重估新能源消納目標，兼顧保供應與保消納

文章來(lái)源于南方能源觀(guān)察

習近平總書(shū)記在中共中央政治局第三十六次集體學(xué)習時(shí)指出，實(shí)現“雙碳”目標要注重處理好政府和市場(chǎng)的關(guān)系，要堅持兩手發(fā)力，推動(dòng)有為政府和有效市場(chǎng)更好結合，建立健全“雙碳”工作激勵約束機制?！?ldquo;十四五”可再生能源發(fā)展規劃》規定：“推動(dòng)源網(wǎng)荷共擔消納責任，構建由電網(wǎng)保障消納、市場(chǎng)化自主消納、分布式發(fā)電交易消納共同組成的多元并網(wǎng)消納機制。”為什么要建立這樣的多元并網(wǎng)消納機制，應該怎么樣處理好政府和市場(chǎng)的關(guān)系建立這樣的消納機制，本文將對此進(jìn)行詳細論述。

新能源發(fā)展的新矛盾——保供應與保消納

新能源跨越式發(fā)展是構建新型電力系統、實(shí)現“雙碳”目標的必由之路?；仡櫚l(fā)展歷程，新能源發(fā)展的主要矛盾也由初期的并網(wǎng)技術(shù)問(wèn)題，轉變?yōu)橐幠；l(fā)展后的消納問(wèn)題，現在又即將轉化為保供應保消納及電網(wǎng)安全問(wèn)題。

以甘肅為例，目前新能源裝機占比達50%，發(fā)電占比達28%，隨著(zhù)新能源占比的持續提高，供需雙側與系統調節資源均呈現高度不確定性，新能源平均同時(shí)率（一定時(shí)間周期內新能源平均出力與裝機的比值）為19%，最大為62%，最小為0.37%。而晚高峰期間，平均同時(shí)率為14%，最大為46%，最小為0.37%。電力電量平衡機理將向概率化、多區域、多主體的源網(wǎng)荷儲協(xié)同的平衡模式轉變。

依靠占比不斷下降的常規電源以及有限的負荷側調節能力難以滿(mǎn)足日內平衡需求。以2021年5月4日—5日為例，新能源出力最大波動(dòng)達到了1338萬(wàn)千瓦，是當日平均用電負荷的97%、甘肅常規機組容量的80%，開(kāi)機安排難度極大。小發(fā)期間電力供應不足和大發(fā)期間消納困難的問(wèn)題將頻繁交替出現，電力系統保供應和保消納的問(wèn)題進(jìn)一步凸顯。

短期應對手段——探索新能源合理利用率

對“合理利用率”的定義目前并不統一，尚未有國家公開(kāi)提出最經(jīng)濟或合理的新能源利用率水平。2011年，丹麥等國家學(xué)者已提出新能源“經(jīng)濟棄電”概念，即避免尖峰時(shí)刻消納新能源產(chǎn)生的超額成本；2016年，德國研究機構指出，若保障2020年完全消納，當地海上風(fēng)電發(fā)展成本將提高30%；2019年，美國研究機構提出，明尼蘇達州在高新能源滲透率下，適當棄電將比建設儲能節省10%以上的系統成本。2021年3月30日，國家能源局時(shí)任電力司司長(cháng)黃學(xué)農在新聞發(fā)布會(huì )上回應如何保障新能源消納問(wèn)題時(shí)，提到“要科學(xué)制定新能源合理利用率目標”，這是官方首次明確提出“合理利用率”的說(shuō)法。

總的來(lái)看，在高新能源滲透率情況下，合理棄電是經(jīng)濟且必要的。利用率管控目標將影響可接納的新能源發(fā)展規模、系統靈活資源需求和電力供應成本，設定過(guò)高利用率的消納目標既不經(jīng)濟，也將限制新能源發(fā)展規模。為此，應科學(xué)探索新能源合理利用率，并在實(shí)踐中加以明確。

從能源供應系統全局出發(fā)，新能源消納水平理論上存在總體最經(jīng)濟的“合理值”。新能源“合理利用率”可定義為：使全社會(huì )電力供應成本最低的利用率。新能源發(fā)展規模隨利用率控制目標降低而增加，電力供應成本則呈“U型曲線(xiàn)”變化，拐點(diǎn)即對應經(jīng)濟性最優(yōu)的新能源規模和合理利用率。

以甘肅電網(wǎng)為例，2021年甘肅新能源最大出力達到了1433萬(wàn)千瓦，最小出力僅為11萬(wàn)千瓦，最大出力是最小出力的130倍，新能源的尖峰出力很大，但持續時(shí)間較短。新能源電量集中在25%—35%同時(shí)率之間，如圖2所示。電網(wǎng)消納100%的電量需要1433萬(wàn)千瓦的消納能力，但消納95%的電量?jì)H需要1107萬(wàn)千瓦的消納能力，最后5%的電量占用了23%的消納能力。如果追求過(guò)高的電網(wǎng)利用率，會(huì )極大提高系統的備用率，帶來(lái)過(guò)高的邊際消納成本，影響整個(gè)能源系統經(jīng)濟性。

長(cháng)期應對手段——推進(jìn)能源體系轉型

保供應和保消納是一對辯證統一的矛盾關(guān)系。

從矛盾表面特征看，保供應與保消納需求相反。在火電裝機規模一定的情況下，較大的開(kāi)機方式或較少的外送將有利于保障電力穩定可靠供應，但會(huì )擠占新能源發(fā)電空間，加大棄電風(fēng)險；反之，要保證新能源高水平消納，就需要適當減小火電開(kāi)機容量或增加外送，減弱保供應能力。

從矛盾形成原因看，保供應、保消納問(wèn)題主要是由于新能源的波動(dòng)性、間歇性、季節性、預測難度大等特點(diǎn)所致。

從矛盾演變趨勢看，新能源成為主體電源是一個(gè)由裝機主體到電量主體、再到電力主體、責任主體的演變過(guò)程。裝機主體階段特征為裝機占比超過(guò)50%，電量主體階段特征為電量占比超過(guò)50%，電力主體階段特征為可信出力占比超過(guò)50%，責任主體階段即由新能源承擔調峰調頻等一系列責任。

不同階段需要不同應對策略和評價(jià)標準。裝機主體到電量主體轉變階段，主要面對發(fā)展與消納的矛盾，應推動(dòng)評價(jià)指標由利用率向發(fā)電量占比轉變；電量主體向電力主體轉變階段，主要面對發(fā)展與保供的矛盾，應著(zhù)力提升系統的靈活調節能力；電力主體向責任主體轉變階段，主要面對發(fā)展與安全的矛盾，需著(zhù)力研究新能源應具備的涉網(wǎng)性能。

長(cháng)期來(lái)看，保供應和保消納必將隨著(zhù)配套新能源發(fā)展的系統調節能力大力提升、適應新能源運行特點(diǎn)的市場(chǎng)機制日趨完善健全而最終解決。本質(zhì)上，兩者都是新能源波動(dòng)性引起的供需矛盾，供大于求引發(fā)保消納問(wèn)題，供不應求引發(fā)保供應問(wèn)題，兩者是一個(gè)矛盾的兩個(gè)方面，是對立統一的。

為什么要構建多元消納機制——有為政府+有效市場(chǎng)

“三北”地區風(fēng)光資源豐富，發(fā)電利用小時(shí)相對高，加上發(fā)電成本的進(jìn)一步降低，盈利水平相對好，即使在新能源利用率下降預期明確的情況下，業(yè)主發(fā)展新能源的積極性仍然很高。因此，亟需創(chuàng )新思路、依托市場(chǎng)，明確政府應擔責任和市場(chǎng)調節范疇，統籌保障性與市場(chǎng)性、存量與增量、整體與局部、短期目標與長(cháng)期目標，先立后破，開(kāi)展差異化施策、多元化消納和科學(xué)評價(jià)的創(chuàng )新實(shí)踐，有效化解新能源規?；l(fā)展的需求和暫時(shí)性消納能力不足導致的“量率”矛盾。

《國家能源局關(guān)于2021年風(fēng)電、光伏發(fā)電開(kāi)發(fā)建設有關(guān)事項的通知（國能發(fā)新【2021】25號）》要求各省按完成年度非水權重所必須的新增并網(wǎng)項目，由電網(wǎng)企業(yè)實(shí)行保障性并網(wǎng)，保障性并網(wǎng)范圍外仍有意愿并網(wǎng)的項目，可通過(guò)自建、合建共享或購買(mǎi)服務(wù)等市場(chǎng)化方式落實(shí)并網(wǎng)條件后，由電網(wǎng)企業(yè)予以并網(wǎng)。

從權責一致看，保障性項目發(fā)電量由政府保障性收購，占用省內用電空間，承擔非水可再生能源消納責任權重的責任，理應由政府和電網(wǎng)公司實(shí)現保障性消納；市場(chǎng)化項目自主落實(shí)消納條件，業(yè)主更多關(guān)注項目的盈利水平而非利用率，這也正是市場(chǎng)機制發(fā)揮調節能力的范疇。

舉例來(lái)說(shuō)，按照《關(guān)于2021年度全國可再生能源電力發(fā)展監測評價(jià)結果的通知》（國能發(fā)新能【2022】82號）：2021年河北風(fēng)電利用小時(shí)為1995小時(shí)（利用率95.4%），甘肅酒泉風(fēng)電利用小時(shí)為2153小時(shí)（利用率95.4%）。這意味著(zhù)即使酒泉利用率下降至88%，風(fēng)電利用小時(shí)數仍然與河北95%利用率下的利用小時(shí)持平。2021年利用小時(shí)最高的中核玉門(mén)平價(jià)風(fēng)電場(chǎng)（利用小時(shí)為4173小時(shí)），即使利用率降至48%，其利用小時(shí)數也與河北95%利用率下的利用小時(shí)持平。

另外，自主落實(shí)的消納資源是否能達到預期效果、是否覆蓋項目全生命周期很大程度上由市場(chǎng)主體自我決定，政府或電網(wǎng)公司難以實(shí)施有效管控，這些因素導致的利用率下降不應該影響到全省利用率考核。

從橫向比較看，新型電力系統推進(jìn)過(guò)程中，承擔保供職責的火電面臨著(zhù)發(fā)電量下降的情況，但不存在火電利用率下降的說(shuō)法。美國加州獨立系統運營(yíng)商在月度公報中明確將棄電分為經(jīng)濟棄電、阻塞棄電、調峰棄電三大類(lèi)分別統計，其中，“經(jīng)濟棄電”不作為電網(wǎng)規劃的約束條件。同理，市場(chǎng)化新能源項目利用率下降是客觀(guān)且必要的，只有經(jīng)過(guò)“裝機增加——利用率下降——技術(shù)突破——利用率上升——裝機增加”的螺旋式過(guò)程，才能實(shí)現新能源由裝機主體向發(fā)電主體的跨越，助力“雙碳”目標實(shí)現。

適度棄電還可以促進(jìn)電化學(xué)儲能的規?；瘧?。2022年11月8日中電聯(lián)發(fā)布《新能源配儲能運行情況調研報告》，報告顯示全國新能源配儲利用系數[1]為6.1%，華北、西北高于其他區域。儲能利用水平較低的本質(zhì)原因在于全國新能源利用率達到97%，僅3%的棄電可供儲能充電，儲能的利用程度當然提不上去。相對而言，華北、西北棄電較多，儲能利用也較為充分。適度棄電有利于促進(jìn)儲能的規?；l(fā)展，進(jìn)而通過(guò)規?；獙?shí)現儲能成本的下降，形成儲能發(fā)展的良性循環(huán)，這也是螺旋式過(guò)程中技術(shù)突破環(huán)節實(shí)現的機理。當然這個(gè)機理應該靠市場(chǎng)機制而不是靠行政指令去實(shí)現，行政指令不能精準的跟蹤成本、收益等市場(chǎng)因素的變化，選擇新能源利用水平低一點(diǎn)還是儲能利用水平低一點(diǎn)都不合適，但兩者呈蹺蹺板關(guān)系，總有一項是低的。

故為進(jìn)一步落實(shí)習總書(shū)記的講話(huà)和國家的有關(guān)要求，促進(jìn)新能源的高質(zhì)量發(fā)展，應明確政府和市場(chǎng)分工，由政府負責保障性項目的并網(wǎng)消納，市場(chǎng)自主調節市場(chǎng)化項目的發(fā)展方向，建立有為政府和有效市場(chǎng)相結合的多元消納機制。

怎樣構建多元消納機制——四個(gè)階段

解決保供應和保消納問(wèn)題，是一個(gè)在不斷解決舊矛盾、出現新矛盾的循環(huán)中實(shí)現量變到質(zhì)變發(fā)展的過(guò)程，具有長(cháng)期性、復雜性、系統性特點(diǎn)，需要堅持發(fā)展的、全面的、系統的原則，構建安全高效新能源消納供給體系解決兩方面問(wèn)題、促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展。

裝機主體階段，推進(jìn)傳統能源與新能源動(dòng)態(tài)優(yōu)化組合。此階段的關(guān)鍵是穩步推進(jìn)新能源安全、可靠、經(jīng)濟地替代化石能源。按照“煤炭保能源安全、煤電保電力安全、常規電源保供應、新能源調結構”的要求，推動(dòng)傳統能源與新能源優(yōu)化組合，實(shí)現火電更靈活、新能源更優(yōu)質(zhì)，逐步奠定新能源高質(zhì)量發(fā)展的基礎。

新能源的發(fā)電占比不斷提升是實(shí)現“雙碳”目標的必由之路，保量才能保發(fā)展，保率才能高質(zhì)量發(fā)展，基于“量率一體”原則設定合理消納目標，建議在總的利用率目標下對分省新能源利用率目標按裝機占比進(jìn)行差異化分檔管理：裝機占比在25%的設定為100%；裝機在25%-30%之間的設定為99%；裝機在30%-40%的裝機占比每增加一個(gè)百分點(diǎn)，設定利用率在99%的基礎上下降0.5個(gè)百分點(diǎn)，最低不得低于95%；裝機超過(guò)40%的，設定利用率在95%的基礎上，裝機占比每增加1個(gè)百分點(diǎn)，利用率下降1個(gè)百分點(diǎn)；裝機占比超過(guò)50%的，以發(fā)電占比替代利用率指標。

電量主體階段，統籌考慮新能源裝機規劃與消納目標。應統籌考慮新能源裝機布局、時(shí)序、消納，明確新能源發(fā)展的保障性規模及對應的保障性利用率，政府和電網(wǎng)公司僅負責保障性消納，確保保障性項目利用率達95%以上，在此基礎上最大化消納市場(chǎng)性項目，棄電不納入全網(wǎng)統計，加大市場(chǎng)化方式的消納力度，通過(guò)盈利水平等市場(chǎng)因素影響市場(chǎng)主體的選擇，實(shí)現裝機時(shí)序和布局的優(yōu)化。按照“2030年非化石能源消費比重達到25%”的目標，引導新能源大規模、高質(zhì)量、跨越式發(fā)展，推動(dòng)以更能體現“雙碳”目標、更能體現新能源發(fā)展成績(jì)、更能表現新能源發(fā)展水平的新能源發(fā)電占比指標替代具有發(fā)展階段性屬性的新能源利用率指標。

電力主體階段，通過(guò)市場(chǎng)機制引導電源充裕性及靈活性提升。通過(guò)容量市場(chǎng)引導調峰電源建設，加強火電靈活性改造，鼓勵發(fā)展大規模、長(cháng)周期、易調度的大型儲能電站，保持能源供應適度寬裕。加大獎優(yōu)懲劣力度，引導功率預測準確性提升。完善需求側市場(chǎng)，培育多元主體，鼓勵負荷聚合商、電車(chē)充電樁聚合商參與市場(chǎng)，建立峰谷價(jià)差與電力峰谷差高度關(guān)聯(lián)的市場(chǎng)體系。

責任主體階段，依托全社會(huì )協(xié)同發(fā)力共建新型電力系統。由新能源承擔解決矛盾的主體責任，即由作為主體電源的新能源（含儲能）承擔原常規電源承擔的調峰、調頻、轉動(dòng)慣量等責任；全社會(huì )因使用綠電享受環(huán)境改善福利，應承擔一定的消納成本，或提升用電彈性適應新能源波動(dòng)，做到“成本共擔，利益共享”。