2021年是“十四五”開局之年，中國的新能源產(chǎn)業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展空間。習(xí)近平主席在2020年9月和12月兩次表態(tài)，定下了中國二氧化碳排放2030年前達(dá)到峰值、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，以及2030年非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到25%、風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)達(dá)到12億千瓦以上的新目標(biāo)。
所謂碳中和，是指每年的排放量與減排量互相抵消，二氧化碳零排放。
氣候變化已是國際政治的核心議題，這是《巴黎協(xié)定》簽訂五年之后，中國首次承諾提高自主貢獻(xiàn)力度。對(duì)中國而言，改變以煤炭為主的高碳能源、電力結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向清潔能源為主的低碳能源結(jié)構(gòu)，是大勢(shì)所趨和必由之路。業(yè)界相信，在新的氣候變化承諾下，在規(guī)模上已經(jīng)領(lǐng)跑全球的中國新能源產(chǎn)業(yè)，還將迎來更快速的增長。
風(fēng)電、光伏產(chǎn)業(yè)對(duì)未來十年年均新增裝機(jī)規(guī)模預(yù)測(cè)分別為5000萬-6000萬千瓦和7000萬-9000萬千瓦。這一預(yù)測(cè)下，屆時(shí)新能源裝機(jī)規(guī)模將大大超過12億千瓦的國家承諾下限，達(dá)到17億千瓦以上。增速也將顯著超過“十三五”時(shí)期。過去5年，風(fēng)電年均新增約3000萬千瓦（其中2020年新增超過7000萬千瓦），光伏年均新增約5000萬千瓦。即便是第三方機(jī)構(gòu)，給出的風(fēng)光合計(jì)年均裝機(jī)預(yù)測(cè)也普遍達(dá)到1億千瓦以上。
資本市場(chǎng)已經(jīng)提前開始狂歡，由于有著更積極的規(guī)模增長預(yù)期，光伏概念標(biāo)的在過去半年市值大漲。2021年1月29日收盤，光伏上游龍頭企業(yè)隆基股份（601012.SH）市值4057億元，超過煤炭巨頭中國神華（601088.SH）的3277億元，逼近中國石化（600028.SH）的4565億元。但若對(duì)比2020年前三季度營收，隆基只有神華的五分之一，中國石化的五十分之一。（注：三家公司最新的市值為隆基股份（601012.SH）3795億元，中國神華（601088.SH）5227億元，中國石化（600028.SH）4847億元）
氣氛一片樂觀，但前路并不平坦。
新的挑戰(zhàn)主要并不在于新能源的發(fā)展規(guī)模，相反，2030年裝機(jī)規(guī)模顯著超過國家承諾的12億千瓦下限已是共識(shí)。挑戰(zhàn)在于，現(xiàn)有的能源電力體制需要做出重大改變，方能承接新能源的大發(fā)展，確?！疤歼_(dá)峰、碳中和”的大目標(biāo)。
中國同時(shí)迎來了能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、電力體制改革、電力供需變化，中國也是全球主要經(jīng)濟(jì)體中唯一一個(gè)電力需求仍有顯著增長的大國。毫無疑問，未來風(fēng)光等新能源將從配角上升為主角，這給傳統(tǒng)電力系統(tǒng)帶來了從技術(shù)、成本、市場(chǎng)、安全等多方面的挑戰(zhàn)，如果后者無法應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，前者的發(fā)展也將后繼無力。
2020年末，個(gè)別省份重新出現(xiàn)限電，限電最為嚴(yán)重的湖南，可再生能源比例也位居國內(nèi)前列，這是能源綠色轉(zhuǎn)型面臨的典型困難。如何應(yīng)對(duì)高比例新能源帶來的新問題，兼顧能源轉(zhuǎn)型和能源安全，矛盾已經(jīng)無法回避。
事實(shí)上，“十四五”并非新能源的收割期，而是播種期，電力市場(chǎng)、碳市場(chǎng)、綠證等多種市場(chǎng)化的制度設(shè)計(jì)需要協(xié)同并進(jìn)，為新能源大發(fā)展打下體制基礎(chǔ)。
國家應(yīng)對(duì)氣候變化戰(zhàn)略研究和國際合作中心首任主任、學(xué)術(shù)委員會(huì)主任李俊峰告誡，風(fēng)電、光伏行業(yè)不要著急實(shí)現(xiàn)超快速的發(fā)展，“十四五”的核心任務(wù)是解決機(jī)制問題。構(gòu)建清潔、低碳、高效的能源體系，各界必須對(duì)這個(gè)目標(biāo)達(dá)成共識(shí)，才能制訂相關(guān)的技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、價(jià)格、市場(chǎng)等方面的政策。同時(shí)，新能源也要擺脫多年單兵突進(jìn)帶來的慣性，建立系統(tǒng)性思維模式，自覺融入能源系統(tǒng)，為“十四五”之后的大發(fā)展做好準(zhǔn)備。
“中國能否成功實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型，關(guān)鍵就在‘十四五’?！敝袊鐣?huì)科學(xué)院工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所能源經(jīng)濟(jì)室主任朱彤對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者說，當(dāng)務(wù)之急是要讓體制改革的步伐跟上技術(shù)進(jìn)步的速度。
中國人民大學(xué)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)院院長鄭新業(yè)有一個(gè)廣為流傳“能源不可能三角”模型，即很難同時(shí)確?！凹扔心茉从?、又沒有污染、價(jià)格還便宜”。體制機(jī)制改革的背后，是決策者對(duì)能源三角優(yōu)先級(jí)的考量，碳達(dá)峰、碳中和已是國家承諾，能源安全也沒有退步余地，能源價(jià)格勢(shì)必面臨更多的變量。
風(fēng)光電消納隱憂
棄風(fēng)棄光一度是困擾中國新能源發(fā)展的關(guān)鍵問題，2016年前后，部分省份棄風(fēng)率一度超過30%，2017年之后雖然迅速緩解，但在未來更高比例的新能源裝機(jī)下，消納隱憂依然揮之不去。
國家能源局下屬研究機(jī)構(gòu)中電能源情報(bào)研究中心發(fā)布的《能源發(fā)展回顧與展望（2020）》報(bào)告稱，未來五年，中國風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源裝機(jī)占比將由五分之一提升至三分之一，發(fā)電量占比邁過10%。屆時(shí)，電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力將嚴(yán)重不足，負(fù)荷尖峰化加劇，消納能力將成為新能源開發(fā)的前置條件。
2020年12月的中國光伏協(xié)會(huì)年會(huì)上，國家能源局新能源司副司長任育之對(duì)光伏企業(yè)界人士表示，隨著光伏發(fā)電未來大規(guī)模高比例地接入電網(wǎng)，消納將變得越來越困難。“我相信在座的各位今天已有這些感受，明天你們會(huì)感受更深?！?/span>
業(yè)界已開始對(duì)此憂慮。全球最大的光伏組件企業(yè)晶科能源(JKS.US)副總裁錢晶對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者表示，十四五前期，產(chǎn)業(yè)鏈的供應(yīng)能力是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，而電網(wǎng)消納力則是對(duì)光伏行業(yè)后續(xù)發(fā)展影響最大的因素。
新能源一有消納矛盾，電網(wǎng)公司常常是眾矢之的，這與中國的電力體制有關(guān)。在過往的電力體制下，電網(wǎng)公司是電力統(tǒng)購統(tǒng)銷的主體，因而也承擔(dān)了新能源的消納責(zé)任。消納問題本質(zhì)上是匹配供需，最終消納新能源的仍是電力用戶，中國電力需求的增長也是消納問題轉(zhuǎn)好的重要原因。
面向“十四五”及更遠(yuǎn)的未來，除了消納通道、電力需求這些影響消納因素之外，由于新能源發(fā)電“靠天吃飯”，自身是不穩(wěn)定的波動(dòng)性電源，需要其他電源配合新能源的波動(dòng)來維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。而電力系統(tǒng)中靈活性電源的比例偏低、以及缺乏相應(yīng)的市場(chǎng)機(jī)制，是當(dāng)前應(yīng)對(duì)消納亟需解決的結(jié)構(gòu)性問題。
回顧《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，風(fēng)電、光伏實(shí)際裝機(jī)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)超過當(dāng)初規(guī)劃的2.1億和1.1億千瓦目標(biāo)，分別達(dá)到2.8億和2.5億千瓦。而靈活性電源方面，規(guī)劃“三北”地區(qū)靈活性改造約1.33億千瓦，純凝機(jī)組改造約8200萬千瓦，抽蓄電站裝機(jī)達(dá)到4000萬千瓦，氣電裝機(jī)達(dá)到1.1億千瓦。最終抽蓄電站裝機(jī)約為3000萬千瓦，氣電裝機(jī)不足1億千瓦，而火電靈活性改造方面，截至2019年5月，三北地區(qū)完成5078萬千瓦，僅占規(guī)劃目標(biāo)的24%。
新能源發(fā)展遠(yuǎn)超預(yù)期，而靈活性電源發(fā)展卻明顯低于規(guī)劃。“十三五”期間尚且通過外送通道建設(shè)、電力需求增長和推動(dòng)新能源參與市場(chǎng)化交易來幫助消納，但這一結(jié)構(gòu)性問題正日益突出。
中電聯(lián)2019年12月發(fā)布的《煤電機(jī)組靈活性運(yùn)行政策研究》顯示，歐美國家的靈活電源比重普遍較高，西班牙、德國、美國占比分別為34%、18%、49%，而中國占比不到6%。在中國新能源資源富集的三北地區(qū)，風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)分別占全國的72%、61%，但靈活調(diào)節(jié)電源還不足3%。
靈活電源此前主要包括抽水蓄能和燃?xì)獍l(fā)電兩類，煤電則在近幾年逐漸成為了輔助新能源調(diào)峰的主要靈活電源。中電聯(lián)上述報(bào)告稱，煤電靈活性改造技術(shù)成熟，經(jīng)濟(jì)合理，是提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的現(xiàn)實(shí)選擇。煤電靈活性改造，單位千瓦調(diào)峰容量成本約在500元—1500元之間，低于抽水蓄能、氣電、儲(chǔ)能電站等其他系統(tǒng)調(diào)節(jié)電源。
靈活性電源的回報(bào)機(jī)制缺乏，是建設(shè)速度滯后的原因。目前大部分地區(qū)靈活性電源調(diào)峰僅獲得少量輔助服務(wù)的補(bǔ)貼或補(bǔ)償，缺乏可持續(xù)發(fā)展的商業(yè)模式。中電聯(lián)上述報(bào)告顯示，中國輔助服務(wù)補(bǔ)償水平偏低，2018年，全國輔助服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)用占上網(wǎng)電費(fèi)總額的0.83%，遠(yuǎn)低于美國的2.5%、英國的8%。
在2020年11月20日舉行的電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型研討會(huì)上，華北電力大學(xué)教授袁家海表示，如果當(dāng)前不加快部署靈活電源，曾經(jīng)高棄風(fēng)棄光率的情況還將重演。靈活電源參與調(diào)峰這項(xiàng)輔助服務(wù)是電力系統(tǒng)的公共產(chǎn)品，成本應(yīng)傳導(dǎo)到電力用戶，其價(jià)格機(jī)制應(yīng)該向市場(chǎng)化并軌。
不僅風(fēng)光大基地面臨消納隱憂，分布式項(xiàng)目亦面臨同樣的困擾。不愿具名的龍頭民營光伏電站運(yùn)營商對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者表示，“十四五”時(shí)期，開發(fā)光伏電站所需的空間和電網(wǎng)消納指標(biāo)將越來越緊張。工商業(yè)分布式電站可以實(shí)現(xiàn)就地消納，但如果沒有電網(wǎng)側(cè)改革的持續(xù)推進(jìn)，讓隔墻售電政策廣泛落地，那么工商業(yè)分布式電站就會(huì)變成雞肋。
隔墻售電是指分布式發(fā)電項(xiàng)目所發(fā)電量不僅自用，還能在其附近地區(qū)進(jìn)行市場(chǎng)化交易。國家發(fā)改委、國家能源局于2017年宣布將試點(diǎn)“隔墻售電”政策，允許分布式光伏電站通過配電網(wǎng)將電力直接銷售給周邊用戶。但直到2020年1月初，首個(gè)隔墻售電項(xiàng)目才在江蘇落地。
對(duì)此，電價(jià)專家、中國人民大學(xué)兼職教授侯守禮對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者分析，高電壓等級(jí)的輸電成本低，低電壓等級(jí)的配電成本高，輸電電價(jià)與配電電價(jià)應(yīng)有明顯差異。目前兩者的價(jià)格雖已有所調(diào)整，但差異仍然不夠明顯。未來應(yīng)進(jìn)一步拉大輸配電電價(jià)差異，才能讓電網(wǎng)有動(dòng)力推進(jìn)配電區(qū)域內(nèi)的自平衡機(jī)制。
對(duì)于新能源業(yè)界常詬病的電網(wǎng)公司對(duì)消納新能源發(fā)電態(tài)度消極，國家能源“十四五”規(guī)劃專家委員會(huì)副組長周大地認(rèn)為，這其實(shí)是市場(chǎng)政策的問題。目前沒有對(duì)電網(wǎng)消納新能源的激勵(lì)政策，電網(wǎng)公司作為企業(yè)，自然難有積極性，而且消納比例也不是電網(wǎng)公司自己說了算。目前的調(diào)度模式和經(jīng)濟(jì)政策都是與集中式大發(fā)電模式配套的，整個(gè)電力體系現(xiàn)在都需要轉(zhuǎn)變思路，主動(dòng)適應(yīng)高比例新能源發(fā)電時(shí)代的到來。
新能源仍然昂貴
過去十年，光伏和風(fēng)電的度電成本分別下降了約八成和四成，且仍有進(jìn)一步下降空間。
隆基股份總裁李振國曾對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者表示，到2035 年和2050年，中國的光伏發(fā)電成本會(huì)比當(dāng)前分別下降50%和70%，達(dá)到0.20元/千瓦時(shí)和0.13元/千瓦時(shí)的水平。
遠(yuǎn)景能源高級(jí)副總裁田慶軍對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者說，“十四五”期間預(yù)計(jì)每臺(tái)風(fēng)機(jī)的發(fā)電量可提升30%，風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)成本可下降30%，再加上良好的運(yùn)維和風(fēng)機(jī)質(zhì)量，風(fēng)電的度電成本最低可降至0.1元/千瓦時(shí)。目前，三北地區(qū)風(fēng)電度電成本約為0.2元/千瓦時(shí)，中東南部約為0.3元-0.35元/千瓦時(shí)。
據(jù)國際能源咨詢公司伍德麥肯茲近期發(fā)布的報(bào)告，未來十年，火電的成本還將上升，光伏、風(fēng)電則有40%—50%的成本下降空間。2035年是一個(gè)分水嶺，屆時(shí)中國所有可再生能源發(fā)電的成本都將比煤電低。如果再加上為碳排放支付的費(fèi)用，煤電成本將高出10%—15%。
資料來源：伍德麥肯茲
但新能源平價(jià)上網(wǎng)不等于平價(jià)利用。新能源的上網(wǎng)/度電成本的下降，并不意味著其利用成本同步下降。相反，新能源比例越高，消納成本越高，很可能推高電價(jià)。而當(dāng)前的機(jī)制設(shè)計(jì)中，新能源的消納成本還難以有效傳導(dǎo)出去，這是面向“十四五”新能源發(fā)展亟需解決的問題之一。
國家電網(wǎng)能源研究院研究員張晉芳對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者表示，過去十年新能源發(fā)電成本快速下降，為實(shí)現(xiàn)“十四五”風(fēng)電、光伏等補(bǔ)貼退出，全面進(jìn)入“平價(jià)上網(wǎng)”時(shí)代提供了強(qiáng)有力的支撐。但新能源出力的隨機(jī)性和波動(dòng)性，對(duì)電力系統(tǒng)也在影響持續(xù)加深，使得系統(tǒng)需要同時(shí)應(yīng)對(duì)來自電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)的“雙重”波動(dòng)，將為消納新能源付出更多的系統(tǒng)成本。相關(guān)研究表明，新能源電量滲透率超過10%到15%之后，系統(tǒng)成本將會(huì)呈現(xiàn)快速增加趨勢(shì)。
張晉芳表示，結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究,從電力系統(tǒng)系統(tǒng)角度評(píng)估新能源利用成本，包括新能源場(chǎng)站成本和系統(tǒng)成本兩部分，其中系統(tǒng)成本包括靈活性電源投資/改造成本、系統(tǒng)調(diào)節(jié)運(yùn)行成本、大電網(wǎng)擴(kuò)展及補(bǔ)強(qiáng)投資、接網(wǎng)及配網(wǎng)投資等4類。未來隨著新能源裝機(jī)和發(fā)電量增加，系統(tǒng)成本各項(xiàng)組成部分將持續(xù)保持?jǐn)U大趨勢(shì)，其中調(diào)節(jié)運(yùn)行成本增幅最大。而調(diào)節(jié)運(yùn)行成本主要由系統(tǒng)內(nèi)的其他可調(diào)節(jié)型電源予以承擔(dān)，包括因平衡新能源波動(dòng)增加的火電深度調(diào)峰運(yùn)行成本和抽蓄、電化學(xué)儲(chǔ)能等運(yùn)行成本。
一位發(fā)電集團(tuán)人士對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者直言，一些制造企業(yè)為了炒概念，只強(qiáng)調(diào)上網(wǎng)電價(jià)的成本，給公眾造成很不好的預(yù)期，這是不對(duì)的。
宋楓基于Ueckerdt et al. (2013)修改提出
中國人民大學(xué)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)院副教授宋楓總結(jié)，新能源的出力特性和負(fù)荷特性匹配度不高、自身的波動(dòng)性，以及中國新能源資源稟賦和需求的空間差異，導(dǎo)致新能源在消納時(shí)還要考慮匹配成本、平衡成本和電網(wǎng)建設(shè)成本，這些成本加上額外的系統(tǒng)性成本，構(gòu)成了新能源的消納成本。
消納成本很可能導(dǎo)致電價(jià)上漲。
宋楓在今年1月人民大學(xué)的學(xué)術(shù)研討會(huì)上所做的報(bào)告中指出，盡管技術(shù)手段能夠在一定程度上緩解消納難題、提升新能源滲透率，但實(shí)證研究和國際經(jīng)驗(yàn)均表明，新能源全系統(tǒng)消納成本隨滲透率提升而增加；估算結(jié)果表明，若中國2030年達(dá)到20%-30%的風(fēng)光滲透率，可能帶來全社會(huì)度電成本增加0.031-0.059元。宋楓還對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者強(qiáng)調(diào)，新能源消納成本估算很重要，結(jié)果也會(huì)受到方法、假設(shè)、參數(shù)不同的影響，希望有更多相關(guān)研究來互相參考。
芝加哥大學(xué)能源與環(huán)境政策研究所（EPIC）2020年11月發(fā)布的一份研究顯示，在美國實(shí)施可再生能源配額制（RPS）政策的29個(gè)州和哥倫比亞特區(qū)，7年后可再生能源電量比例提高了2.2%，同時(shí)零售電價(jià)提高了11%，12年后可再生能源電量比例提高5%，零售電價(jià)提高了17%，主要是新能源電網(wǎng)接入成本所致。
未來，新能源發(fā)電成本的下降速度能否快過系統(tǒng)成本上升的速度，將決定新能源利用成本能否繼續(xù)下降，這一點(diǎn)并不樂觀。
張晉芳表示，從電力系統(tǒng)總體發(fā)展來看，預(yù)計(jì)在“十四五”、“十五五”期間，新能源場(chǎng)站成本減少量不能完全對(duì)沖系統(tǒng)成本增加量，新能源“平價(jià)”利用面臨挑戰(zhàn)，但合理控制發(fā)展節(jié)奏，將有利于緩減新能源利用成本上升。同時(shí)也需要通過市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，推動(dòng)全社會(huì)共擔(dān)綠色發(fā)展成本。
多位受訪的專家都談到，新能源的消納成本要有傳導(dǎo)出去的機(jī)制。中電聯(lián)專職副理事長王志軒撰文表示，對(duì)與電網(wǎng)連接的電源來講，只計(jì)算發(fā)電端的電量成本并以此衡量是否“平價(jià)”，無法估計(jì)電力轉(zhuǎn)型成本和艱難程度，也不利于防范電力轉(zhuǎn)型中的風(fēng)險(xiǎn)。沒有將電能全成本傳導(dǎo)到用戶，不利于用戶認(rèn)識(shí)低碳發(fā)展的艱巨性，不利于強(qiáng)化節(jié)能意識(shí)，也會(huì)間接影響到碳價(jià)格，進(jìn)而影響到碳市場(chǎng)的正常運(yùn)行。
中國各電源平準(zhǔn)化發(fā)電成本 (US$/MWh)
全球風(fēng)電、光伏基準(zhǔn)度電成本
如何參與電力市場(chǎng)？新能源最大的挑戰(zhàn)
無論是靈活性電源改造不及預(yù)期，還是消納成本難以傳導(dǎo)，亦或是輔助服務(wù)缺乏合理的回報(bào)機(jī)制，深析原因，都聚焦在缺乏市場(chǎng)機(jī)制上。
當(dāng)前已經(jīng)有少量新能源電量參與交易，以西北地區(qū)新能源裝機(jī)容量比較高、消納困難的省份為主。這些地區(qū)的地方政府會(huì)限定保障利用小時(shí)或者電量，保障內(nèi)的新能源電量由電網(wǎng)公司保量、保價(jià)收購，保障外的電量就要去市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)消納，其電價(jià)一般低于補(bǔ)貼的標(biāo)桿電價(jià)。
陜西省發(fā)改委在今年1月出臺(tái)的《陜西省2021年新能源發(fā)電企業(yè)參與市場(chǎng)化交易方案》，2021年風(fēng)電、光伏保障利用小時(shí)數(shù)分別為1700小時(shí)和1250小時(shí)，超出部分進(jìn)入市場(chǎng)，市場(chǎng)化的新能源電量約占15%。而新能源裝機(jī)比例更高的甘肅省，其保障收購的新能源電量為137億度，超出的部分全部進(jìn)入市場(chǎng)。甘肅一年新能源的發(fā)電量超過380億度，超過60%的新能源電力進(jìn)入市場(chǎng)。
交易模式上，主要包括三種：其一是在北京交易中心進(jìn)行的跨省區(qū)外送省間交易，通過雙邊協(xié)商、掛牌、集中競(jìng)價(jià)等方式參與，以及與火電打捆外送交易，以中長期為主，也包含現(xiàn)貨市場(chǎng)交易；其二是在省內(nèi)交易平臺(tái)上的電力交易，同樣以中長期為主，開展現(xiàn)貨試點(diǎn)的省份也有現(xiàn)貨交易；其三是與火電及其他電源進(jìn)行的發(fā)電權(quán)交易，通過與火電企業(yè)協(xié)商，將火電企業(yè)的發(fā)電權(quán)置換給新能源，二者協(xié)商分?jǐn)傠妰r(jià)收益。
電網(wǎng)公司在市場(chǎng)交易中扮演了重要角色。無論是省間市場(chǎng)，還是省內(nèi)現(xiàn)貨試點(diǎn)，省級(jí)電網(wǎng)公司常常是唯一的買方，承擔(dān)了可觀的新能源消納責(zé)任和維持電價(jià)水平責(zé)任，以省電網(wǎng)公司為主體參與市場(chǎng)購電，當(dāng)前有一定的合理性，但未來推動(dòng)新能源企業(yè)和用戶直接交易是大勢(shì)所趨，也需要更周全的市場(chǎng)設(shè)計(jì)。
在新能源比例越來越高的情況下，跨省的電力交易也越來越頻繁，緩解了新能源比例較高地區(qū)的消納壓力。北京交易中心披露的數(shù)據(jù)顯示，2020年1至11月，已經(jīng)組織571筆省間市場(chǎng)化交易，新能源省間交易電量839億千瓦時(shí)，同比增長3.5%。
進(jìn)入市場(chǎng)的新能源也依然享受補(bǔ)貼。2020年10月，財(cái)政部、發(fā)改委、能源局聯(lián)合發(fā)布“《關(guān)于促進(jìn)非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)展的若干意見》有關(guān)事項(xiàng)的補(bǔ)充通知”，其中明確了對(duì)存量項(xiàng)目各類資源區(qū)風(fēng)電、光伏全生命周期的補(bǔ)貼小時(shí)數(shù)上限，并明確其補(bǔ)貼額度為標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)與燃煤上網(wǎng)基準(zhǔn)價(jià)的差額。
華能集團(tuán)新能源部主任李來龍對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者表示，這一政策雖然對(duì)發(fā)電集團(tuán)減了一部分利，但減量并不大，并且解決了原來超裝的矛盾，總體很合理。
這樣的機(jī)制下，新能源進(jìn)入市場(chǎng)呈現(xiàn)“價(jià)補(bǔ)分離”的特點(diǎn)。度電補(bǔ)貼按照批復(fù)電價(jià)與燃煤基準(zhǔn)價(jià)的差額來確定，保證了存量新能源的基本收益，同時(shí)參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，形成價(jià)格信號(hào)。
對(duì)新能源而言，盡管補(bǔ)貼還未徹底消失，但進(jìn)一步的市場(chǎng)化意味著投資更大的不確定性。2020年，中國風(fēng)電新增裝機(jī)達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的7167萬千瓦，幾乎接近此前四年的總和，這一方面體現(xiàn)了中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的能力，另一方面也顯示出投資者在奮力搭上補(bǔ)貼的末班車。
“十四五新能源最大的風(fēng)險(xiǎn)就是如何參與市場(chǎng)，市場(chǎng)是最大的不確定因素”，李來龍對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者感嘆。他表示，此前高補(bǔ)貼時(shí)期，一般在補(bǔ)貼周期末段投產(chǎn)的項(xiàng)目收益率較好，降價(jià)后新補(bǔ)貼周期頭段的項(xiàng)目相對(duì)差一些。“十四五”期間要看市場(chǎng)政策如何制定，整體上投資回報(bào)會(huì)在合理水平，明顯高的項(xiàng)目肯定會(huì)越來越少。
任育之表示，光伏參與電力市場(chǎng)與煤電等傳統(tǒng)能源公開競(jìng)爭(zhēng)，目前還存在較大難度。但業(yè)界必須要清醒的認(rèn)識(shí)到，隨著電力市場(chǎng)改革的不斷深入，光伏風(fēng)電等新能源必將逐步參與市場(chǎng)，這是大勢(shì)所趨。如何成功參與電力市場(chǎng)，是“十四五”期間各方必須要共同研究和破解的問題。
隨著電改進(jìn)一步推進(jìn)，現(xiàn)貨市場(chǎng)試點(diǎn)將從8個(gè)省份逐步推開到全國，參與市場(chǎng)的電量也將進(jìn)一步提高。綜合發(fā)電、電網(wǎng)多位熟悉交易、市場(chǎng)的專家觀點(diǎn)來看，中長期與現(xiàn)貨市場(chǎng)的銜接機(jī)制，已經(jīng)是當(dāng)前電力市場(chǎng)改革亟需考慮的問題，對(duì)新能源來說，由于其波動(dòng)性高和可預(yù)測(cè)性差，這一矛盾更加突出。
2020年11月，發(fā)改委、能源局聯(lián)合發(fā)布關(guān)于做好2021年電力中長期合同簽訂工作的通知，其中要求年度簽約電量不低于前三年平均值的80%，后續(xù)通過月度合同保障簽約電量不低于前三年平均值的90%-95%，并且鼓勵(lì)交易主體分時(shí)段簽訂電量電價(jià)，即帶曲線簽訂合同。
已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)的新能源也將同樣受此約束，其年度電量簽訂尚可滿足比例要求，但由于新能源自身的波動(dòng)性和預(yù)測(cè)精度低，帶曲線簽訂中長期合同完全沒有可能執(zhí)行。中長期合同電量曲線如何通過市場(chǎng)化方式形成，是新能源進(jìn)入市場(chǎng)要面臨的新問題。
一位相關(guān)專家對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者表示，目前新能源出力的預(yù)測(cè)精度比較低，以單日96點(diǎn)分時(shí)段曲線的預(yù)測(cè)精度來看，新能源日前單點(diǎn)預(yù)測(cè)精度不到40%，而日內(nèi)提前一兩小時(shí)預(yù)測(cè)精度可以達(dá)到80%以上。這也就意味著對(duì)新能源而言，參與日內(nèi)市場(chǎng)是最合適的，因此，交易機(jī)構(gòu)交易品種的建設(shè)要跟上，建立連續(xù)開市的交易機(jī)制。這樣年度的合約在執(zhí)行過程中，如果發(fā)電能力超出了，可以在短期現(xiàn)貨市場(chǎng)迅速尋找買家，如果發(fā)電能力不足，可以把合同賣給其他電廠。
有相關(guān)專家認(rèn)為，將來交易中心的中長期交易應(yīng)該不只有年度、月度的形式，中長期交易也會(huì)連續(xù)長期開放，這樣市場(chǎng)主體可以不停的在中長期市場(chǎng)中買賣合同。通過這種滾動(dòng)的買賣，越逼近日前就越能知道預(yù)測(cè)曲線，最終通過交易形成曲線。
大唐甘肅公司趙克斌在《南方能源觀察》上撰文總結(jié)甘肅的現(xiàn)貨市場(chǎng)試點(diǎn)時(shí)提到，甘肅的現(xiàn)貨實(shí)踐讓新能源企業(yè)非常清楚地意識(shí)到兩個(gè)問題：一是中長期曲線分解至關(guān)重要；二是新能源功率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性非常重要。如果有問題，那一定是新能源功率預(yù)測(cè)不準(zhǔn)的問題；如果還有問題，那一定是中長期電量曲線分解的問題。由于日前預(yù)測(cè)不準(zhǔn)，日內(nèi)出現(xiàn)風(fēng)小或者無風(fēng)的情況，導(dǎo)致新能源日發(fā)電出現(xiàn)負(fù)收入的現(xiàn)象，在甘肅的現(xiàn)貨實(shí)踐中已經(jīng)屢見不鮮。
除了中長期電量曲線如何形成，一位熟悉市場(chǎng)交易的專家對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者總結(jié)，隨著高比例可再生能源進(jìn)入市場(chǎng)，未來市場(chǎng)機(jī)制還有幾個(gè)關(guān)鍵問題需要考慮。
其一是價(jià)格波動(dòng)。當(dāng)前試點(diǎn)的8個(gè)現(xiàn)貨市場(chǎng)都對(duì)價(jià)格波動(dòng)設(shè)定了上下限，而現(xiàn)貨市場(chǎng)一般采用邊際成本出清統(tǒng)一價(jià)格，新能源發(fā)電的邊際成本為0，這使得新能源大發(fā)時(shí)，現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格直接打到地板價(jià)，而新能源出力缺乏時(shí)，價(jià)格又會(huì)漲到天花板，市場(chǎng)實(shí)際不能給出正確的價(jià)格信號(hào)。未來需要完善市場(chǎng)機(jī)制，允許更大的波動(dòng)。
其次，要增加輔助服務(wù)交易品種。當(dāng)前的輔助服務(wù)主要是以備用和調(diào)頻為主。未來新能源比例提高之后，要根據(jù)新能源的特點(diǎn)增加如快速爬坡、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等交易品種。比如在新能源裝機(jī)比例較高的美國加州，其輔助服務(wù)市場(chǎng)就設(shè)置了靈活爬坡產(chǎn)品。
第三，需要加快全國市場(chǎng)建設(shè)。隨著新能源比例提高，必須擴(kuò)大市場(chǎng)范圍，并且不僅僅是全國范圍的中長期市場(chǎng)，而是需要像歐洲一樣，將各省市場(chǎng)耦合，可以通過市場(chǎng)靈活引導(dǎo)資源配置和新能源消納。而這背后不僅僅要打破省間壁壘，還需要非常精細(xì)的市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)，如何做到全國市場(chǎng)和省市場(chǎng)的銜接。盡管困難重重，但大方向必去做，而且歐洲是可行的樣板。“新能源比例不高時(shí)，這個(gè)問題還不突出，但比例越來越高之后，這個(gè)問題會(huì)非常突出”。
國家電網(wǎng)能源研究院副總工程師馬莉表示，中國能源供需逆向分布的特點(diǎn)，決定了能源資源必須在更大范圍內(nèi)進(jìn)行配置。電力市場(chǎng)有助于打破省間壁壘，在風(fēng)光新能源快速發(fā)展的情況下，亟需建成一個(gè)全國統(tǒng)一的電力市場(chǎng)。不管是中長期還是現(xiàn)貨，市場(chǎng)交易機(jī)制都需要考慮新能源如何參與。例如，可以把新能源發(fā)電、需求側(cè)、儲(chǔ)能等放在一起，構(gòu)建更靈活的交易系統(tǒng)。
盡管當(dāng)前市場(chǎng)建設(shè)仍在初期，也碰到了如雙軌制下產(chǎn)生的不平衡資金等各種各樣的問題。但接受《財(cái)經(jīng)》記者采訪的多位市場(chǎng)相關(guān)人士都認(rèn)為，現(xiàn)貨市場(chǎng)試點(diǎn)的確讓企業(yè)明顯感受到市場(chǎng)引導(dǎo)價(jià)格發(fā)現(xiàn)機(jī)制，尤其是對(duì)電力產(chǎn)品，市場(chǎng)能夠體現(xiàn)季節(jié)性、時(shí)段性差異下電力的價(jià)格和價(jià)值，“再不需要人為去定（價(jià)格）了”。
從長遠(yuǎn)來看，完全市場(chǎng)化交易的電力市場(chǎng)更有利于風(fēng)光新能源的發(fā)展。朱彤表示，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的競(jìng)價(jià)規(guī)則是邊際成本定價(jià)，而風(fēng)、光發(fā)電的邊際成本是零，未來其一定是優(yōu)先上網(wǎng)。因此，加快統(tǒng)一的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)和電力輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)，是可再生能源發(fā)展最重要的保障機(jī)制。
碳市場(chǎng)、綠證市場(chǎng)作用幾何
對(duì)電力系統(tǒng)而言，平衡是核心問題，諸多前述討論的輔助服務(wù)、容量市場(chǎng)等機(jī)制上缺乏的問題，都圍繞電產(chǎn)品本身的平衡相關(guān)特性來展開，也凸顯了新能源利用成本和消納成本的差別。
但電力產(chǎn)品不只具備這些電本身的屬性。有專家認(rèn)為，電作為一個(gè)產(chǎn)品，可以分解為容量、電量、輔助服務(wù)和綠色屬性四個(gè)部分。火電具備容量、電量和輔助服務(wù)，新能源具備電量和綠色屬性。
顯然，在電力市場(chǎng)中，僅考慮前三項(xiàng)屬性，新能源還無法和火電競(jìng)爭(zhēng)。但它具備的綠色屬性，需要在碳市場(chǎng)、綠證、碳稅等可能的市場(chǎng)、價(jià)格機(jī)制中體現(xiàn)。
碳市場(chǎng)是最先啟動(dòng)的。2021年1月5日，生態(tài)環(huán)境部出臺(tái)《碳排放權(quán)交易管理辦法（試行）》。按照該辦法，2021年將成為全國碳市場(chǎng)的第一個(gè)履約周期，未來主要的交易產(chǎn)品將包括碳排放配額和中國核證自愿減排量（CCER）。
高碳排放的煤電項(xiàng)目是全國碳市場(chǎng)的首個(gè)管控對(duì)象，零碳排放的風(fēng)電光電項(xiàng)目則不屬于碳市場(chǎng)管控的對(duì)象。在碳市場(chǎng)環(huán)境下，煤電項(xiàng)目將背上越來越沉重的碳排放負(fù)擔(dān)，降低其對(duì)風(fēng)光新能源項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，風(fēng)光新能源還可通過CCER機(jī)制直接從碳市場(chǎng)獲得經(jīng)濟(jì)效益。
不過，在全國碳市場(chǎng)啟動(dòng)初期，CCER的交易將暫緩實(shí)施。制定CCER具體交細(xì)則的《溫室氣體自愿減排交易管理暫行辦法》尚處于修訂之中。CCER項(xiàng)目的審批目前處于暫停狀態(tài)，何時(shí)重啟待定。
目前，國內(nèi)已經(jīng)開展的碳市場(chǎng)試點(diǎn)對(duì)于火電成本的影響還不明顯。《南方能源觀察》今年1月發(fā)表的一篇碳市場(chǎng)對(duì)電力交易的分析文章中測(cè)算，當(dāng)前廣東碳市場(chǎng)成交機(jī)制和價(jià)格下，碳交易成本僅占火電機(jī)組正常發(fā)電成本的0.5%左右，基本不會(huì)對(duì)目前火電機(jī)組運(yùn)行成本造成影響；如果配額比例5%、碳交易價(jià)格達(dá)到300元，將占發(fā)電成本6%左右，成為火電機(jī)組在電力市場(chǎng)報(bào)價(jià)的重要因素之一。
在碳市場(chǎng)探索長達(dá)15年的歐洲，在2018年進(jìn)一步收緊碳配額之后，其碳價(jià)在過去半年數(shù)次突破30歐元的高點(diǎn)。以28歐元估算，則每兆瓦時(shí)煤電發(fā)電成本增加22歐元，這顯著拉低了煤電的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。
碳市場(chǎng)之外，可再生能源消納保障機(jī)制是政策上對(duì)于綠電消納的另一大支持措施。中國政府2019年5月發(fā)布《關(guān)于建立健全可再生能源電力消納保障機(jī)制的通知》，于2020年開始實(shí)施可再生能源消納保障機(jī)制。該機(jī)制包含的可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重指標(biāo)，是目前對(duì)各地消納風(fēng)光新能源唯一具有強(qiáng)制性和約束力的考核指標(biāo)。
根據(jù)上述通知，各省級(jí)能源主管部門負(fù)責(zé)本省級(jí)行政區(qū)域的消納責(zé)任權(quán)重落實(shí)，電網(wǎng)企業(yè)承擔(dān)經(jīng)營區(qū)消納責(zé)任權(quán)重實(shí)施的組織責(zé)任。國務(wù)院能源主管部門對(duì)各省級(jí)行政區(qū)域消納責(zé)任權(quán)重完成情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)，對(duì)未履行消納責(zé)任權(quán)重的市場(chǎng)主體要求限期整改，將可再生能源消納量與全國能源消耗總量和強(qiáng)度“雙控”考核掛鉤。
彭博新能源財(cái)經(jīng)2020年7月發(fā)布的報(bào)告稱，2019年，在非水電可再生能源電力消納方面，中國有15個(gè)省(區(qū)、市)未達(dá)到最低消納責(zé)任權(quán)重。2020年，預(yù)計(jì)有5到8個(gè)省(區(qū)、市)達(dá)不到非水電再生能源最低消納權(quán)重目標(biāo)。
根據(jù)相關(guān)規(guī)定，無法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的消納責(zé)任主體有兩種履約渠道：一是自愿認(rèn)購可再生能源綠色電力證書（下稱綠證）；二是向超額完成年度消納量的市場(chǎng)主體購買其超額完成的可再生能源電力消納量。
2020年是消納保障機(jī)制考核的第一年，可再生能源電力消納量的交易即將開展。2021年1月26日，北京電力交易中心發(fā)布《北京電力交易中心可再生能源電力超額消納量交易規(guī)則（試行）》，將在近期開展省間超額消納交易量。根據(jù)該規(guī)則，每1兆瓦時(shí)消納量產(chǎn)生一個(gè)可再生能源超額消納憑證，采用雙邊協(xié)商、集中競(jìng)價(jià)、掛牌和滾動(dòng)撮合的方式進(jìn)行交易，原則上只進(jìn)行年度交易，在每年年度電量結(jié)算工作完成后的第二周開展。此外，綠證交易結(jié)果每月同步至電力交易中心，不再重復(fù)在超額消納量市場(chǎng)中參與交易。
綠證的進(jìn)展則不盡如人意。綠證的推出原來希望通過市場(chǎng)交易綠證來取代部分政府補(bǔ)貼的壓力，出售綠證的新能源電量不再享受政府補(bǔ)貼電價(jià)，這也導(dǎo)致了綠證的價(jià)格高昂，并且越晚開發(fā)的新能源項(xiàng)目綠證越便宜。更重要的是，綠證目前是自愿購買，并非“強(qiáng)制”，買方“用愛發(fā)電”，昂貴的綠證價(jià)格下，對(duì)于有消納考核的主體來說，自己投資綠電、購買綠電或者購買超額的可再生能源消納量，都比買綠證更有動(dòng)力。
綠證的交易因此也并不活躍，中國的綠證自愿認(rèn)購從2017年7月1日起開展，中國綠證認(rèn)購平臺(tái)的數(shù)據(jù)顯示，截至2020年1月28日，總共只有2510名認(rèn)購者認(rèn)購了72438個(gè)綠證（1兆瓦時(shí)新能源電量生成一個(gè)綠政）。而在歐美，在強(qiáng)制配額制、成熟的電力市場(chǎng)支持下，用電方與新能源發(fā)電企業(yè)長期購電協(xié)議（PPA）越來越流行，PPA一方面確保了市場(chǎng)主體能夠以穩(wěn)定的價(jià)格購買電力，同時(shí)滿足對(duì)綠色電力配額的考核要求。
國家能源局在2020年9月23日答復(fù)解決光伏發(fā)電補(bǔ)貼拖欠問題時(shí)稱，正在加快建設(shè)綠證和可再生能源電力超額消納量市場(chǎng)化交易的技術(shù)支持體系，將持續(xù)完善綠證交易制度，擴(kuò)大其市場(chǎng)規(guī)模和交易范圍，確保兩者的有序銜接。
李俊峰認(rèn)為，該機(jī)制目前對(duì)各地實(shí)施的壓力并不夠，各地完成當(dāng)前的指標(biāo)難度太小。未來應(yīng)該完善該機(jī)制，縮小地區(qū)間責(zé)任權(quán)重指標(biāo)差異，拓寬完成該消納權(quán)重指標(biāo)的市場(chǎng)交易方式。讓各地承擔(dān)均衡的消納權(quán)重，以達(dá)到提高全國消納水平的目標(biāo)。
落基山研究所電力部門高級(jí)咨詢師劉秉祺對(duì)《財(cái)經(jīng)》表示，可再生能源電力消納保障機(jī)制主要是制定了可再生能源消納的下限和短期目標(biāo)，對(duì)長期高速發(fā)展的引導(dǎo)和激勵(lì)尚不足。長遠(yuǎn)來看，該機(jī)制需要與其他長效激勵(lì)政策機(jī)制有效結(jié)合，形成強(qiáng)有力的發(fā)展激勵(lì)和約束保障。比如，制定與2030年可再生能源發(fā)展目標(biāo)以及碳中和目標(biāo)相一致的發(fā)展規(guī)劃，與碳市場(chǎng)交易機(jī)制聯(lián)動(dòng)等。
據(jù)《財(cái)經(jīng)》記者了解，隨著風(fēng)光新能源發(fā)展目標(biāo)的提升，各地的消納責(zé)任權(quán)重指標(biāo)也將相應(yīng)調(diào)整。相關(guān)研究機(jī)構(gòu)不愿具名的人士對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者表示，權(quán)重指標(biāo)在發(fā)揮中長期引領(lǐng)作用的同時(shí)也會(huì)根據(jù)發(fā)展實(shí)際進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。按照碳達(dá)峰和碳中和的最新目標(biāo)，中國可再生能源發(fā)展相比“十三五”期間將顯著提速，2021年以后分解到各地的消納指標(biāo)將會(huì)以上述目標(biāo)作為重要測(cè)算邊界。
新能源挑戰(zhàn)電網(wǎng)穩(wěn)定性
對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行而言，高比例的可再生能源正在帶來新的挑戰(zhàn)。
傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)是一個(gè)電源隨著負(fù)荷波動(dòng)運(yùn)行的系統(tǒng)，而新能源加入之后，電源側(cè)不可控的隨機(jī)波動(dòng)性也增大，要求其他電源也要平抑新能源的波動(dòng)。而新能源比例越高，波動(dòng)越大，其他調(diào)節(jié)電源需要作出的調(diào)整越大。
此外，新能源的出力曲線往往與負(fù)荷曲線并不匹配，極端情況下甚至呈現(xiàn)相背的特點(diǎn)。光伏“晚峰無光”，風(fēng)電“極熱無風(fēng)”，以及冬季常見的陰雨寡照、靜穩(wěn)霧霾和低溫冰凍天氣，往往造成新能源在冬夏用電高峰時(shí)“臨陣脫逃”。2020年8月14、15日，美國加州在高溫大負(fù)荷期間，就因晚峰時(shí)段新能源減發(fā)導(dǎo)致大規(guī)模停電。在國內(nèi)，新能源比例較高地區(qū)多次出現(xiàn)發(fā)電低于預(yù)測(cè)，被迫對(duì)工業(yè)用戶實(shí)施有序用電措施。
此前一度引起廣泛關(guān)注的今冬湖南大范圍限電，是能源轉(zhuǎn)型和電力供應(yīng)安全矛盾的典型縮影。截止2019年底，湖南清潔能源裝機(jī)容量達(dá)到2594萬千瓦，清潔能源裝機(jī)比例達(dá)到54.8%，其中水電、風(fēng)電、光伏裝機(jī)分別為1744萬千瓦、427萬千瓦和344萬千瓦，裝機(jī)比例全國第七。清潔能源電量962億度，比例51.6%，這一比例位居中東部第一，全國第四，超過一半的電量來自清潔能源。
湖南的電量和負(fù)荷保持高增速，此前已經(jīng)出現(xiàn)限電情況。在此次冬季負(fù)荷高峰矛盾進(jìn)一步爆發(fā)，湖南水電處在枯水期，風(fēng)光出力不穩(wěn)定，難以頂峰支撐電網(wǎng)長時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行。而作為兜底的煤電在湖南生存條件艱難，由于可再生能源占比提高，湖南省內(nèi)煤電利用小時(shí)數(shù)長期在不足4000小時(shí)數(shù)的低位運(yùn)行，并且逐年下降，從2018年的3885小時(shí)降低至2020年的不足3700小時(shí)，加之本省是煤炭輸入省份，原料價(jià)格較高，發(fā)電企業(yè)并無投資煤電的動(dòng)力，2016年到2019年煤電裝機(jī)容量減少了約60萬千瓦。
煤電利用小時(shí)數(shù)和裝機(jī)雙雙下降，可再生能源裝機(jī)和電量提高，外送能力方面又面臨西北冬季風(fēng)光出力下降和華中地區(qū)普遍迎峰度冬供應(yīng)緊張，結(jié)果是湖南最終出現(xiàn)嚴(yán)重的限電情況。
今年冬季以來，寒潮影響下電力需求激增。1月7日，國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)域負(fù)荷達(dá)到9.6億千瓦，創(chuàng)歷史新高，其中11個(gè)省網(wǎng)負(fù)荷創(chuàng)歷史新高；1月11日，南網(wǎng)用電負(fù)荷達(dá)到1.97億千瓦，與夏季峰值相當(dāng)。氣候影響下，居民負(fù)荷在峰值負(fù)荷時(shí)期占比提高，且夏季負(fù)荷與冬季負(fù)荷峰值相當(dāng)，是電力系統(tǒng)的新特點(diǎn)。
另一大風(fēng)險(xiǎn)與電力系統(tǒng)本身的運(yùn)行技術(shù)特點(diǎn)有關(guān)。
對(duì)電力系統(tǒng)而言，必須將交流電壓的幅值、頻率以及通過輸變電設(shè)備的電流維持在限額之內(nèi)，才能安全有效傳輸電能。這需要電力系統(tǒng)中的電源能夠?yàn)橄到y(tǒng)運(yùn)行提供足夠的旋轉(zhuǎn)備用、電壓支撐和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以應(yīng)對(duì)各種設(shè)備故障。水火電等同步發(fā)電機(jī)性質(zhì)的電源，因轉(zhuǎn)子質(zhì)量大、慣性大，在電壓和頻率小幅波動(dòng)時(shí)可穩(wěn)定運(yùn)行，所以能夠可靠有效地提供上述三種輔助服務(wù)。新能源因源端獲取的能量波動(dòng)不穩(wěn)、或以直流電流形式輸出，所以必須通過由電力電子器件構(gòu)成的變頻器、逆變器方能并網(wǎng)運(yùn)行，電力行業(yè)稱之為“電力電子化電源”。受此技術(shù)特性影響，新能源難以向電力系統(tǒng)提供與其發(fā)電功率相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)備用和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，能夠提供的火電機(jī)組為了讓出電能消納空間，不能開機(jī)并網(wǎng)。
因此，從目前的技術(shù)水平來看，未來的電力系統(tǒng)必然是“雙高”的，即并網(wǎng)運(yùn)行的設(shè)備中新能源比例高、電力電子化比例高?！半p高”電力系統(tǒng)如何安全穩(wěn)定運(yùn)行目前還是“無人區(qū)”，全世界的電力系統(tǒng)運(yùn)行者都還在探尋摸索。
最近的典型案例是英國2019年8月9日下午發(fā)生的大停電。這次停電造成了包括倫敦在內(nèi)的100萬電力用戶受到影響，事故當(dāng)時(shí)新能源大發(fā)，但一起電力系統(tǒng)運(yùn)行中常見的線路接地故障，卻在英國最大的海上風(fēng)電場(chǎng)導(dǎo)致大量機(jī)組變頻器因無法承受電壓波動(dòng)跳閘，功率缺失后系統(tǒng)頻率小幅下滑，又引發(fā)各地配電網(wǎng)的分布式光伏因逆變器耐頻性能不足、無序脫網(wǎng)，進(jìn)一步拉低系統(tǒng)頻率；而此時(shí)并網(wǎng)常規(guī)電源較少，無力提供足額的旋轉(zhuǎn)備用和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，遏制系統(tǒng)頻率一步步下滑，直到跌至48.9HZ，引發(fā)配電網(wǎng)中為防止系統(tǒng)頻率崩潰而設(shè)置的低頻減載自動(dòng)裝置動(dòng)作，切除了大量負(fù)荷，造成大面積停電，才穩(wěn)住系統(tǒng)頻率跌勢(shì)，阻止了英國電力系統(tǒng)的全面崩潰。發(fā)生大停電的英國，其可再生能源裝機(jī)比例約為47%，同時(shí)具備良好調(diào)節(jié)性能的天然氣裝機(jī)比例超過40%，但調(diào)節(jié)電源充分并不意味著能夠應(yīng)對(duì)系統(tǒng)缺乏轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的問題。
類似風(fēng)險(xiǎn)在國內(nèi)也有征兆。熟悉電網(wǎng)運(yùn)行的專家對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者指出，在東部直流電網(wǎng)輸入省份，直流輸入功率較大，發(fā)生擾動(dòng)故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)頻率突然下降，過去一般依靠火電旋轉(zhuǎn)備用來應(yīng)對(duì)。在如今大量風(fēng)電、光伏接入電網(wǎng)后，發(fā)現(xiàn)很大的問題就在風(fēng)電、光伏的涉網(wǎng)能力不足，在電壓、頻率發(fā)生波動(dòng)時(shí)容易脫網(wǎng)，出現(xiàn)類似前述英國大停電的連鎖反應(yīng)。
該專家表示，以前新能源比例小，是家里的小弟弟小妹妹的時(shí)候，性能差一點(diǎn)，火電大哥大姐可以幫你扛，現(xiàn)在新能源長大了，以后還要成為主體能源，擠走了大哥大姐，就不能再撒嬌，要承擔(dān)起助力電源應(yīng)負(fù)的責(zé)任和義務(wù)。
更高比例的新能源裝機(jī)前景下，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)正在改變。2020年7月1日，新版《電力系統(tǒng)安全運(yùn)行導(dǎo)則》生效，這是該導(dǎo)則過去19年以來的首次更新，其中對(duì)新能源明確提出了新的要求，如并網(wǎng)電源應(yīng)具備一次調(diào)頻、快速調(diào)壓、調(diào)峰能力，新能源廠站及分布式電壓電源和頻率耐受水平原則上與常規(guī)同步機(jī)一致。
2020年12月，中電聯(lián)組織的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19963《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定第一部分：陸上風(fēng)電》送審稿通過審查會(huì)審查，這一標(biāo)準(zhǔn)的修訂歷經(jīng)三年博弈，一度交鋒激烈，引發(fā)風(fēng)電業(yè)界不少反對(duì)聲音。最終送審稿中，在原有版本上新增了一次調(diào)頻、慣量響應(yīng)、高電壓穿越等電力系統(tǒng)亟需的技術(shù)要求和性能指標(biāo)。
劉秉祺表示，一些風(fēng)電光伏比例較高的國家已通過技術(shù)改造讓電網(wǎng)更好地消納波動(dòng)能源，比如要求具備高電壓穿越能力、主動(dòng)向系統(tǒng)提供調(diào)頻服務(wù)、甚至提供虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等。這些技術(shù)手段使可再生電源對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)更加友好，對(duì)建立長期的良性系統(tǒng)生態(tài)是有益且必要的。雖然目前在一定程度上會(huì)影響可再生能源的經(jīng)濟(jì)性，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，成本將持續(xù)下降。
面對(duì)越來越高的新能源裝機(jī)，中電聯(lián)專職副理事長王志軒在2020年底撰文提醒，實(shí)現(xiàn)碳中和，要謹(jǐn)防“灰犀?！薄昂谔禊Z”。在王志軒看來，新能源大規(guī)模應(yīng)用后，兩類風(fēng)險(xiǎn)驟然加大。一是大概率“灰犀牛”事件風(fēng)險(xiǎn)，指風(fēng)光波動(dòng)性、不穩(wěn)定性、隨機(jī)性對(duì)電力安全穩(wěn)定帶來的影響，大比例可再生的發(fā)展，導(dǎo)致發(fā)生大面積電力系統(tǒng)崩潰的概率增大；二是小概率自然現(xiàn)象引發(fā)能源安全大風(fēng)險(xiǎn)的“黑天鵝”事件，指大面積、持續(xù)性長時(shí)間的陰天、雨天、靜風(fēng)天對(duì)光伏、風(fēng)電為主體的電力系統(tǒng)造成重大電力斷供風(fēng)險(xiǎn)。
王志軒表示，“灰犀?！憋L(fēng)險(xiǎn)電網(wǎng)方面已有高度認(rèn)知，還處在破解難題階段。而“黑天鵝”風(fēng)險(xiǎn)常常被忽視。他提醒，不同主體，對(duì)這種風(fēng)險(xiǎn)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)仍停留在技術(shù)層面，認(rèn)為是電力系統(tǒng)甚至是電網(wǎng)的技術(shù)性問題。對(duì)于大面積、長時(shí)間天氣原因造成的新的能源電力安全風(fēng)險(xiǎn)，僅靠電力系統(tǒng)、電網(wǎng)企業(yè)是不可能獨(dú)立防范的。
在不可能三角中抉擇
相比其他主要經(jīng)濟(jì)體，中國仍處在經(jīng)濟(jì)和電力需求發(fā)展時(shí)期，碳達(dá)峰和碳中和的壓力巨大。
生態(tài)環(huán)境部國家應(yīng)對(duì)氣候變化戰(zhàn)略研究和國際合作中心戰(zhàn)略規(guī)劃部主任柴麒敏對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者表示，中國從碳達(dá)峰到碳中和的時(shí)間只有短短30年，不到其他發(fā)達(dá)國家的一半。因此，中國的綠色低碳轉(zhuǎn)型必須是躍遷式、變革式的發(fā)展。這需要能源電力領(lǐng)域作出非常大的結(jié)構(gòu)性變化，不僅是靠某些領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新、效率提高就可以實(shí)現(xiàn)。能源系統(tǒng)的改造將面臨一場(chǎng)大的變革，需要供給者、消費(fèi)者等多方共同參與。在經(jīng)濟(jì)性成本如何分?jǐn)偡矫?，不?yīng)是增加一毛錢、兩毛錢的概念，而是要重新組織架構(gòu)，形成社會(huì)成本分?jǐn)偟男履Ｊ健?/span>
柴麒敏說，從目前大部分研究結(jié)論來看，在2040-2045年，中國的電力系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)近零碳排放，才能到2050年左右，實(shí)現(xiàn)整個(gè)能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)近零碳排放。發(fā)電項(xiàng)目的設(shè)施壽命期往往在30-40年，按照這個(gè)時(shí)間尺度倒推，從現(xiàn)在開始就不能再建高排放的項(xiàng)目了。如果要建，也要考慮做一些末端處理的措施，比如像CCUS（碳捕集利用封存技術(shù)）。
是否繼續(xù)新建煤電，是關(guān)注氣候變化領(lǐng)域的專家和電力領(lǐng)域?qū)＜壹ち覡?zhēng)論的焦點(diǎn)，并且常常難以理解對(duì)方。
關(guān)注環(huán)境的專家一般認(rèn)為，煤電建設(shè)會(huì)擠占新能源的發(fā)展空間，繼續(xù)上煤電意味著新能源的空間變少；煤電廠壽期一般在30年到40年，當(dāng)前新建的煤電意味著未來很長一段時(shí)間都會(huì)帶來碳排放，與中國減排目標(biāo)相背；煤電利用小時(shí)數(shù)下降，未來也面臨投資難以回收的風(fēng)險(xiǎn)；傳統(tǒng)能源企業(yè)由于自身的路徑依賴，沒有動(dòng)力投資新能源。
而在電力領(lǐng)域?qū)＜铱磥恚磳?duì)煤電建設(shè)的觀點(diǎn)缺乏對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行基本常識(shí)的認(rèn)知，只關(guān)注電量替代的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，忽略了電力瞬時(shí)平衡的特點(diǎn)。此外，煤電裝機(jī)容量的提高，更多是為了調(diào)節(jié)新能源服務(wù)，它的利用小時(shí)數(shù)仍會(huì)持續(xù)降低，因而裝機(jī)容量的提高并不一定等于煤電電量的提高和碳排放的增加。而煤電的生存困難，恰恰是現(xiàn)在以電量價(jià)格為主的市場(chǎng)機(jī)制，缺乏對(duì)它為電力系統(tǒng)提供服務(wù)的回報(bào)。他們也擔(dān)心，立刻停止煤電建設(shè)，會(huì)出現(xiàn)更多如湖南的限電危險(xiǎn)。
一個(gè)事實(shí)是，新能源開發(fā)的主力早已變成電力央企。在發(fā)電集團(tuán)看來，火電的角色必然會(huì)發(fā)生變化。華能集團(tuán)董事長舒印彪就在內(nèi)部表示，傳統(tǒng)火電一定是要思考如何為消納新能源服務(wù)做貢獻(xiàn)。
煤電爭(zhēng)議的背后，是能源的安全、廉價(jià)、綠色難以兼得的矛盾，也就是所謂的“能源不可能三角”。
隨著新能源比例提高，前述電力市場(chǎng)、碳市場(chǎng)、綠證、消納交易等市場(chǎng)機(jī)制的亟待改革，某種程度上都是對(duì)轉(zhuǎn)型成本的體現(xiàn)，通過合理的市場(chǎng)機(jī)制來傳導(dǎo)轉(zhuǎn)型的真實(shí)成本。而另一方面，降低電價(jià)、降低工商業(yè)用能成本的國家政策已經(jīng)持續(xù)三年，未來價(jià)格的矛盾會(huì)更加突出。
也已經(jīng)有學(xué)者開始關(guān)注探討轉(zhuǎn)型的成本和節(jié)奏問題，中國人民大學(xué)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)院助理教授郭伯威的研究認(rèn)為，技術(shù)進(jìn)步、能源效率提升、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、人力資本提升將降低減排成本。中國實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)的同時(shí)要解決好經(jīng)濟(jì)增長與碳排放之間的矛盾以及代際社會(huì)公平性的矛盾。過于激進(jìn)的減排政策不利于社會(huì)公平，并有可能給消費(fèi)者帶來沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)?？紤]到當(dāng)前中國消費(fèi)者對(duì)高能源價(jià)格的承受力更低、代際不平等問題突出，因此現(xiàn)階段不適合過于激進(jìn)的減排政策，而宜將大部分減排壓力留至后期。
如同光伏、風(fēng)電發(fā)電成本的快速下降支撐能源轉(zhuǎn)型一樣，技術(shù)進(jìn)步始終是求解矛盾的關(guān)鍵因素，而技術(shù)進(jìn)步的速度，離不開合適的市場(chǎng)機(jī)制給予激勵(lì)。
電源結(jié)構(gòu)的爭(zhēng)論之外，并非沒有第三種選擇。
清華大學(xué)電機(jī)系教授夏清表示，中國下一步的發(fā)展就是要喚醒沉睡的資源，出臺(tái)有吸引力的價(jià)格機(jī)制，讓具有強(qiáng)大響應(yīng)能力的用戶參與峰谷差的調(diào)峰。
平衡問題是電力系統(tǒng)的基本問題。傳統(tǒng)的解決方式是“源隨荷動(dòng)”，即讓各類具備調(diào)節(jié)能力的電源跟隨負(fù)荷的變化而變化。而高比例新能源背景下，“荷隨源動(dòng)”越來越成為趨勢(shì)。
虛擬電廠就是從負(fù)荷側(cè)著手的一種解決方案。所謂虛擬電廠，是指通過智能調(diào)控系統(tǒng)，將用戶的負(fù)荷變成可調(diào)節(jié)的資源，以應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)的平衡需求，并可以在市場(chǎng)中獲利。
2019年12月開始投運(yùn)的冀北虛擬電廠示范工程是國內(nèi)首個(gè)經(jīng)國家能源局批復(fù)、以市場(chǎng)化方式運(yùn)營的虛擬電廠，參與京津唐地區(qū)輔助服務(wù)市場(chǎng)。該市場(chǎng)在每年11月至4月運(yùn)行，應(yīng)對(duì)區(qū)域內(nèi)超過1700萬風(fēng)電在冬季的填谷需求，由風(fēng)電承擔(dān)輔助服務(wù)費(fèi)用。
冀北電力交易中心公司總經(jīng)理王宣元對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者介紹，2019年啟動(dòng)的虛擬電廠接入容量是16萬千瓦，包括蓄熱式鍋爐、智慧樓宇、可調(diào)節(jié)工商業(yè)等多種用戶，可提供的調(diào)節(jié)容量為5萬千瓦，與發(fā)電側(cè)同臺(tái)競(jìng)價(jià)，整體技術(shù)指標(biāo)可以達(dá)到與傳統(tǒng)火電機(jī)組一樣的響應(yīng)時(shí)間和響應(yīng)速率，首次實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)閉環(huán)運(yùn)行控制。
2020年11月，新的輔助服務(wù)市場(chǎng)開始運(yùn)行，在去年成功參與市場(chǎng)的情況下，虛擬電廠規(guī)模已經(jīng)擴(kuò)大，可參與的調(diào)節(jié)容量達(dá)到50萬千瓦。此外，去年虛擬電廠由冀北綜合能源服務(wù)公司一家來牽頭試點(diǎn)，今年提高的容量里，也有第三方和用戶來打造虛擬電廠參與輔助服務(wù)。
更重要的是，虛擬電廠運(yùn)行的背后離不開數(shù)字技術(shù)的支撐，王宣元介紹，虛擬電廠的建設(shè)利用了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云管邊端的體系，搭建虛擬電廠智能管控平臺(tái)，在用戶側(cè)要新增采集傳輸控制設(shè)備，未來用戶可以來開發(fā)微應(yīng)用，對(duì)用戶側(cè)做更精細(xì)的用戶畫像。
一個(gè)可調(diào)容量50萬千瓦的虛擬電廠，幾乎意味著減少了一個(gè)同等容量的火電機(jī)組以及電網(wǎng)配套設(shè)備投資。而這個(gè)虛擬電廠能夠運(yùn)行的背后，一方面是當(dāng)?shù)氐妮o助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制，一方面是不可缺少的數(shù)字技術(shù)投資。
“能源不可能三角”是中國人民大學(xué)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)院院長鄭新業(yè)最先提出的概念，即很難同時(shí)確?！凹扔心茉从?、又沒有污染、價(jià)格還便宜”。中國的電價(jià)在全世界屬于最低之列，僅相當(dāng)于歐盟各國平均電價(jià)的三分之一。在碳達(dá)峰、碳中和已是國家承諾，保障用能也沒有退步余地的情況下，電價(jià)上漲是中國社會(huì)必須面對(duì)的現(xiàn)實(shí)。
朱彤認(rèn)為，促進(jìn)可再生能源良性發(fā)展的新體制構(gòu)建問題尚未被提上日程，技術(shù)、利益、體制問題交織在一起，使得中國的能源轉(zhuǎn)型之路必然比歐洲國家更曲折。