“10年間，我國風(fēng)電并網(wǎng)容量增長了約100倍，光伏發(fā)電更是僅用了5年時間就實現(xiàn)了并網(wǎng)容量的百倍增長。當前，新能源已成為我國第3大主力電源。未來，更高比例的光伏、風(fēng)電將源源不斷接入電網(wǎng)，新能源到底該如何充分消納?”11月13日，在2018年電機工程學(xué)會年會上，國家電網(wǎng)有限公司華東分部顧問張啟平將新能源消納的困惑再度拋出，立刻便引起了在場嘉賓的共鳴。

“高比例”有多高？

中國科學(xué)院院士周孝信研究指出，綜合考慮人均負荷需求、經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境要求等因素，到2030年，太陽能、風(fēng)電等新能源裝機總量將達到28.74億千瓦。其中，風(fēng)電裝機約占63%，光伏占比將維持約17%。屆時，新能源年發(fā)電總量將達到8.94萬億千瓦時。其中風(fēng)電發(fā)電量將在80%左右。“到2050年，新能源裝機總量將達到約52.08億千瓦，風(fēng)電和太陽能發(fā)電的占比將分別在32%和41%左右。年發(fā)電量也將達到約12.13萬億千瓦時，風(fēng)電電量占比將下降至52%，太陽能發(fā)電量占比將達到27%。”

在裝機總量和發(fā)電量如此增長的場景下，張啟平表示，新能源在整體電力裝機中的占比也將“突飛猛進”。“基于這樣的場景推斷，西北地區(qū)新能源裝機占比將由2017年底的32.8%提高到2025年的44%和2030年的55%，華中、華東地區(qū)的新能源裝機占比也將由2017年底的10%左右提高到2025年的20%左右和2030年的30%左右。”

新型儲能不可替代靈活性電源

基于新能源占比的不斷推高，張啟平表示，大規(guī)模消納的同時要同步增加新能源裝機60%以上的靈活性調(diào)節(jié)電源，為系統(tǒng)安全運行提供必要的頻率、電壓響應(yīng)和轉(zhuǎn)動慣量、短路容量支持等輔助服務(wù)。“即便是新型的儲能系統(tǒng)也不能完全替代靈活性電源在保障系統(tǒng)安全上的作用。”

不僅僅是安全性，在經(jīng)濟性上，靈活性電源也有著明顯優(yōu)勢。

“光伏和風(fēng)電要成為電力系統(tǒng)中可靠的保障，必須配置至少6小時的儲能電站。特別是光伏電站，要滿足晚高峰的用電需求，如果不配備儲能裝置根本不能參與電力平衡。”張啟平給記者算了這樣一筆賬，以光伏發(fā)電疊加磷酸鐵鋰電池儲能的方式為例，電廠壽命按25年計算，磷酸鐵鋰電池在壽命期內(nèi)需要更換2次，電池平均儲能效率以80%計算，如果資本金內(nèi)部收益率要達到10%，含稅上網(wǎng)電價要達到1.5元/千瓦時。而同樣收益條件下，光熱發(fā)電的含稅電價僅需1.048元/千瓦時。

此外，張啟平也表示，煤電機組改造、集中式燃氣輪機發(fā)電機組以及抽水蓄能電站都是靈活性調(diào)節(jié)電源的重要選項，而當前在相關(guān)領(lǐng)域還有大量問題需要克服。“例如在燃煤機組靈活性改造方面，機組靈活運行會帶來改造與運行成本的增加。因此要確定合理的調(diào)峰深度和速度，還要建立長效的輔助服務(wù)機制，確保靈活性改造有序進行。”

通道與交易市場仍待完善

在系統(tǒng)靈活穩(wěn)定的前提下，外送通道的暢通堅固同樣關(guān)乎新能源消納的質(zhì)量。國家電網(wǎng)有限公司副總經(jīng)理劉澤洪援引國際能源署的最新研究預(yù)測，在未來20年，全球的電網(wǎng)建設(shè)投資將達到7萬億美元。“加強電網(wǎng)建設(shè)是提升新能源友好并網(wǎng)能力的重要支撐。”

“目前，哈鄭線、酒湖線都面臨受端網(wǎng)架薄弱的問題，致使線路運行效率難以達到設(shè)計值。隨著新能源發(fā)電比例的增加，必須要及時消除電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)。”為此，張啟平強調(diào)，盡快建成華北和華中交流特高壓主網(wǎng)架才能解放已投運特高壓線路的輸電能力。

與加快通道建設(shè)相比，完善電力交易市場的呼聲則更為強烈。劉澤洪指出，市場設(shè)計中的不合理是造成新能源棄電的重要原因。以2017年西北地區(qū)電力市場交易為例，統(tǒng)計顯示，2017年西北地區(qū)棄電率為21%。“若無省間交易，這一數(shù)據(jù)將在46%左右。”

為此，在電力交易市場健全方面，與會專家建議，可通過市場機制減少新能源間歇性出力影響，建立健全新能源對常規(guī)能源發(fā)電權(quán)的替代機制，同時豐富新能源交易品種，開拓消納市場，通過市場手段鼓勵需求側(cè)定向消納新能源。