于娟
實現碳達峰、碳中和目標,既是我國向國際社會所作出的重要承諾,也是促進我國能源戰略轉型,推動經濟高質量發展的必然要求。控制化石能源總量,促進可再生能源發電上網,是實現碳達峰、碳中和的重要舉措。
一、可再生能源發電上網總體情況
我國能源消費一直以煤、石油、天然氣等化石能源為主,截至2020年底,化石能源消費占能源消費總量的84.1%,非化石能源消費以風電、光伏發電和水電為主,占15.9%。可再生能源發電是非化石能源替代傳統能源的重要途徑,很多國家都將大力發展風電、光伏等可再生能源作為能源轉型的戰略方向,并且加快推進電力運行方式變革。截至2020年底,我國可再生能源發電裝機9.3億千瓦時,占發電裝機容量的42.4%;2020年可再生能源發電量2.2萬億千瓦時,占全社會用電量的比重為29.5%。2019年,包含水電在內的全部可再生能源電力實際消納量達到1.99萬億千瓦時,占全社會用電量比重達到27.5%;全國非水電可再生能源電力消納量達到0.74萬億千瓦時,占全社會用電量比重達到10.2%;全國棄風率、棄光率分別降低到4%和2%。
二、可再生能源發電上網面臨的形勢
(一)能源低碳轉型要求構建清潔低碳的電力體系
以非化石能源為主是能源清潔化轉型的必然選擇,而非化石能源主要通過轉化為電能實現高效利用,因此,形成以非化石能源為主的電源結構,構建新一代電力系統,對于建設清潔低碳、安全高效的能源體系至關重要。“十四五”是推動能源轉型和綠色發展的重要窗口期,按照碳達峰、碳中和的目標時點,煤炭和可再生能源在電力消費中的定位將分階段發生改變。在2030年實現碳達峰前,煤炭在電力消費中所占比例將不斷下降,但是短期內仍然保持以煤電為主的格局,可再生能源發展將進入大規模“增量替代”階段,逐步成為電力消費的增量主體;在2030年后,可再生能源將進一步發展逐步替代煤炭成為電力消費的主體。未來,須在電源端、電網端和銷售端共同發力,在電源端,要優化電源結構,增加可再生能源在發電結構中的比例;電網端,要打造綠色能源高效配置的智能電網平臺,建立可再生能源為主體的新型電力系統,持續加強電力系統調節能力,有效支撐高比例清潔能源并網及調度;銷售端,要不斷加快終端消費電氣化程度,加強能源需求側管理,實現多能互補,實現電力終端用電高效化、需求多元化、用電智能化。
(二)能源安全形勢嚴峻要求保障可再生能源電力供應
能源安全事關經濟發展、社會穩定和國家安全。經過長期發展,我國形成了煤炭、石油、天然氣、可再生能源、電力能源多元供給體系,2012年以來較低的能源消費增速支撐了經濟的中高速增長。但是,當前能源安全形勢仍然嚴峻。從國際看,能源供需格局變化、貿易保護主義抬頭給我國能源安全帶來新挑戰;從國內看,我國石油天然氣對外依存度持續提高,2020年油氣對外依存度分別達到73%和43%,能源安全挑戰不斷增加,加強國內能源供應保障對于國家能源安全十分重要。面對當前形勢,我國積極推動落實習近平總書記提出的能源革命戰略,著力推動能源高質量發展,為構建新發展格局提供堅強支撐。“十四五”時期是落實能源革命的關鍵期,可再生能源將成為保障能源安全的重要力量。為了實現能源安全,在過渡階段保障油氣供應的同時,要更加堅定地推動能源革命,優化能源戰略布局,加大可再生能源電力供應。
(三)行業跨省區電力資源配置規模持續擴大
長期以來,我國電力保持以省內平衡為主的格局,但是近年來跨省區資源配置規模不斷增大。2015—2020年,我國跨區送電量從0.35萬億千瓦時增至0.61萬億千瓦時,年均增長11.6%,占全社會用電量的比重從6.4%增至8.2%;跨省送電量從0.96萬億千瓦時增至1.54萬億千瓦時,年均增長9.9%,占全社會用電量的比重從17.2%增至20.5%。未來很長一段時間內,我國還將保持以省內平衡為主的格局,但是跨省區電力資源配置規模將持續增加。一方面,我國清潔能源主要集中在三北和西南地區,而負荷中心主要集中在中東部,目前還存在著比較突出的清潔能源“三棄”問題,電網跨區輸送能力不足是其中一個重要原因。另一方面,隨著西部大開發戰略的升級和中西部經濟不斷崛起,部分耗能產業向中西部轉移,未來西部地區用電需求增速將快于中東部地區,但中東部地區用電負荷中心地位將長期保持。綜上,未來幾年,跨省跨區電力資源配置規模仍需進一步擴大,需要進一步增加跨區電網輸送能力,打破省域間交易行政壁壘,完善跨省區電力市場化交易機制。
(四)能源互聯網成為未來電力行業發展方向
能源互聯網是依托智能電網、可再生能源和互聯網發展的新型能源供應體系。能源互聯網是當前我國能源轉型、實現低碳發展的關鍵,也是未來電力行業發展的方向。在能源互聯網框架下,傳統電力系統的垂直剛性結構被扁平化互聯的新型能源供需結構所取代,能源互聯網中的用戶既是電力的消費者,又是電力的生產者,要求建立大電網與微電網相結合的電網結構。供應端電源構成中新能源比重不斷增加,電力系統中接入了大規模的間歇性新能源,導致電力負荷曲線發生變化,電網亟需提升靈活性以適應這種新變化;用戶端出現了分布式電源、電動汽車、儲能、智能設備、清潔供暖等多元負荷,配電網以電流單向流動為特征轉型到電流的雙向流動,需要建設智能配電網來協調電源和負荷。上述變化導致電力系統運行模式發生根本性變化,電力生產和供應側、電力需求側之間的融合不斷加深,對電力市場建設也提出了新要求,要繼續深化配售電市場改革,完善電力交易機制,適應能源互聯網的發展。
(五)儲能技術的發展將改變傳統電力市場運行模式
儲能是未來電力系統不可或缺的組成部分。近年來,我國儲能市場規模保持高速增長,2011—2018年年均增長率約為50%,以抽水蓄能為主。經歷2018年的爆發式增長后,受韓國儲能起火事件及國內儲能不納入輸配電價等影響,儲能市場在2019年進入減速調整期。截至2020年底,我國儲能項目累計裝機規模35.6GW,占全球總量的18.6%。儲能對于提升傳統電力系統靈活性的重要性,決定了未來儲能在電力改革發展以及能源安全保障方面將發揮積極作用。并且,隨著儲能的技術性能不斷提高、成本持續下降,其可能的應用場景可以滲透到發電、輸電及配用電各個環節,除了在輔助服務和減少棄風等方面可以發揮作用之外,還將對未來電力系統的運行模式帶來沖擊性影響。儲能的發展除了受技術、成本等制約,還與電力市場機制與政策有關,未來要在電力市場設計過程中,建立完善儲能參與電源側、電網側和用戶側的市場機制,這不僅是推動儲能產業化的關鍵,對促進能源低碳轉型也十分重要。