一、可再生能源持續(xù)發(fā)展壯大是低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵因素

我國(guó)《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略(2016～2030)》明確提出,到2030年,能源消費(fèi)總量控制在60億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以?xún)?nèi),非化石能源占能源消費(fèi)總量比重達(dá)到20%左右;到2050年,能源消費(fèi)總量基本穩(wěn)定,非化石能源占比超過(guò)一半。為實(shí)現(xiàn)以上能源革命的戰(zhàn)略目標(biāo),未來(lái)以可再生能源為主體的非化石能源是決定力量。

從電源結(jié)構(gòu)上看,當(dāng)前我國(guó)中東部水電資源基本開(kāi)發(fā)完畢,剩余水電資源主要集中在西南區(qū)域,受資源條件、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè)輸送成本影響,水電增長(zhǎng)空間有限。而我國(guó)核電發(fā)展受政策影響和空間布局限制,在不啟動(dòng)發(fā)展內(nèi)陸核電的情況下,廠址資源非常稀缺,核電發(fā)展空間也相對(duì)有限。因此,要加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整,實(shí)現(xiàn)我國(guó)非化石能源消費(fèi)2030年占比20%、2050年占比50%的宏偉目標(biāo),以風(fēng)電、光伏發(fā)電為代表的可再生能源必將是主力軍。

從區(qū)域布局上看,我國(guó)可再生能源開(kāi)發(fā)建設(shè)最早始于“三北”區(qū)域。近幾年,受“三北”區(qū)域消納影響,風(fēng)、光等可再生能源發(fā)展實(shí)現(xiàn)“孔雀東南飛”,增長(zhǎng)主要集中在中東部地區(qū)。但是,中東部受?chē)?yán)苛的土地、資源和生態(tài)環(huán)境保護(hù)限制,風(fēng)電、光伏的經(jīng)濟(jì)環(huán)保可開(kāi)發(fā)容量?jī)H在10億千瓦左右,存在天花板上限,難以保障長(zhǎng)遠(yuǎn)能源需求。因此,未來(lái)我國(guó)可再生能源發(fā)展的重心必將從中東部區(qū)域重新“北上”和“西進(jìn)”,向“三北”等資源富集區(qū)域回歸。這是由我國(guó)能源資源稟賦和消費(fèi)特征決定的必然趨勢(shì),也是我國(guó)可再生能源大規(guī)模發(fā)展必須破解的難題。

從發(fā)展模式上看,當(dāng)前及未來(lái)一段時(shí)期,集中規(guī)模化開(kāi)發(fā)與分散分布式開(kāi)發(fā)并舉將成為風(fēng)、光等可再生能源開(kāi)發(fā)的主流。在“三北”等風(fēng)能、太陽(yáng)能資源富集地區(qū),可再生能源與火電、水電打捆大規(guī)模基地化開(kāi)發(fā),外送至負(fù)荷中心,實(shí)現(xiàn)受端平價(jià)或競(jìng)價(jià)上網(wǎng),將成為未來(lái)電力增長(zhǎng)的主要模式。在中東南部等負(fù)荷中心區(qū)域,除海上風(fēng)電有點(diǎn)發(fā)展空間外,以分散式風(fēng)電和分布式光伏為主的綜合智慧能源應(yīng)用將成為有力補(bǔ)充。

二、如何統(tǒng)籌施策化解可再生能源調(diào)峰消納等尖銳矛盾

風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源具有隨機(jī)性、間歇性、能量密度低等特點(diǎn),加上我國(guó)可再生能源資源與需求在空間上逆向分布,在當(dāng)前風(fēng)電、光伏裝機(jī)合計(jì)不到4億千瓦的情況下,部分地區(qū)已出現(xiàn)了嚴(yán)重的棄風(fēng)棄光問(wèn)題,隨著我國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)不斷增長(zhǎng),此問(wèn)題還將會(huì)愈演愈烈,矛盾會(huì)加倍放大,若解決不好,用可再生能源替代化石能源將成為一句空話,會(huì)直接影響我國(guó)能源低碳轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。因此,我國(guó)可再生能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用必須因時(shí)因地制宜,分階段統(tǒng)籌施策,克服可再生能源的上述固有弊端,有效化解調(diào)峰、輸送和消納等突出矛盾,打通可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略路徑。

(一)依靠技術(shù)進(jìn)步、系統(tǒng)優(yōu)化與供需互動(dòng),可解決可再生能源近中期發(fā)展問(wèn)題

可再生能源發(fā)電大規(guī)模全方位接入電網(wǎng),要求電力系統(tǒng)有強(qiáng)大的調(diào)峰能力,而這恰好是當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)存在的較大短板。未來(lái)一段時(shí)間內(nèi),在大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)尚未突破的情況下,仍需依靠傳統(tǒng)能源和現(xiàn)有電力系統(tǒng)挖掘調(diào)峰潛力,擴(kuò)大可再生能源消納空間,推動(dòng)其大規(guī)模可持續(xù)發(fā)展。主要有以下應(yīng)對(duì)措施:

其一,補(bǔ)強(qiáng)電力系統(tǒng)調(diào)峰短板。一方面可加快優(yōu)質(zhì)調(diào)峰機(jī)組建設(shè)和改造,對(duì)既有煤電機(jī)組進(jìn)行靈活性改造,規(guī)劃建設(shè)若干抽水蓄能電站,在具備條件的地區(qū)適度布局天然氣調(diào)峰電站,加快推進(jìn)龍頭水電站建設(shè),不斷適應(yīng)可再生能源快速發(fā)展對(duì)電力系統(tǒng)的要求。我國(guó)火電機(jī)組的平均投產(chǎn)年齡僅10～15歲左右,美國(guó)已達(dá)40歲,通過(guò)對(duì)我國(guó)現(xiàn)有火電機(jī)組靈活性改造,在其剩余壽命期內(nèi),可為不斷增加的可再生能源提供調(diào)峰能力,實(shí)現(xiàn)新(風(fēng)光電)、老(火電)機(jī)組的平穩(wěn)更替過(guò)渡。火電與風(fēng)光電的調(diào)峰互補(bǔ)特性,決定了兩者不是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,而是長(zhǎng)期合作關(guān)系。我國(guó)現(xiàn)有超過(guò)10億千瓦的火電,將是未來(lái)可再生能源大規(guī)模發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)后盾和支撐。

另一方面可優(yōu)先利用好存量跨省區(qū)輸電通道,適時(shí)建設(shè)新輸電通道,發(fā)揮好省間互濟(jì)的調(diào)節(jié)作用。我國(guó)現(xiàn)有輸電通道的年利用小時(shí)僅4500小時(shí)左右,特高壓通道利用率更低,利用富余的輸電能力,可打捆輸送更多的可再生能源電力。

其二,在供給側(cè)實(shí)施水風(fēng)光熱儲(chǔ)多能互補(bǔ)發(fā)展。在水能資源豐富地區(qū),在不增加棄水的前提下,借助水電站外送通道和靈活調(diào)節(jié)能力,建設(shè)配套的風(fēng)電和光伏發(fā)電項(xiàng)目,協(xié)同推進(jìn)水風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)展;在風(fēng)光資源富集地區(qū),可統(tǒng)籌考慮送端地區(qū)風(fēng)電、光伏、光熱、儲(chǔ)能的互補(bǔ)調(diào)節(jié)能力,結(jié)合跨省區(qū)通道規(guī)劃建設(shè),實(shí)現(xiàn)可再生能源電力穩(wěn)定外送。

其三,在需求側(cè)加快推進(jìn)電能替代,推廣綜合能源應(yīng)用與智能服務(wù)。可推廣電采暖、工業(yè)電鍋爐、電動(dòng)汽車(chē)、電排灌等電能替代應(yīng)用,通過(guò)錯(cuò)峰用電,擴(kuò)大可再生能源消納空間。可加強(qiáng)熱、電、冷、氣等能源耦合集成和互補(bǔ)利用,建立容納高比例可再生能源的發(fā)輸儲(chǔ)用一體化的局域電力系統(tǒng),探索綜合智慧能源服務(wù)等新型商業(yè)模式和新業(yè)態(tài),促進(jìn)可再生能源就地消納。

(二)發(fā)揮氫能清潔高效儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì),構(gòu)建電—?dú)淠茉聪到y(tǒng)解決可再生能源遠(yuǎn)期發(fā)展戰(zhàn)略問(wèn)題

未來(lái)更長(zhǎng)遠(yuǎn)時(shí)期,當(dāng)全國(guó)非水可再生能源裝機(jī)達(dá)到15億～20億千瓦以上時(shí),傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)和優(yōu)化手段將遭遇天花板,在極端情況下,即使全國(guó)煤電機(jī)組全部用于為可再生能源發(fā)電調(diào)峰,也難以滿(mǎn)足電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行要求,也即意味著傳統(tǒng)調(diào)峰方式失效。在此情景下,必須尋求可再生能源新的發(fā)展路徑和調(diào)峰儲(chǔ)能方式,以打破對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的依賴(lài)。隨著科技進(jìn)步和成本大幅下降,以氫能及其他儲(chǔ)能方式為介質(zhì)和紐帶,可將可再生能源與能源消費(fèi)終端有效連接起來(lái),保障可再生能源實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)可持續(xù)大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用,讓清潔能源覆蓋社會(huì)生產(chǎn)和生活各個(gè)方面。

其一,加快氫能與可再生能源耦合應(yīng)用。氫能兼具清潔二次能源與高效儲(chǔ)能載體的雙重角色,是實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模跨季節(jié)儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)淖罴颜w解決方案。在風(fēng)、光資源好的“三北”地區(qū),可再生能源基地化開(kāi)發(fā)及技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的成本大幅下降,為清潔能源制氫提供了經(jīng)濟(jì)可行性(目前我國(guó)部分風(fēng)電基地電價(jià)已下降至0.25元/千瓦時(shí)左右)。利用富余的可再生能源電解制氫,再將氫能輸送到能源消費(fèi)中心多元化利用,可有效解決風(fēng)、光等可再生能源不穩(wěn)定及長(zhǎng)距離輸送問(wèn)題。

在用能負(fù)荷集中區(qū),可利用遠(yuǎn)方輸送來(lái)的可再生能源電解制氫,也可直接利用遠(yuǎn)方儲(chǔ)運(yùn)過(guò)來(lái)的氫能,滿(mǎn)足當(dāng)?shù)赜媚苄枨蟆淠苡袕V闊的應(yīng)用場(chǎng)景,可轉(zhuǎn)換為電和熱,供工商業(yè)、交通、建筑、民用等各類(lèi)用能終端使用,有效替代天然氣、石油和煤炭;也可與分布式能源結(jié)合,“量身定制”就近利用,解決風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源不穩(wěn)定和低能量密度問(wèn)題。

通過(guò)構(gòu)建電-氫能源系統(tǒng),可成功實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)能源系統(tǒng)在供給側(cè)和消費(fèi)側(cè)的清潔低碳替代,巧妙化解可再生能源大規(guī)模發(fā)展帶來(lái)的調(diào)峰、輸送和消納矛盾,使化石能源的清潔低碳替代在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、系統(tǒng)模式轉(zhuǎn)型方面均具有可行性。

其二,探索其他儲(chǔ)能方式與可再生能源結(jié)合應(yīng)用。當(dāng)前各類(lèi)儲(chǔ)能方式蓬勃發(fā)展,未來(lái)大規(guī)模儲(chǔ)能商業(yè)化問(wèn)題的解決將為能源領(lǐng)域帶來(lái)革命性變化。但當(dāng)前時(shí)期,儲(chǔ)能技術(shù)尚不支持大規(guī)模應(yīng)用,可在中東部等電力峰谷價(jià)差大的區(qū)域,研究布局用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能與分布式能源結(jié)合應(yīng)用,作為系統(tǒng)調(diào)峰的補(bǔ)充手段;在可再生能源資源富集區(qū),可探索研究大型新能源基地與化學(xué)儲(chǔ)能結(jié)合發(fā)展,為未來(lái)大規(guī)模應(yīng)用夯實(shí)基礎(chǔ)。

三、公平高效的市場(chǎng)機(jī)制是可再生能源健康發(fā)展的根本保障

要實(shí)現(xiàn)以上可再生能源發(fā)展和電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型目標(biāo),必須堅(jiān)定推進(jìn)能源價(jià)格改革,不斷完善電力市場(chǎng),充分發(fā)揮市場(chǎng)配置資源的決定性作用。只有通過(guò)市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)的引導(dǎo)和市場(chǎng)機(jī)制的調(diào)節(jié),才能有效化解各類(lèi)市場(chǎng)主體的利益矛盾,為可再生能源發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境。

其一,構(gòu)建中長(zhǎng)期、現(xiàn)貨、期貨等電力交易細(xì)分市場(chǎng),完善調(diào)峰、調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)價(jià)格,合理補(bǔ)償電力調(diào)峰成本,激發(fā)煤電等常規(guī)電源參與調(diào)峰的積極性,推動(dòng)火、水、風(fēng)、光、核等各種電源通過(guò)市場(chǎng)發(fā)現(xiàn)其比較優(yōu)勢(shì)和應(yīng)有的價(jià)值,獲得合理收益,這樣才能使各類(lèi)電源及儲(chǔ)能方式各展所長(zhǎng)、各盡其能、實(shí)現(xiàn)共贏,風(fēng)電、光電也才能在這種共生共榮的大能源生態(tài)格局中不斷成長(zhǎng)壯大,逐步成為主體能源。

其二,打破省間壁壘,建立各電源品種跨省區(qū)協(xié)同交易消納機(jī)制,用市場(chǎng)機(jī)制化解能源送、受方和電網(wǎng)等三方的利益矛盾。可充分發(fā)揮跨省區(qū)聯(lián)網(wǎng)輸電通道的調(diào)劑互助作用,通過(guò)各省區(qū)合縱與連橫,構(gòu)建可再生能源發(fā)展全國(guó)一盤(pán)棋格局。

其三,探索可再生能源多種交易方式,研究實(shí)施競(jìng)爭(zhēng)買(mǎi)斷跨省區(qū)輸電權(quán)、優(yōu)先發(fā)電權(quán)等機(jī)制,在更大范圍優(yōu)化配置資源,實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)展綜合效益最大化。

其四,發(fā)揮好可再生能源清潔低碳、環(huán)境友好的優(yōu)勢(shì),國(guó)家盡快落實(shí)可再生能源配額、綠證及交易等制度,將低碳轉(zhuǎn)型的責(zé)任及激勵(lì)對(duì)象從發(fā)電側(cè)轉(zhuǎn)向電網(wǎng)和消費(fèi)側(cè),助力實(shí)現(xiàn)全社會(huì)的低碳轉(zhuǎn)型。

綜上,為落實(shí)我國(guó)“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略,大規(guī)模高質(zhì)量發(fā)展可再生能源是必然選擇。需要未雨綢繆,做好頂層戰(zhàn)略設(shè)計(jì),系統(tǒng)規(guī)劃解決好可再生能源大發(fā)展帶來(lái)的大規(guī)模調(diào)峰、輸送和消納等挑戰(zhàn),才能保障我國(guó)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型之路順利實(shí)施。