國際能源署日前發(fā)布的《2020年世界能源展望》預(yù)計(jì)，未來10年全球電力需求增量的八成將依靠可再生能源來滿足；“二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”目標(biāo)的提出，也決定了我國未來將進(jìn)一步大幅提高風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源電力占比，推動電力系統(tǒng)向清潔低碳轉(zhuǎn)型。但風(fēng)電、光伏發(fā)電等清潔電源波動性特征明顯，電力輸出極不穩(wěn)定，需要電力系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)。而橫向?qū)Ρ绕渌履茉凑急容^高國家的電力系統(tǒng)，靈活性不足恰是我國電力系統(tǒng)的關(guān)鍵短板。
中國電力企業(yè)聯(lián)合會稍早前發(fā)布的《煤電機(jī)組靈活性運(yùn)行政策研究》顯示，目前國際上新能源發(fā)展較好的國家，靈活電源比重普遍較高，其中，西班牙、德國、美國占比分別為34%、18%、49%。反觀以煤電為主力電源的我國，抽水蓄能、燃?xì)獍l(fā)電等靈活調(diào)節(jié)電源裝機(jī)占比還不到6%。其中，“三北”地區(qū)新能源富集，風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)分別占全國的72%、61%，但靈活調(diào)節(jié)電源卻不足3%，調(diào)節(jié)能力先天不足。
為增加靈活性電源占比、提升電力系統(tǒng)靈活性，《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出，“十三五”期間，將在“三北”地區(qū)推行熱電機(jī)組靈活性改造約1.33億千瓦、純凝機(jī)組改造約8200萬千瓦；抽水蓄能電站裝機(jī)達(dá)到4000萬千瓦左右；全國氣電裝機(jī)2020年達(dá)到1.1億千瓦以上。
然而，“十三五”收官在即，電力系統(tǒng)靈活性提升目標(biāo)卻遠(yuǎn)未完成：截至2020年9月底，我國氣電裝機(jī)容量9637萬千瓦、抽水蓄能裝機(jī)容量3089萬千瓦，均大幅低于規(guī)劃目標(biāo)；煤電靈活性改造進(jìn)度更為緩慢，截至2019年底，只改造完成5775萬千瓦，僅為目標(biāo)改造容量的1/4，且截至目前情況并無明顯改觀。
激勵(lì)機(jī)制不暢
改造動力嚴(yán)重不足
記者在采訪中發(fā)現(xiàn)，無論是抽蓄、氣電建設(shè)，還是煤電靈活性改造，都卡在了“不賺錢”上。
廈門大學(xué)中國能源政策研究院院長林伯強(qiáng)指出，抽水蓄能電站前期投資大、建設(shè)周期長，非常依賴足夠高的電價(jià)來收回成本。“抽蓄電站在用電低谷時(shí)從電網(wǎng)購電，在用電高峰時(shí)向電網(wǎng)售電，靠低買高賣‘吃差價(jià)’收回投資。但當(dāng)前我國電價(jià)機(jī)制不到位，大部分電網(wǎng)的峰谷電價(jià)差都不夠大，電站不賺錢，央企都很難激勵(lì)，更不用說民間資本了。這是制約抽蓄發(fā)展的關(guān)鍵問題。”
近年來經(jīng)營壓力巨大的煤電企業(yè)，對改造成本與調(diào)峰價(jià)格的不匹配也十分敏感。甘肅某煤電企業(yè)負(fù)責(zé)人直言，一些60萬千瓦甚至100萬千瓦級的機(jī)組都在參與調(diào)峰，出力不高的情況下，大型機(jī)組低煤耗、低排放、高效率的優(yōu)勢無從體現(xiàn)，運(yùn)行成本極高；煤電靈活性改造單位千瓦調(diào)峰容量成本約在500—1500元；加上后期運(yùn)維等成本，若沒有合理經(jīng)濟(jì)回報(bào)，電廠難以承擔(dān)調(diào)峰損失。“雖然煤電靈活性改造相比新建抽蓄、燃?xì)怆娬境杀靖?，但微薄的調(diào)峰補(bǔ)貼也難以激發(fā)煤電企業(yè)改造意愿。”
同樣的問題也出現(xiàn)在氣電身上。國務(wù)院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所研究員郭焦鋒說：“事實(shí)上，氣電調(diào)峰是雙向的。一方面，作為電力生產(chǎn)方，氣電可以參與電力系統(tǒng)的調(diào)峰；另一方面，作為天然氣使用方，氣電也可以參與天然氣系統(tǒng)的調(diào)峰。但目前我國缺少電力調(diào)峰和天然氣調(diào)峰的補(bǔ)償政策，氣電的雙向調(diào)峰均難以得到合理回報(bào)。”
“三種靈活性電源——抽蓄、氣電、靈活性煤電目前面臨的共性問題，還是沒有長期可預(yù)見的盈利模式。”華北電力大學(xué)教授袁家海說，目前大部分地區(qū)對于靈活性電源提供的調(diào)節(jié)服務(wù)是通過政府補(bǔ)貼、補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行。“氣電方面，現(xiàn)在只有個(gè)別發(fā)達(dá)地區(qū)可以補(bǔ)貼得起，并且廣東、浙江等地也在逐漸改革補(bǔ)貼政策。而煤電靈活性改造方面，比較典型的東北地區(qū)出臺了深度調(diào)峰機(jī)制，取得了一定成效，但本質(zhì)上這種補(bǔ)償機(jī)制并不能長期、更大規(guī)模地延續(xù)。”
煤電過剩
靈活性改造陷入路徑依賴
然而，有觀點(diǎn)認(rèn)為，相比價(jià)格機(jī)制的不到位，抽蓄、氣電規(guī)模難以達(dá)標(biāo)的更深層次阻力，來源于“十三五”初期新建煤電機(jī)組的過剩問題。
“抽蓄、氣電的出力調(diào)節(jié)范圍都可以達(dá)到0-100%，而煤電目前壓負(fù)荷最低也就能達(dá)到20%左右的水平，調(diào)節(jié)性能明顯不如抽蓄、氣電，還會影響效率、污染物控制等。抽蓄還可以將風(fēng)、光富余電力儲存起來，但煤電不行。抽水蓄能規(guī)劃最初希望到2020年底達(dá)到1億千瓦，‘十二五’降到了6000萬千瓦，‘十三五’又降到4000萬千瓦。抽蓄規(guī)劃目標(biāo)一降再降，但仍然沒有完成，很大程度上是受了煤電過剩的影響。”中國水力發(fā)電工程學(xué)會副秘書長張博庭認(rèn)為，“現(xiàn)在的情況是，一邊是電網(wǎng)需要靈活性電源，一邊是大量現(xiàn)成的、閑置的煤電機(jī)組可以接受靈活性調(diào)度。這就放大了抽蓄和氣電在資源約束、投資、價(jià)格等方面的劣勢。電力系統(tǒng)也形成了對煤電的‘路徑依賴’。抽蓄、氣電沒有了市場空間，自然也就失去了競爭力。”
但一位不愿具名的電網(wǎng)公司研究人員直言，各省電網(wǎng)差異較大，電力系統(tǒng)究竟需要何種規(guī)模、何種路線的靈活性資源并不能一概而論。“例如，寧夏當(dāng)?shù)氐拿弘娬{(diào)節(jié)能力當(dāng)前已經(jīng)發(fā)揮得很充分，且西北地區(qū)整體水電調(diào)節(jié)能力已經(jīng)使用殆盡。西北地區(qū)蒸發(fā)量大，抽蓄效率不高，寧夏地區(qū)的煤電未來還要考慮為整個(gè)西北電網(wǎng)服務(wù)。因此，到底建什么、建多少，每個(gè)地方需要具體分析。”
上述研究人員進(jìn)一步指出，從現(xiàn)狀來看，存量煤電的靈活性改造是提升系統(tǒng)靈活性最現(xiàn)實(shí)、經(jīng)濟(jì)的方式，存量改造應(yīng)優(yōu)先于新建增量。“大建快上的時(shí)代過去了，應(yīng)該走精益化發(fā)展的道路。但一方面，地方仍然有通過新建煤電、抽蓄來拉動投資的需求，另一方面，從調(diào)度的角度講，你是愿意系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力寬裕一些，還是卡著極限天天操心呢？”
“減碳”當(dāng)頭
政策、市場需雙管齊下
盡管三個(gè)主流靈活性電源的建設(shè)、改造均未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，但根據(jù)國網(wǎng)公司統(tǒng)計(jì)，2019年，該公司經(jīng)營區(qū)新能源利用率高達(dá)96.7%，完成了2019年初制定的“新能源利用率達(dá)95%以上”的目標(biāo)。在靈活性資源支撐力度未達(dá)預(yù)期的同時(shí)，全國平均棄風(fēng)、棄光率已分別降至4%和2%。
“其中一大因素是來源于用電需求超預(yù)期的增長，當(dāng)然電網(wǎng)公司在其中也做了大量工作，包括推進(jìn)跨區(qū)域省間富余可再生能源電力的日前現(xiàn)貨交易等。國網(wǎng)公司印發(fā)的《促進(jìn)新能源發(fā)展白皮書2018》中提出的20項(xiàng)具體措施，都在同步推進(jìn)。”前述電網(wǎng)公司人員說。
袁家海說：“由此可以看出，靈活性資源的不足，客觀上也倒逼電網(wǎng)作出了調(diào)整，包括調(diào)動各個(gè)通道的富余能力促進(jìn)電網(wǎng)之間更好地互濟(jì)等。但也應(yīng)看到，電網(wǎng)自身機(jī)制的優(yōu)化也是有限度的?，F(xiàn)在很多地區(qū)要求新建可再生能源項(xiàng)目配置儲能，或要求新能源場站具備一次調(diào)頻能力。正是靈活性資源缺乏，提高了可再生能源發(fā)展的門檻。”
多位受訪專家認(rèn)為，未來要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，必然會大幅提高可再生能源接入系統(tǒng)的比例，現(xiàn)有的靈活性資源建設(shè)模式和步伐將無法滿足未來需求。
“提高系統(tǒng)靈活性、促進(jìn)可再生能源消納，就是要推進(jìn)能源革命。如果系統(tǒng)運(yùn)行反過來越來越依賴煤電，能源革命就還是沒有邁開步伐。”張博庭直言，假設(shè)現(xiàn)在電力系統(tǒng)減少2-3億千瓦煤電，增加5000萬千瓦抽蓄，讓煤電都以5000或6000的利用小時(shí)數(shù)基荷運(yùn)行，整個(gè)發(fā)電、電力行業(yè)的成本都將大幅下降。“現(xiàn)階段應(yīng)盡可能減少煤電新建項(xiàng)目，讓存量煤電按照容量等級各自發(fā)揮應(yīng)有的作用，避免更大規(guī)模的投資浪費(fèi)，并盡快明確煤電退出的時(shí)間表。”
“近中期來看，引導(dǎo)煤電靈活性改造還是要建立起市場化機(jī)制，用現(xiàn)貨市場上的價(jià)格信號，引導(dǎo)企業(yè)自行找到利潤最大化的運(yùn)行、調(diào)節(jié)模式。”袁家海說。
林伯強(qiáng)說：“煤電承擔(dān)更多靈活性調(diào)節(jié)任務(wù)的現(xiàn)狀，從側(cè)面說明了我們對系統(tǒng)效率的關(guān)注不夠。這種缺乏效率的手段可以用一時(shí)，但不應(yīng)該作為中長期的策略去布局。今后還是應(yīng)該建立健全電價(jià)機(jī)制，以便大幅提高抽蓄、氣電在電力系統(tǒng)中的占比。”
評論：靈活性電源不是免費(fèi)的“綠葉”
煤電企業(yè)不愿改、抽水蓄能不愿建、氣電補(bǔ)貼壓力大……業(yè)界公認(rèn)的電力系統(tǒng)三大靈活性電源正在遭遇種種發(fā)展怪象。問題的根源都與技術(shù)無關(guān)，真正的“堵點(diǎn)”明確而唯一，那就是電力市場仍缺乏合理的價(jià)格傳導(dǎo)機(jī)制，使得為電力系統(tǒng)提供靈活性的企業(yè)，難以獲得與建設(shè)、運(yùn)行成本相匹配的回報(bào)，虧本買賣自然少人問津。
靈活性電源在電力系統(tǒng)中的重要性，與可再生能源電源在電力系統(tǒng)中的占比正相關(guān)?？稍偕茉窗l(fā)電出力不穩(wěn)定、波動大、難預(yù)測的特性，天然地增加了電力系統(tǒng)維持安全穩(wěn)定運(yùn)行的工作量和難度；而靈活性電源則可以根據(jù)可再生能源發(fā)電和用戶側(cè)的波動，快速調(diào)節(jié)出力，保障電網(wǎng)安全。換言之，“任性”的可再生能源接入電網(wǎng)的發(fā)電量越多，電網(wǎng)對于靈活性電源的需求就越強(qiáng)烈。
對于我國目前的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)而言，電力系統(tǒng)靈活性的強(qiáng)弱，從某種意義上直接決定了可再生能源發(fā)展空間的大小，關(guān)乎我國電力行業(yè)清潔轉(zhuǎn)型的成敗。然而，當(dāng)可再生能源行業(yè)高速發(fā)展、清潔電力占比越來越高，本應(yīng)同步上馬的靈活性電源卻因?yàn)榭床坏接熬岸y以作出投資決策，導(dǎo)致實(shí)際建設(shè)進(jìn)度與需求嚴(yán)重脫節(jié)。
可再生能源的邊際發(fā)電成本極低，但靈活性電源為了平抑可再生能源的波動，不僅需要額外的建設(shè)投資，還要付出額外的運(yùn)行成本：靈活性煤電需要犧牲機(jī)組運(yùn)行效率、提高煤耗來壓低負(fù)荷；抽水蓄能要在抽水、發(fā)電的過程中承擔(dān)能量轉(zhuǎn)換帶來的效率損失；燃?xì)庹{(diào)峰電站需要負(fù)擔(dān)高昂的燃料成本?？梢哉f，為了襯托起可再生能源這朵“大紅花”，扮演著“綠葉”角色的靈活性電源為可再生能源的“任性”買了單，但誰來為造價(jià)不菲的“綠葉”買單呢？業(yè)界的共識是，建立合理的價(jià)格機(jī)制，讓靈活性電源擁有合理的收入。這也是電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)清潔低碳、安全高效的必要條件。
那么究竟怎樣的電價(jià)才算合理？探索已有之。以煤電靈活性改造為例，一些省份出臺了針對煤電機(jī)組調(diào)峰的補(bǔ)貼政策，當(dāng)機(jī)組按照調(diào)度要求降負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可以根據(jù)規(guī)則享受一定的電價(jià)補(bǔ)貼，以此激勵(lì)地方煤電企業(yè)進(jìn)行靈活性改造。但依賴政府補(bǔ)貼的局限性也十分明顯：受地方財(cái)政的制約，補(bǔ)貼總量有限，且隨著總量增加，補(bǔ)貼水平難以長期保持，可再生能源補(bǔ)貼的退坡就是前車之鑒。一旦補(bǔ)貼力度減弱，改造成本的回收失去保障，煤電靈活性改造勢必再度陷入困境當(dāng)中。
提高靈活性電源建設(shè)的積極性，必須讓靈活性電源在平抑波動、快速調(diào)節(jié)方面的價(jià)值得到充分體現(xiàn)。為實(shí)現(xiàn)這一目的，電改的步子必須邁得更大一點(diǎn)、更快一點(diǎn)。無論是推動電力中長期市場帶負(fù)荷曲線交易，還是將調(diào)峰市場融入現(xiàn)貨市場當(dāng)中，其目的都在于讓市場供需雙方了解并接受電力商品的真實(shí)成本和價(jià)格，讓電力價(jià)格信號貫穿整個(gè)電力系統(tǒng)，進(jìn)而提升電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。
有了價(jià)格信號的引導(dǎo)，發(fā)電企業(yè)才能告別“等、靠、要”，把靈活性調(diào)節(jié)納入自身經(jīng)營工作的一環(huán)，根據(jù)峰、谷期的市場供需情況自行決定機(jī)組出力和報(bào)價(jià)；不同時(shí)段用電價(jià)格的差異，也將引導(dǎo)電力用戶根據(jù)自身生產(chǎn)情況調(diào)節(jié)負(fù)荷，自行“削峰填谷”。放眼未來，隨著電池技術(shù)的進(jìn)步與普及，電動汽車“倒送電”、用戶側(cè)儲能等都可能成為新興的靈活性資源，共同為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行作出貢獻(xiàn)。而這一切的前提，就是建立一個(gè)能夠形成有效價(jià)格信號的市場，讓市場主體在價(jià)格信號引導(dǎo)下主動參與調(diào)節(jié)，而非被動等待調(diào)度指令。
“補(bǔ)貼”能做到的只是對弱勢方的暫時(shí)扶持，“價(jià)格”才是成熟市場的通貨。當(dāng)高價(jià)值的靈活性調(diào)節(jié)服務(wù)被市場競相購買，發(fā)電企業(yè)自然愿做這份生意。面對未來持續(xù)攀升的靈活性電源需求，一個(gè)定價(jià)合理的市場必不可少。
原標(biāo)題：十三五”收官在即，電力系統(tǒng)靈活性目標(biāo)遠(yuǎn)未完成
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