風力發電及光伏發電限電問題原因及建議

（中電投電力工程有限公司，上海 201100）

1.棄風限電現狀

中國風電的累計裝機容量從2007年的589萬kW增加到2020年底2億kW，其中，2019年國內風電裝機新增2574萬kW，比2018年同期增加了21萬kW，同比上升28%，創風電新增裝機歷史第二新高。2019年，全國全年累計棄風電量169億kW·h，同比減少108億kW·h時，棄風率4%，同比下降3個百分點，繼續保持棄風電量和棄風率的“雙降”。分地區看，棄風限電嚴重地區的形勢均有所好轉，其中甘肅和新疆的棄風率分別下降超11個和9個百分點，蒙西、吉林和黑龍江棄風率均下降超過3個百分點。整體來看，全國棄風率超過5%的省（區、市）僅剩3個，分別為新疆、蒙西和甘肅，棄風率分別為14%、8.9%和7.6%，棄風電量分別達到66、42和19億kW·h。從全年情況看，棄風率上半年相對較高，但全年除 5 月外均控制在 5%上下或以內。得益于西藏，新疆和蒙古的獨特地理優勢，以及政府對新能源產業的政策支持，中國現已成為世界上風力發電能力最大的國家。在“十二五”期間，中國新裝機的風力發電量連續五年保持世界領先地位。風能作為可再生能源的裝機容量繼續增加，但是有效利用風能仍處于停滯狀態。一些學者甚至將風能稱為“垃圾發電”，在全國許多地方都出現了“棄風限電”的發展困境。

2.棄光限電現狀

在清潔能源占比逐步提高的要求下，光伏建設需求逐步增長，同時受電價下調影響，導致中國光伏裝機增長快。但大型地面電站主要建設在西北地區，當地消納能力有限，且遠距離輸配電設施建設不夠完善，導致電力供需在光照資源豐富地區內部及西北內陸和東南沿海地區之間的不平衡，進而造成嚴重的棄光限電問題。2019年光伏發電棄光率和棄光電量保持雙降，棄光率2.0%，同比下降1個百分點；棄光電量45.7億kW·h，同比減少9.2億kW·h。全國集中式電站棄光率為2.6%，超過5%的省區只有西藏、新疆和青海，其中西藏棄光電量4.1億kW·h，同比減少2.4億kW·h，棄光率24%，同比下降18.9個百分點；新疆棄光電量10.7億kW·h，同比減少11.2億kW·h，棄光率7%，同比下降8.1個百分點；青海棄光電量12.2億kW·h，同比增加5.7億kW·h，棄光率7%，同比提高2.5個百分點。

3.棄風棄光限電原因

3.1 棄風棄光在于體制機制障礙

隨著發電和輸配電技術與政策的發展，諸如風力發電和太陽能發電的可再生能源的裝機容量正在迅速增加，并且仍然需要改進用于解決該問題的系統和機制。2月5日國家可再生能源發展中心主任王仲穎在《能源轉型論壇》提出，靈活的電網和能源互聯網可以容納各種電能。扔掉“風和光”不是技術問題，這是由制度機制引起的。國家電網能源研究所副所長白建華認為，電網公司也在采取措施供應新能源，但目前市場仍不暢通，部分風資源區負荷低，輸電線路沒有建好，造成了這種局面。

中國的可再生能源“萎縮”已經持續了很多年，過去隨著可再生能源電力的波動，并網技術以及電力渠道的匱乏被認為是主要原因。為了解決節電問題，電網公司不斷建立垂直和水平傳輸通道，以向資源豐富的地區供電。可再生能源發展的問題都是制度性問題，中國可以設定明確的能源重組目標，通過法律強制執行，企業的投資預期將更加明確。在中國，化石能源與清潔能源之間總是存在沖突，彼此競爭。此外，傳統的發電廠和清潔能源發電廠屬于同一家發電公司，因此股權更加復雜。這造成了一個難題，即使放棄電力并建立傳輸渠道，清潔能源與煤電之間的矛盾也無法解決[1]。

3.2 電力市場化程度低

由于中國的電力系統改革尚未完成，許多自備電廠不負責調峰，也沒有完善的服務機制。《可再生能源法》規定了“可再生能源發電的優先交付和充分保證購買”，但是可再生能源的優先交付受到原始電力操作系統和嚴格的定價體系的限制，難以實施節能優先交付等行政法規。其次，目前，電網公司不僅擁有購銷電力的專有特權，而且還通過下屬的供電機構直接組織和協調電力系統的運行，并且電網所有權是專有的，不利于市場主體的自由公平貿易,具有操作和傳輸傳輸的權限。

3.3 可再生能源消費機制未落實

將來，隨著西南和“三北”地區的風力和太陽能發電規模的持續增長，市場消費空間將逐漸成為可再生能源消費的最大瓶頸，以常規的“電力計劃”“固定價格”“電網壟斷”等為特征的系統不再適應可再生能源的發展。風電的“波動性”是在現有機制的框架下，僅依靠本地運營和調度優化就不能再解決市場消費問題，而必須依靠更大范圍的市場消費。當前，中國的電力運行管理一般由省份管理，國家能源戰略制定的區域間長期電力傳輸計劃不包括星際和區域間電力傳輸，缺乏接受可再生能源的熱情[2]。

4.棄風棄光限電問題解決策略

4.1 創新調度機制，與新能源發展同步配套電網建設

有必要創新電力系統的運行機制，尤其是調度機制。可再生能源的電力開發布局需要進一步優化，以與新能源開發保持同步。電網建設還必須使用集中式分散組合才能滿足要求。必須協調和掌握可再生能源的發展，在各個地區之間進行合理的調度，建立符合兩者利益的調度機制，在兩者之間建立支撐電網設施，并進行電力傳輸，實施有關政策，風能和太陽能發電的投資監測和預警機制等。

4.2 利好政策不斷出臺刺激行業

“十三五”風電的布局是，持續加強風電消納能力，“十三五”規劃在較大的新能源開發區域內部署了規模適宜的抽水蓄能電站，并建立了風水光發電的聯合運營基地。積極探索儲能在不同場景、技術、規模和領域的商業應用，并規范相關標準和測試系統。得益于政策支持和對中國風電市場發展前景的普遍樂觀，許多投資者涌入風電設備制造行業，造成了過熱。風電制造業的激烈競爭將最終開啟一個合并與整合的時代，風電市場將更加集中于大型開發商。隨著技術的進步和規模的明顯擴大，整個行業正在進入成熟穩定的產業發展軌道。近年來，中國正在積極建設智能電網和特高壓電網，并高度重視集成風電網的標準化。此外，電網公司已達成協議，在2020年接受150GW的風電。因此，預計中國的電網連接問題將在未來幾年內緩解。

4.3 發展化學儲能有助于解決“棄風”“棄光”難題

化學儲能不受地理或氣候條件的限制，能量轉換效率大于80%。隨著技術的進步，價格繼續下降，這是有效利用可再生能源的有力工具。它可以用來徹底解決“棄風”和“棄光”的問題，并在未來的能源系統中占有非常重要的地位。目前，無論是鋰離子電池還是鉛碳電池，1kW·h/h的儲能價格上漲約0.3元。當峰值功率和谷底功率價格合理時，通過化學能存儲將谷底功率轉換為峰值功率消耗時段，對發電，輸電和功率消耗的各個方面都是有益的。回收是化學儲能電池產業鏈的重要組成部分，如果采取正確的措施，可以很好地進行回收和處置以防止環境污染。

5.結語

如果風力發電和光伏發電在發電旺季出現產能過剩問題，本地電網無法消納。那么，這部分過剩的電力只能進入電力現貨交易市場，甚至將出現限電嚴重的問題。競價上網的電量只能取得較低收益，并且沒有相應的國家補貼，這將對可再生能源項目的投資回報產生較大影響。在這樣的能源背景下，為了規范和確保產業健康發展，有必要加強標準體系，加快產業發展政策研究。同時，建議采取循序漸進的手段，重點解決風電和光伏的局部過剩問題，促進可再生能源的消耗，并建立水電的長期調峰機制，促進利益共享。