促進(jìn)西北新能源高比例發(fā)展：保供前提下以最低成本消納新能源

2022年8月23日，自然資源保護協(xié)會(huì )（NRDC）與中國能源研究會(huì )心合辦“西北新能源高比例發(fā)展“研討會(huì )，發(fā)布了由NRDC支持、“中國電力圓桌項目”課題組完成的報告《建設多層次市場(chǎng)機制，促進(jìn)西北新能源高比例發(fā)展》。會(huì )上，NRDC清潔電力高級顧問(wèn)王萬(wàn)興博士、西安交通大學(xué)副教授李更豐、國網(wǎng)西北分部專(zhuān)家陳天恩、電力規劃設計總院副總工程師王霽雪、國網(wǎng)能源研究院副院長(cháng)蔣莉萍、中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì )專(zhuān)家委員會(huì )首席專(zhuān)家肖創(chuàng )英以及中國能源研究會(huì )碳中和產(chǎn)業(yè)合作中心主任黃少中等專(zhuān)家，結合目前西北地區的新能源發(fā)展現狀，從國際經(jīng)驗、國家發(fā)展戰略、地方發(fā)展實(shí)踐等角度，探討了促進(jìn)新能源高比例發(fā)展的路徑和支撐環(huán)境以及區域電力部門(mén)的低碳轉型方案，為全國雙碳目標的實(shí)現提供參考。

西北電網(wǎng)是全國六大電網(wǎng)之一，包括陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆五?。ㄗ灾螀^）電網(wǎng)。西北電網(wǎng)的電力供大于求，是我國供電面積最大、電力外送比例最高的區域電網(wǎng)。截至2021年底，西北電網(wǎng)新能源（除特別說(shuō)明之外，本文中的“新能源“特指風(fēng)光）裝機占該地區全部裝機規模的42%，發(fā)電量占比21%，遠超全國新能源裝機占比27%和發(fā)電量占比12%的平均水平，已超過(guò)歐盟同期水平。2022年，西北電網(wǎng)新能源單日發(fā)電量和最大出力均創(chuàng )新高，新能源日最大發(fā)電量占比35%、（瞬時(shí)）最大出力占比48%。青海省的新能源發(fā)電出力占比達到了驚人的79%，比當時(shí)全省用電負荷還高出4%。

根據國際能源署（IEA）提出的可變可再生能源（簡(jiǎn)稱(chēng)VRE，即風(fēng)光）發(fā)展的六個(gè)階段，中、美、加、法、日等國家都處于第二階段，VRE發(fā)電量占比為10%左右，依賴(lài)系統現有的靈活性來(lái)消納VRE。西北地區已由第三階段邁入第四階段，即以VRE為主的新能源在特定時(shí)段內可以提供大部分的發(fā)電量。目前，英、意等國處于第三階段。進(jìn)入第四階段的只有丹麥、愛(ài)爾蘭和德國等少數國家。IEA指出，進(jìn)入第四階段面臨的挑戰是，一方面需要更先進(jìn)技術(shù)方案來(lái)保障系統的穩定，另一方面還需要改變電力系統運行方式與監管規則以適應大量VRE的接入。

自2018年以來(lái)，“中國電力圓桌項目”課題組先后開(kāi)展了“西北區域電力現貨市場(chǎng)及監管機制研究”、“適應新能源發(fā)展的西北區域電力輔助服務(wù)市場(chǎng)研究”和“‘雙碳’背景下西北電網(wǎng)新能源消納的市場(chǎng)化機制研究”。在此基礎上，課題組完成并在今天的研討會(huì )上發(fā)布了最新研究報告《建設多層次市場(chǎng)機制，促進(jìn)西北新能源高比例發(fā)展》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)研究報告）。

研究報告認為，在“雙碳”目標以及風(fēng)光大基地規劃建設的新形勢下，西北電網(wǎng)新能源占比將進(jìn)一步提高。預計2022年西北電網(wǎng)新能源總裝機將超過(guò)火電，成為西北第一大電源。西北電網(wǎng)也將因此成為全國首個(gè)新能源裝機第一的區域電力系統，同時(shí)面臨腰荷時(shí)段的消納與早晚高峰的保供壓力。預計到2025年，新能源裝機占比將超過(guò)50%，成為西北電網(wǎng)的主體電源，電力系統將率先實(shí)現碳達峰目標。另外，西北地區市場(chǎng)主體組成形式復雜，亟待通過(guò)市場(chǎng)手段厘清運行關(guān)系。截至2021年底，西北外送電量占全網(wǎng)用電需求的37%。“大送端”電網(wǎng)特性日益凸顯，外送對消納的影響越發(fā)重要。

為促進(jìn)西北新能源高比例發(fā)展，研究報告建議，應擴大資源的優(yōu)化配置范圍、打破消納壁壘，并針對電力市場(chǎng)建設提出了三點(diǎn)具體建議：

    首先，應分階段完善西北電力市場(chǎng)架構。對于現貨市場(chǎng)建設，應從分散式逐步過(guò)渡到集中式市場(chǎng)；對于輔助服務(wù)市場(chǎng)，應分階段建設、遵循“先區域、后省內”的發(fā)展模式；對于容量補償機制，應建立“可靠性+靈活性”雙軌運行制容量市場(chǎng)。

    其次，應豐富電力市場(chǎng)的參與主體。充分推進(jìn)新興市場(chǎng)主體參與電力市場(chǎng)，提升電力系統的靈活調節能力。通過(guò)電源側、電網(wǎng)側、需求側、儲能側等方面來(lái)推動(dòng)電力系統的靈活調節能力提升，適應大規模新能源并網(wǎng)后的要求。

此外，應完善新能源外送機制。構建配套電源和富余電能相輔相成的西北外送交易體系，在滿(mǎn)足系統安全穩定的前提下，逐步增加輸電通道的新能源占比，通過(guò)各省多送端合作互補互濟，有效平抑新能源的隨機性和波動(dòng)性。

NRDC首席代表張潔清強調，實(shí)現雙碳目標，電力系統是關(guān)鍵。要“破”化石能源占主導地位的能源體系，就要先“立”新能源的供給和消費能力。西北地區的新能源裝機規模和發(fā)電量均處于全國乃至全世界的領(lǐng)先水平。圍繞西北新能源高比例發(fā)展進(jìn)行研究，對其自身的發(fā)展和全國電力部門(mén)的低碳轉型，都具有非常重要的意義。

NRDC清潔電力高級顧問(wèn)王萬(wàn)興博士在介紹國際經(jīng)驗時(shí)表示，穩定的政策與激勵機制對降低成本和擴大可再生能源技術(shù)市場(chǎng)需求是不可或缺的。在全球很多地區，可再生能源的平準化成本已能夠與煤、油、氣等常規能源進(jìn)行競爭。過(guò)去兩年，新增可再生能源裝機占到了全球新增電力裝機容量的80%以上。如何從電力系統的規劃、建設、調度、運行以及電力市場(chǎng)的架構與規則上進(jìn)行創(chuàng )新，安全高效地消納新能源，是我國建設清潔低碳的能源系統，實(shí)現電力行業(yè)低碳轉型的關(guān)鍵。

西安交通大學(xué)李更豐教授表示，隨著(zhù)更大規模的新能源接入電網(wǎng)，系統消納面臨著(zhù)巨大挑戰。2016年以來(lái)西北地區新能源利用率“五連升”的勢頭預計將在今年被打斷；比如今年五月甘肅省棄風(fēng)率上升至18.3%、青海省棄光率上升至16.3%等情況均說(shuō)明西北地區新能源大發(fā)展帶來(lái)的消納壓力持續增長(cháng)?？紤]到西北地區現有市場(chǎng)交易機制還不能完全適用于未來(lái)新能源大規模開(kāi)發(fā)和高效利用，因此如何充分利用西北地區資源稟賦優(yōu)勢、省間互補特性，建立多層次靈活市場(chǎng)交易體系，突破西北地區新能源受阻的瓶頸，從而促進(jìn)全區的新能源消納水平提高，成為亟需解決的問(wèn)題。

國網(wǎng)西北分部專(zhuān)家陳天恩指出，在新能源發(fā)展過(guò)程中，曾出現嚴重的棄電問(wèn)題。2016年西北地區的平均棄電率為29%，甘肅的風(fēng)電棄電率高達43%。西北新能源棄電倒逼消納率先市場(chǎng)化，并取得了顯著(zhù)成效。新能源棄電率由2016年的29%降低到2021年的5%，利用率由71%提高到95%。面向“雙碳”目標，新能源電量滲透率從20%提高到40%的時(shí)候會(huì )出現更嚴峻的挑戰，目前的峰谷價(jià)差和輔助服務(wù)機制會(huì )顯得力不從心，需要重新完善乃至重塑現行電力市場(chǎng)。因此，現階段的工作重點(diǎn)是推動(dòng)西北電力市場(chǎng)由大到強。完善乃至重塑現行電力市場(chǎng)，在保障電力可靠供應的前提下，以最低的成本接納新能源，助力實(shí)現碳達峰、碳中和目標。

電力規劃設計總院副總工程師王霽雪認為，新能源的高質(zhì)量發(fā)展對于保供是有好處的。西北地區風(fēng)光資源豐富，具有巨大的發(fā)展潛力，在全國能源低碳轉型中具有獨特的地位，在“十四五”到“十五五”期間將承擔更為重要的作用。目前已安排一定規模的保障性并網(wǎng)和市場(chǎng)化并網(wǎng)項目，可以支持西北地區完成可再生能源消納指標。但作為重要的送端地區，需要做好新能源、支撐電源和外送通道的要素協(xié)同，對支撐電源和區域網(wǎng)架加強等工作提早進(jìn)行謀劃。

國網(wǎng)能源研究院副院長(cháng)蔣莉萍提出，在著(zhù)力構建高比例可再生能源新型電力系統的語(yǔ)境下，對于諸如西北這樣的新能源發(fā)電量占比已超過(guò)20%的電力系統而言，我們需要用建團隊的思路，探討如何通過(guò)創(chuàng )新的技術(shù)手段、管理手段和市場(chǎng)機制，通過(guò)跨省跨區互濟并充分挖掘新能源參與電力系統平衡的能力和優(yōu)秀表現，實(shí)現“不斷降低化石能源發(fā)電量比例”這一目標，而不應該繼續停留在過(guò)去新能源占比較低的“消納”階段的養孩子思路上。今年四川電力系統出現的缺電狀況，雖然屬于極端天氣年份里特殊事件，但是傳遞出一個(gè)信號：靠天吃飯的高比例可再生能源電力系統出現時(shí)段性的缺電現象是難以避免的。所以，此類(lèi)系統的能量供應充裕性問(wèn)題，必須作為規劃和運行中的重點(diǎn)關(guān)注和系統研究分析的關(guān)鍵點(diǎn)之一。西北的實(shí)踐已經(jīng)證明有兩條路徑是行之有效的，一是擴大資源優(yōu)化配置范圍，另一條是電力系統與其他能源供應系統之間的協(xié)同。

中電聯(lián)專(zhuān)家委員會(huì )首席專(zhuān)家肖創(chuàng )英認為，在享受高比例可再生能源帶來(lái)的利好的同時(shí)，也將承擔著(zhù)潛在的災害天氣帶來(lái)的代價(jià)。對此要有認識上的準備，要認識到保供的艱難。作為可再生能源高比例的樣本，四川缺電問(wèn)題帶給西北的一個(gè)重要借鑒，是要充分提升電網(wǎng)的調節能力，未來(lái)應加強電網(wǎng)互濟能力的建設，發(fā)揮跨區域的調節能力來(lái)支撐送端的新能源發(fā)展，調動(dòng)受端資源在提升送端電網(wǎng)靈活性方面的作用。

中國能源研究會(huì )碳中和產(chǎn)業(yè)合作中心主任黃少中提出，隨著(zhù)雙碳目標的提出，我國能源轉型發(fā)展擺到了更加突出的位置，駛入了快車(chē)道。西北地區作為典型的能源生產(chǎn)和外送基地，風(fēng)光資源異常豐富，是我國能源轉型發(fā)展的主要依托，同時(shí)傳統能源也相對豐富，是保障能源安全的壓艙石。因此，西北能源轉型發(fā)展具有典型特征和意義，把西北地區能源轉型發(fā)展問(wèn)題分析透、解決好，對全國乃至世界都有重要的借鑒和示范作用。如何推進(jìn)西北的能源轉型發(fā)展，必須要統籌謀劃，多措并舉。一是要放眼全國統籌考慮，不能就西北論西北。二是要在外送通道和機制設計兩方面發(fā)力。三是要發(fā)揮市場(chǎng)有效和政府有為的雙重作用。四是要實(shí)現能源轉型發(fā)展和能源安全保障的協(xié)調統一。

合辦方簡(jiǎn)介

中國能源研究會(huì )

中國能源研究會(huì )于1981年1月成立，是由從事能源科學(xué)技術(shù)的相關(guān)企事業(yè)單位、社會(huì )團體和科技工作者自愿結成的全國性、學(xué)術(shù)性、非營(yíng)利性社會(huì )組織。接受業(yè)務(wù)主管單位中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì )、社團登記管理機關(guān)民政部的業(yè)務(wù)指導和監督管理。中國能源研究會(huì )堅持“研究、咨詢(xún)、交流、服務(wù)”的宗旨，團結能源領(lǐng)域的科技工作者，發(fā)揮能源科技高端智庫的作用，服務(wù)能源科技進(jìn)步和體制機制創(chuàng )新，積極開(kāi)展能源領(lǐng)域的決策咨詢(xún)服務(wù)和重大政策與課題研究，以及能源科技評估、團體標準制定、科學(xué)普及等工作，推動(dòng)國內外的學(xué)術(shù)交流與合作，成為國家能源管理部門(mén)與企業(yè)聯(lián)系的橋梁和紐帶，是中國能源領(lǐng)域最具影響力的學(xué)術(shù)團體之一。中國能源研究會(huì )是國家能源局首批16家研究咨詢(xún)基地之一，為政府決策、部署能源工作發(fā)揮了積極作用。

自然資源保護協(xié)會(huì )(NRDC)

自然資源保護協(xié)會(huì )（NRDC）是一家國際公益環(huán)保組織，成立于1970年。NRDC擁有700多名員工，以科學(xué)、法律、政策方面的專(zhuān)家為主力。NRDC自上個(gè)世紀九十年代中起在中國開(kāi)展環(huán)保工作，中國項目現有成員40多名。NRDC主要通過(guò)開(kāi)展政策研究，介紹和展示最佳實(shí)踐，以及提供專(zhuān)業(yè)支持等方式，促進(jìn)中國的綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展和低碳發(fā)展。NRDC在北京市公安局注冊并設立北京代表處，業(yè)務(wù)主管部門(mén)為國家林業(yè)和草原局。更多信息，請訪(fǎng)問(wèn) www.nrdc.cn。

中國電力圓桌項目

在自然資源保護協(xié)會(huì )（NRDC）的支持下，中國電力可持續發(fā)展圓桌（簡(jiǎn)稱(chēng)電力圓桌）項目于2015年9月啟動(dòng)，邀請業(yè)內專(zhuān)家和各相關(guān)方參與，共同探討中國電力部門(mén)低碳轉型的路徑和策略。通過(guò)建立一個(gè)廣泛聽(tīng)取各方意見(jiàn)的平臺機制，電力圓桌將各方關(guān)心的、有爭議的、目前決策困難的關(guān)鍵問(wèn)題提交到平臺討論，選出核心問(wèn)題委托課題組開(kāi)展高質(zhì)量研究，并將研究成果和政策建議提交到平臺征求意見(jiàn)，從而支持相關(guān)政策的制定和落地，推動(dòng)中國電力行業(yè)的改革和可持續發(fā)展，提高電力行業(yè)節能減排、應對氣候變化的能力。