陽能發電4820萬千瓦,風、光新增裝機之和約為1.2億千瓦,但這僅是一個開始。根據國家發改委能源研究所的預計,實現2060年碳中和目標需要“60億千瓦風電+太陽能”發電裝機,這需要風電和太陽能發電的繼續保持2020年跨越式發展的勢頭。未來新能源并網比例的高速增長將成為常態,而繼續保持其高利用率則面臨著嚴峻的挑戰,以嚴控棄電率為由限制新能源并網的方式需要進行調整。對于電力系統而言,促進新能源消納,主要可以從規劃和運行兩個角度考慮:
  
  從電力系統規劃的角度,中國能源轉型需要能源結構的全局優化,尤其是用能結構的調整。新能源消納的關鍵在中東部地區,而非新能源資源豐富的“三北”地區。“三北”地區僅依靠各自優化系統調度和提升系統靈活性,充其量只能解決現有存量問題,仍需進一步發展本地負荷,并開拓新能源發電外送的途徑。近年東部地區已經上了大批的火電項目,壓縮了遠端新能源的消納空間,從而導致能源整體布局不合理。需從全局出發,以負荷水平作為設定新能源消納責任權重的主要依據,發揮中東部地區消納新能源的潛力。
  
  從電力系統運行的角度,新能源間歇性的出力特點需要更充裕的系統靈活性。由于電力系統的特殊性,在近期內尚無法實現電能的大規模經濟存儲的情況下,電力實時平衡仍然是電力系統安全穩定運行的必要條件。間歇性發電難以實現全天候的負荷跟蹤,需要靈活性資源適時彌合其發電出力與負荷需求之間的偏差。系統靈活性的有效提升,有賴于“源網荷”資源的共同參與。電源側需要大力發展靈活發電技術。
  
  對于常規電源,一方面投建具有大范圍調節能力的機組,另一方面對存量機組進行靈活性改造。對于新能源,應多途徑提升自身并網友好性,例如:除在經濟性允許情況下加裝儲能外,風電也可借鑒《光伏發電系統效能規范》的思路,適當調整風電場的容量核定依據,由投資商根據技術經濟性,靈活選擇機組額定容量配置,在不超核定容量的運行要求下,允許其通過主動棄風、抬高出力、預留容量等方式降低峰谷差,主動優化和平滑輸出曲線,減少小概率風電出力時段對靈活性資源和備用的大幅占用。
  
  電網側需發揮資源配置平臺的樞紐作用,統籌調配靈活性資源,消除新能源送出的線路阻塞,提升輸電網絡利用率,優化跨省區跨通道運行曲線。需求側需挖掘柔性調節潛力,適應新能源出力的時間特性,在“削峰”的基礎上,還要具備“填谷”的能力。
  
  系統性的問題,需要系統性的方法來解決。為實現“30·60”的宏偉目標,傳統電力系統的規劃和運行方式已遇到瓶頸,需要依賴新技術、新模式、新機制的整體創新,通過科學規劃、潛力挖掘和市場引導,切實提升新能源消納水平,而不應因噎廢食,反過來將“棄電率”目標作為限制新能源發展的邊界約束。
  
  作者系金風設計研究院楊萌 孫浩 高超

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