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新能源的未来是阿斗 还是卧龙?

光伏系统工程  来源:新能源与微电网技术    2018/3/13 11:17:45  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:近几年,清洁能源的发展是我国甚至是全球化的主题,在《重塑电力市场》一书中,也明确指出未来的发展方向是“低碳转型”。我国近些年推行节能改造,开启碳市场等诸多措施,也无不在大力推行新能源的发展。即使这样的大环境下,新能源的发电量占比仍然相对较低,很多省份新能源出力占总出力的仅10%左右,这是由从能源格局、出力特性到发用电计划等多个环节共同影响导致的结果。

有人说新能源是卧龙般的存在,以后注定是新能源的天下;也有人说,新能源全靠政策,本身就是个扶不起的阿斗。且听慢慢道来。(注:以下的新能源均指当下占比最大的风电、光伏)

新能源发展现状

新能源得到充分重视,在国家和地方政府的指导和支持下,发展迅速。截至2017年底,新能源装机容量如下图所示。

 新能源电量低的原因分析

1、受自然条件限制,风电、光伏机组利用小时数

风电、光伏这两种资源的有效利用小时数受资源条件影响较为严重,风资源并非全天高风速,夜间无光照,所以风电光伏机组有很多时段是低出力水平甚至零出力;另一方面,风电的出力有“逆负荷”特性,在负荷低谷的夜间往往因风大而有更大的出力空间。所以,整体来讲,机组利用效率受资源的时间特性影响较为明显。

2、电力装机增速大于负荷需求增速,电力装机盈余过多

能源转型的需求拉动着新能源装机容量的提升,整体上能源装机增量大于淘汰量,同时能源装机璔速大于负荷需求增速,造成了电力过剩的局面。以山西为例,截止2017年12月,山西省电力装机容量8072.71万千瓦(其中风电871.63万千瓦,太阳能发电590.38万千瓦),而2017年12月中的最大负荷峰值2899.8万千瓦,装机是负荷的2.5倍以上。

我国的能源整体上是僧多肉少,且因利益分配及电网运行需求等因素,不能单纯把新能源电量照单全收,进一步限制了新能源发电量的占比。

3、新能源电源与负荷的逆向分布造成消纳压力

由于风电、光伏机组的出力依托于风和光的自然资源,因此,在进行风电厂、光伏电站的选址时,对于资源的依赖性很强。以风电为例,下图展示了一般的风电厂开发流程,其中的“宏观选址”指的是基于风能资源及其他条件的分析和比较,进行场址的选择。从图中不难看出,依据风资源进行宏观选址是整个过程中相当重要的基础和先决条件,而其中风资源丰富和风能质量好是相当重要的参考依据。新能源电厂的分布与自然资源密切相关,但风光资源丰富的地区基本为“地广人稀”的地区,所以“三北”地区(东北、华北、西北),而电力负荷需求却主要集中在东南沿海地区。虽然有了大输的特高压输电项目来支撑“西电东送”“北电南送”等工程,但当前形势下,输电通道的输电容量仍难以完全满足新能源消纳的需求。

4、新能源出力不稳,对火电的依赖性较大

提到风电、光伏机组的出力特性,往往用间隙性、波动性、随机性来形容,且由于受风光等气象资源的影响明显,其出力预测的准确度也并不理想。

在制定电网运行的发输电计划的过程中,需要保证负荷曲线被满足,同时也要保证电力系统的安全稳定运行。新能源出力不确定的部分,需要由出力特性更加稳定和可控的火电来“兜底”。新能源出力波动产生的差额需要通过火电的快速调节来补足,为了保证足够的调节能力,火电的出力占比自然也不可以压到太低。

在一些地区,通过“风火打捆”的方式实现新能源消纳就是这个道理,尽量让风电多出力,但为了保证出力的稳定性,由“打捆”的火电补足其波动的部分。

正是由于对火电的依赖和电网运行的稳定性需求,高比例火电的结构仍将长期存在。

5、固定成本高,对补贴政策有很强的依赖

有时会见到这样一种说法,风电、光伏机组出力成本低,比火电更有竞争力。然而,这句话中的成本低仅指风、光这些自然资源的变动成本,实际上,其建设、设备等固定成本其实很高。当下很多电站都是靠政府补贴来维持。

利润是吸引投资的关键点,当前情况下地补贴的依赖性强,仍需要通过技术改进等方式真正实现全成本的降低,才能形成更有力的发展空间。

6、政策倡导下,机制和硬件基础的完善需要时间

不管是能源局和发改委的诸多文件,抑或是国网内部的“双降”要求,都在为消纳新能源,提升其出力水平指明方向。然而,真正的落实需要合理的机制规范,以及匹配的硬件基础支撑。机制的设计需要立足长远,兼顾多方利益,反复推敲;硬件的完善更需要时间来满足。我国的电力体制改革和电网建设就是提升新能源的软、硬件基础,目前尚不能达到最理想的状态。

 未来技术攻坚方向

能源发展设想的落地说白了还是技术需求,真正的技术落地才是发展的最终状态。同时,技术的成熟度影响着新能源对政策的依赖程度,所以,是卧龙还是阿斗,最终还得看技术。

1、提升风电、光伏发电机组的技术性能

通过对发电机组的技术升级解决其出力波动性的问题,提升其出力稳定性,减少对火电的依赖性,是提高其出力占比的重要手段。

另一方面,通过技术革新降低机组建设、运维等固定成本,通过降本增效提高其市场竞争力,吸引社会资本,加速资源优化配置。

2、提高新能源出力的预测水平

在当前的“计划+市场”的调度模式下,受新能源消纳政策的影响,调度部门制定发输电计划时,需要在日前(执行日前一天)阶段新能源机组的出力预测,并编排到发输电计划中。计划编制过程中,需要考虑新能源预测的不准确性,而有所保留或留有一定备用。

通过新兴技术手段,整合更多的数据资源,提升新能源机组的出力预测精度,有效解决其出力的随机性问题,将为风电资源争取到更大的计划空间。

3、储能技术的有效补充

近两年储能技术开始迎来一波发展,从宏观来看,储能技术通过充放电,实现电能的时间转移,可以有效解决负荷与机组出力时间不匹配的问题。另一方面,储能的调节性能好,可以对新能源出力进行有效调整,平稳新能源出力。

4、新的发展形势促进就地消纳

近些年,电网的发展形势越来越多元化,微网越发流行。微网的存在其实就是通过微网部分的控制,实现微网内新能源的内部消纳。另外,分布式光伏可以有效解决新能源电源与负荷逆向分布的问题。通过分散化的处理方式,在一定程度上打破了对地域的限制,也极大的促进了新能源的就地消纳。

原标题:新能源的未来是阿斗,还是卧龙?

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