劉世宇、 陳俊杰：?“十四五”新能源消納形勢分析與建議

“十四五”新能源消納形勢分析與建議

劉世宇 陳俊杰

(電力規劃設計總院)

“十四五”期間，我國新能源將迎來(lái)更大規模、更高速度的發(fā)展，消納利用壓力將持續增長(cháng)。為保證新能源合理水平的消納利用，防范棄風(fēng)棄光反彈，有必要總結“十三五”消納基礎，研判未來(lái)五年消納形勢，積極采取有效的應對措施。

一、“十三五”新能源消納持續向好，但基礎仍不牢固

自2000年起，我國新能源行業(yè)發(fā)展正式起步，先后經(jīng)歷了示范探索、產(chǎn)業(yè)化初期、規?；l(fā)展的三個(gè)階段。在此期間，行業(yè)發(fā)展所面臨的主要矛盾也在發(fā)生變化。2010年以前，新能源裝機規模整體較小，面臨的主要矛盾是設備接網(wǎng)等技術(shù)性問(wèn)題。2010年以后，新能源進(jìn)入規?；l(fā)展階段，并網(wǎng)裝機容量快速增長(cháng)。由于新能源發(fā)電的間歇性、波動(dòng)性、隨機性等特性，棄風(fēng)棄光開(kāi)始出現，并在2016年前后出現高峰。新能源發(fā)展的主要矛盾，也逐步轉為系統消納問(wèn)題。其中，棄風(fēng)棄光主要集中發(fā)生于“三北”地區以及冬季供暖期，問(wèn)題集中體現在“三北”地區的系統調峰能力、跨省區外送能力無(wú)法支撐本地區新能源的大規模開(kāi)發(fā)，以及由此帶來(lái)的“三北”與中東部地區之間的新能源開(kāi)發(fā)布局優(yōu)化問(wèn)題。

從“十三五”期間的新能源發(fā)展情況來(lái)看，前四年在穩定的政策支持下，新能源裝機增幅整體上較為平穩，年均新增約6000萬(wàn)千瓦左右。2020年，受?chē)邑斦a貼退坡政策的影響，新能源全年新增并網(wǎng)裝機超過(guò)1.1億千瓦，創(chuàng )下歷史新高，這也直接帶動(dòng)“十三五”年均新增裝機提升到7100萬(wàn)千瓦，達到了“十二五”時(shí)期的2.5倍。截至2020年底，全國新能源累計并網(wǎng)裝機達到5.35億千瓦，占全部發(fā)電裝機的比重達到24.3%，新能源年發(fā)電量的占比也提升到了9.5%。

在裝機規?？焖僭鲩L(cháng)的同時(shí)，新能源的開(kāi)發(fā)布局也在不斷的優(yōu)化調整。“十三五”期間，新能源開(kāi)發(fā)布局的主導因素由資源條件轉向消納條件。消納條件較好的中東部地區，新能源裝機占比持續提升。其主要原因有兩點(diǎn)：一是在較高的棄風(fēng)率、棄光率下，消納利用情況成為決定新能源項目收益水平和開(kāi)發(fā)企業(yè)投資決策的關(guān)鍵，通過(guò)市場(chǎng)機制引導新能源開(kāi)發(fā)布局優(yōu)化;二是在新能源消納預警機制的嚴控下，“三北”限電嚴重地區的新增建設規模受限，通過(guò)政策機制引導新能源開(kāi)發(fā)布局優(yōu)化。在兩方面因素的綜合作用下，“十三五”期間，中東部地區的新能源裝機占比由26%穩步提升至38%。

從消納情況來(lái)看，“十三五”期間，在各方的共同努力下，特別是電網(wǎng)企業(yè)持續深挖大電網(wǎng)的靈活調節潛力的支持下，全國新能源消納形勢持續向好。從全國來(lái)看，新能源利用率持續提升，風(fēng)電平均利用率由2016年的83%提升至2020年的96.5%;光伏平均利用率由2016年的90%提升至2020年的98.0%，均處于較高水平。從重點(diǎn)地區來(lái)看，新疆、甘肅、內蒙古、黑龍江、吉林等消納困難省區，新能源就地消納能力與外送能力不斷提升，棄電率也由“十三五”初期的20%～40%，逐步下降至“十三五”末的10%以下，全面完成了利用率控制目標，新能源消納壓力大幅緩解。

需要注意的是，雖然當前消納形勢較好，但是支撐新能源未來(lái)持續高效消納利用的基礎還不牢固。分析來(lái)看，重點(diǎn)體現在兩個(gè)方面：一是系統調節能力建設總體處于滯后狀態(tài)。“十三五”期間，火電靈活性改造、抽水蓄能、調峰氣電的規劃新增目標，分別僅完成了40%、50%、70%左右。新型儲能的成本仍然較高、安全性還有待提升，當前總體規模仍然較小。二是新能源跨省區輸送比例偏低。由于配套電源建設滯后或受電網(wǎng)安全穩定運行的限制，部分跨省跨區通道的新能源電量占比低于30%，跨省區消納能力還有待提升?？紤]當前大電網(wǎng)特別是“三北”地區的新能源消納空間裕度不大，如果出現新能源裝機短期大幅增長(cháng)、用電負荷增速明顯下降等情況，新能源消納的平衡狀態(tài)極易被打破，棄風(fēng)棄光存在著(zhù)發(fā)生反復的潛在風(fēng)險。

二、“十四五”新能源消納難度大幅增加，壓力整體較大

“十四五”期間，是碳達峰的關(guān)鍵期和窗口期，對新能源的更大規模發(fā)展提出了外部需求。同時(shí)，“十四五”也是新能源發(fā)展由補貼驅動(dòng)轉為市場(chǎng)驅動(dòng)的轉折期，新能源自身的度電成本持續下降，為更大規模發(fā)展提供了內部支撐。初步預計，2025年全國新能源并網(wǎng)裝機將達到10.5億千瓦左右。“十四五”期間，新能源將保持年均1億千瓦左右的高速增長(cháng)，這個(gè)規模是“十三五”時(shí)期的1.4倍;如果不考慮2020年底短期集中并網(wǎng)的特殊情況，實(shí)際上達到了1.8倍。與此同時(shí)，新能源消納的關(guān)鍵在于提升發(fā)電量。“十四五”期間我國新能源新增發(fā)電量占全部新增電量的比重，將由“十三五”期間的25%快速提升至45%。到2025年，新能源的年發(fā)電量占比，也將由2020年的9.5%快速提升至17%，接近翻一倍。整體來(lái)看，“十四五”新能源消納利用的難度將大幅增加。

從2021年情況來(lái)看，根據1～6月的行業(yè)統計數據，局部地區已經(jīng)出現了棄風(fēng)棄光短時(shí)增長(cháng)的現象。其中，青海棄風(fēng)率11.8%、棄光率11.7%，同比分別增加8個(gè)百分點(diǎn)、3.5個(gè)百分點(diǎn)，蒙西地區棄風(fēng)率10.5%，同比增加0.7個(gè)百分點(diǎn)。初步分析，可能有以下原因：一是青海上年度新能源集中新增并網(wǎng)規模較大，裝機同比增長(cháng)55%，消納壓力在本年度集中體現;二是內蒙古自治區本年度執行了嚴格的能耗雙控政策，影響了用電負荷增長(cháng)，對消納情況產(chǎn)生了一定影響;三是今年來(lái)風(fēng)資源情況普遍偏好，客觀(guān)上造成了較大壓力。在多種因素的綜合作用下，造成了上半年局部地區棄風(fēng)率棄光率短期內有所回升。結合青海、蒙西等地區的負荷增速、調節能力和外送能力情況，預計本年度新能源消納仍然存在著(zhù)較大壓力。這也進(jìn)一步說(shuō)明，新能源消納問(wèn)題尚未永久解決，一定情況下棄風(fēng)棄光極容易發(fā)生反復，存在較大的潛在風(fēng)險。

從未來(lái)五年情況來(lái)看，全國新能源消納的壓力整體較大。初步研究，“十四五”期間，為合理消納新能源，在抽水蓄能、調峰氣電按預期投運的基礎上，還需要新增火電靈活性改造1.2億千瓦;依托存量特高壓通道、火電點(diǎn)對網(wǎng)通道以及新建西電東送通道，新增跨省區輸送新能源1.3億千瓦;同時(shí)，建設新型儲能3000~5000萬(wàn)千瓦(≥2小時(shí))。以上措施如果落實(shí)到位，各地區的新能源利用率可以保持在合理水平范圍。但是，考慮當前火電靈活性改造缺乏有力的市場(chǎng)激勵機制，新型儲能的建設成本仍然較高，新能源跨省區外送涉及到送受端網(wǎng)源協(xié)調和建設工期等問(wèn)題，未來(lái)三到五年，以上措施落地實(shí)施還有較大的不確定性。如果未能落地實(shí)施，初步判斷，“三北”地區的新能源消納可能面臨較大壓力，部分地區有可能再次出現新能源消納困難的問(wèn)題。

同時(shí)，還需要提前關(guān)注中東部地區的光伏消納問(wèn)題。當前，中東部地區消納空間相對較大，但新能源開(kāi)發(fā)面臨土地環(huán)保等因素的制約。初步分析，“十四五”期間，結合建筑、交通、農業(yè)等跨領(lǐng)域的建設條件，中東部地區的分布式光伏將進(jìn)一步加快發(fā)展。隨著(zhù)光伏裝機占比的持續提升，電力系統的運行特性將發(fā)生變化，部分地區有可能出現中午時(shí)段光伏消納困難的新問(wèn)題，要求電力系統具備更加快速、靈活的調節能力。為此，對于浙江、江蘇、山東、河北等光伏裝機規模大、建設布局集中的地區，需要根據系統消納能力合理控制發(fā)展節奏，提前防范有可能出現的棄光限電問(wèn)題。

海上風(fēng)電是未來(lái)五年中東部地區消納壓力增加的另一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域。一方面，在廣東、山東、福建、廣西、江蘇等地區，近海風(fēng)電開(kāi)發(fā)提速。初步預計，“十四五”期間新增投產(chǎn)規模有望達到3000萬(wàn)千瓦以上，匯集送出和并網(wǎng)消納的難度將不斷加大，登陸點(diǎn)和輸電通道等資源將更加緊張。另一方面，“十四五”期間，海上風(fēng)電的開(kāi)發(fā)將由近海走向深遠海。深遠海風(fēng)電的離岸距離更遠、集約化規模更大、接入電壓等級更高，匯集并網(wǎng)難度更大，與大電網(wǎng)的聯(lián)系也更加緊密。需要加大與中東部地區電力規劃的統籌協(xié)調，采取有效措施應對匯集送出和并網(wǎng)消納問(wèn)題。

三、關(guān)于“十四五”新能源消納的幾點(diǎn)建議

一是打通關(guān)鍵政策堵點(diǎn)，保障各項消納措施落地見(jiàn)效。建議完善電力輔助服務(wù)市場(chǎng)機制，創(chuàng )新火電與新能源協(xié)同運行的市場(chǎng)化收益分配機制，推動(dòng)“三北”地區火電加快靈活性改造，引導自備火電積極參與系統調峰和新能源消納。儲能方面，建議推動(dòng)“新能源+儲能”一體化開(kāi)發(fā)模式，盡快完善電網(wǎng)側儲能的價(jià)格疏導機制，根據新能源消納的調節能力需求，合理布局建設新型儲能項目。分布式新能源方面，建議加快完善就地消納的技術(shù)標準、交易機制、支持政策，推動(dòng)分布式新能源的就地開(kāi)發(fā)、高效利用。

二是推動(dòng)技術(shù)與模式創(chuàng )新，開(kāi)展新型電力系統的試點(diǎn)示范。一方面，建議通過(guò)新能源高效發(fā)電、長(cháng)時(shí)間尺度高精度功率預測、智慧調度控制、新型儲能等技術(shù)，試點(diǎn)建設一批高可靠性、高靈活性的新能源綠色電站，在實(shí)現自身高效消納利用的同時(shí)，還可為電力系統提供一定的靈活調節能力，適應匹配主體電源的功能定位。另一方面，建議按照“風(fēng)光儲”“風(fēng)光水儲”一體化開(kāi)發(fā)利用模式，探索建設百分之百純可再生能源的新型西電東送輸電通道，最大化促進(jìn)新能源電力的跨省區消納，實(shí)現全局資源優(yōu)化配置。

三是持續開(kāi)展新能源消納監測預警，助力行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。一方面，依托全國新能源電力消納監測預警平臺，常態(tài)化監測、及時(shí)分析全國新能源消納情況，研判未來(lái)消納形勢，服務(wù)行業(yè)主管部門(mén)的管理決策。發(fā)揮新能源開(kāi)發(fā)建設工期相對較短、布局相對靈活的優(yōu)勢，通過(guò)優(yōu)化制定各地區的新能源合理利用率、消納責任權重等宏觀(guān)政策，引導優(yōu)化新能源的開(kāi)發(fā)布局和發(fā)展節奏。另一方面，向行業(yè)提供新能源開(kāi)發(fā)和消納的綜合解決方案，在新能源發(fā)展規劃和項目策劃階段實(shí)現網(wǎng)源協(xié)調，提高新能源項目的消納利用率和收益水平，服務(wù)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。