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新能源消纳或将开启“合理利用率”新时代!合理利用率到底合理在哪方面?

光伏系统工程  来源:电网头条  作者:韩煦  2021/4/12 9:31:22  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:从“弃电量”“弃电率”到“利用率”,再到“合理利用率”,评估新能源消纳的指标正悄然发生变化。

(来源:电网头条 作者:韩煦)

3月30日,国新办中国可再生能源发展有关情况发布会上,国家能源局电力司司长黄学农在回应如何保障新能源消纳问题时,提到“要科学制定新能源合理利用率目标”这一举措。

这是官方首次明确提“合理利用率”这一说法。

实际上,官方对新能源利用率的相关探索早有迹象。

2010年以来,我国新能源装机容量大幅度增长,相应的输电通道等保障机制却没及时跟上,到2017年前后,弃风弃光已严重制约电力行业健康可持续发展。

在此背景下,国家发展改革委、国家能源局联合印发《清洁能源消纳行动计划(2018-2020年)》,定下了2020年平均风电、光伏发电、水能利用率95%的目标。

该行动计划也针对清洁能源消纳问题集中在少数重点省份的特点,将目标分解,提出了分省份的年度消纳目标。如西北风光大省新疆、甘肃的利用率目标相对较低,东部河北省则较高。这在某种程度上可视作有意识地开展合理利用率的探索。

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在该行动计划发布之后,国家能源局电力司有关负责人曾对弃电量改为利用率的“改名”问题做过公开解释:“‘弃电量’‘弃电率’的说法只关注清洁能源电力的未利用部分,忽视了整个能源和电力系统为消纳清洁能源付出的努力和成本,易引起社会各界的误解。”

这位负责人进一步补充说明:

“从整个能源系统经济性和全社会用电成本的角度,结合电力系统自身的特性,清洁能源消纳存在一个经济合理的利用率范围,片面追求百分之百消纳,将极大提高系统的备用成本,限制电力系统可承载的新能源规模,反而制约了新能源发展,因此并不是百分之百完全消纳最好。”

的确,从弃电量到利用率,这一统计指标的改变,绝非“1以内的”小学数学减法题,而是基于我国新能源发展带来的改变。

以一个10年期为例,从2010年到2020年,我国的新能源装机容量从2984万千瓦迅猛上升至53496万千瓦,在电源结构上,风光为主的新能源占比也由3.1%跃升至24.3%。

尽管我国在清洁能源消纳方面做了很多工作,但2017年弃水弃风弃光的总量仍超过1000亿千瓦时。

只谈弃用的绝对值,不谈实际的利用水平,确有混淆视听、耸人听闻之嫌。

随着我国碳达峰、碳中和目标的提出,未来10年间,我国风能、太阳能发电装机容量将大幅度提升,是当前装机总量的2倍多。

这种巨大的不确定性,让今年的新能源消纳指标的制定显得尤为艰难,不能够再套用之前的经验。

据了解,到目前为止,国家层面的2021年新能源利用率目标尚未制定。

这次,国家能源局“合理利用率”的提法相较之前更进一步,体现了新能源高质量发展的需求。

国网甘肃电力调控中心相关人员告诉记者,当前甘肃省尚未有明确的2021年新能源利用率指标,但预计新增风电装机109.95万千瓦、光伏78.25万千瓦。

国网河北电力调控中心相关人员介绍,他们目前测算的2021年河北南网新能源弃限电量将达到6亿千瓦时,利用率预计调至97%左右。

难定的指标背后,暴露的是新能源利用率的“合理性”内涵仍待厘清。

合理利用率到底合理在哪儿?黄学农在3月30日的发布会上对此有相关解释:

“各个地方风光资源不一样、负荷情况不一样、系统电网结构不一样,要因地制宜,制定各地区的目标。

”不仅如此,合理利用率也明确将“动态调整”。

在这个意义上,合理主要体现在两个方面:

一是因地制宜,二是系统最优解。

目前,放眼全世界,仍未有精准的“最合理”的新能源利用率水平及定义,但大致可以理解为整个能源系统经济性和全社会用电成本最低。

强调成本,源于一些对新能源“平价”的认知误区。

如今,仍有不少人认为新能源发电的边际成本低,提高新能源利用率等同于降低用电成本。

数据显示,从2010到2019年的10年里,中国光伏发电、风电的度电成本分别下降了80%和40%左右。

但平价上网并不等于平价利用,新能源“靠天吃饭”,对于电力系统并不友好。

而保持电力系统电力电量平衡、安全稳定运行所要付出的成本就是系统成本,比如电源灵活性改造的成本,储能、煤电、燃气电站、抽水蓄能等灵活电源提供调频、调峰等服务的成本。

这些都不是“免费的午餐”。

相关研究显示,在一个电力系统中,当新能源渗透率在10%以下,电力系统本身尚留有裕度来调节新能源带来的波动;

当新能源渗透率达到20%以上,系统成本将大幅提升占到新能源本体成本的三分之一以上。

《能源发展回顾与展望(2020)》报告显示,未来五年,我国的新能源发电量占比将要超过10%,合理利用率的研究与应用显得尤为迫切。

好在,新能源的合理利用率越来越受到中国业界的关注。

国网能源院新能源所所长李琼慧曾公开表示,新能源消纳问题如今逐渐演变成一个经济性决策问题,系统成本(System LCOE)越来越受到关注。

《电网技术》期刊上一篇由国家电网公司调控中心、中国电科院相关专家撰写的学术论文将火电灵活性改造、弃风弃光等成本都纳入环境成本,并基于环境成本计算新能源合理利用率。

文章认为,考虑环境成本后的合理利用率并非越高越好,而是应该综合考虑新能源发电出力特性和电力系统运行灵活性成本,并与各地区新能源装机规模、负荷水平等因素息息相关。

电规总院高雷等人以新疆2020年的新能源消纳为例,从全社会购电成本的角度计算新能源合理利用率,并认为适度的弃风弃光有利于降低系统消纳新能源的成本,实现全社会成本最小化。

国网能源研究院战略规划所弥辙等人撰写的学术论文也从系统调峰能力、新能源装机规模模拟算例验证了“合理利用率”的影响因素及相应的新能源发展思路,并进一步建议通过经济手段来引导新能源企业向有利于降低全社会用能成本的区域投资。

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图说:以某省某年实测风电出力为例,消纳尖峰电量需额外投入巨大的备用成本,若把这部分成本用于投资新建新能源机组,每年增加的新能源发电量经测算可达该尖峰弃电量的10倍。

国家发改委能源研究所陶冶接受媒体采访时也提及,解决新能源的消纳问题,特别要关注如何将新能源消纳成本有效传导出去,建立合理的弃风弃光率评估方法,“这是‘十四五’新能源发展亟需解决的问题之一。”

实际上,合理利用率并非新事物,其研究在国外早有先例。德国曾提出在电源规划中考虑额外的弃电裕度,美国研究机构也测算过新能源高渗透率下适当弃电能节约成本,特别是加州独立运营商的月度公报明确提出了经济弃电且不纳入电网约束条件。

新发展格局要有新的目标。当然,这些学术研究何时能够真正落地,成为实际可操作的合理利用率,还有待观察,但这次来自官方的新提法让未来可期。

原标题:新能源消纳或将开启“合理利用率”新时代

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