隨著我國“雙碳”政策和發(fā)展路徑變得逐漸清晰,新能源占比逐步提升,進入平價時代后裝機規(guī)模不再是衡量新能源發(fā)展的唯一指標,如何解決消納問題才是現(xiàn)今電網(wǎng)發(fā)展的重要課題。在這方面,歐美國家新能源市場發(fā)展成熟,可以為我國新能源消納提供借鑒。
縱觀世界各國發(fā)展電力市場和可再生能源消納的經(jīng)驗來看,德國無疑是絕佳的范例。
不同于挪威,德國并不是一個傳統(tǒng)的可再生能源資源大國,無法大力發(fā)展水電,同時又是一個傳統(tǒng)能源生產(chǎn)和消費大國,魯爾區(qū)一直是國家煤炭開采和消費的主要地區(qū)。此外,德國的電力市場改革歷經(jīng)波折,國家推行電力改革并大力發(fā)展新能源能夠得到成功,必然有其成功經(jīng)驗值得學習。
早先,德國電力市場呈現(xiàn)公、私有以及混合所有制并存的區(qū)域壟斷形態(tài)。1998年通過修改《能源經(jīng)濟法》開啟了電改,經(jīng)過全國范圍的激烈討論,德國決定一步到位直接進入零售競爭市場,德國人選擇了直接開放電網(wǎng),賦予所有終端用戶自由選擇供電商的權(quán)力。此次電改要求原本垂直一體化的大型電力企業(yè)進行了有計劃的業(yè)務(wù)拆分,在這個過程中許多區(qū)域性的能源集團不斷重組和整合,最后形成了如今四大發(fā)電集團(E.on、RWE、Vattenfall、EnBW)和四大電網(wǎng)調(diào)度區(qū)域(Tennet、Amprion、50hertz、TransnetBW)的格局。
此后,一系列對德國自由化電力市場影響深遠的規(guī)則被制定出來并在未來被不斷的修改和豐富,其中包括:電力零售側(cè)放開,終端用戶可以自由選擇售電商;開放電網(wǎng)使用權(quán),電網(wǎng)運營商不參與市場競爭;以平衡結(jié)算單元為主體的電量平衡機制;日前、日內(nèi)現(xiàn)貨市場與多級調(diào)頻輔助服務(wù)市場協(xié)同合作的市場結(jié)構(gòu);依照電壓等級逐級套算的過網(wǎng)費計算模型等。
電改為德國大力發(fā)展可再生能源奠定了堅實基礎(chǔ)。2000年,《可再生能源法》替代《電力上網(wǎng)法》標志著德國能源轉(zhuǎn)型正式成為國家戰(zhàn)略重點。
截至目前,德國的非水可再生能源裝機率和發(fā)電比率在歐洲名列前茅。總結(jié)下來,德國實現(xiàn)新能源最大化消納的原因,主要歸功于幾點:
1 靈活的市場機制
德國建立了新能源市場競價和政府補貼相結(jié)合的市場化消納機制。新能源由于發(fā)電邊際成本低,在市場競爭中具有絕對優(yōu)勢,參與市場可以實現(xiàn)優(yōu)先發(fā)電。海外新能源發(fā)展較好的國家通常采用日前、日內(nèi)電力現(xiàn)貨市場來進行消納。新能源按照0電價參與競價(不足部分由政府補貼),以保障優(yōu)先上網(wǎng)。當新能源出力高時,電力市場的出清電價下降,甚至出現(xiàn)負電價,受電價影響,水電、火電、燃油燃氣發(fā)電等盡可能降低出力;當新能源出力低時,電力市場出清價大幅上漲,刺激各類靈活電源盡最大能力發(fā)出電力。受日前、日內(nèi)電力現(xiàn)貨市場價格機制刺激,德國常規(guī)電源均有非常大的意愿進行靈活性改造,以便在電價低時盡量減小出力,電價高時盡快增加出力。
2 強有力的調(diào)節(jié)能力
通過查閱先關(guān)資料得知,德國光伏、風電出力大時,抽水蓄能、燃氣發(fā)電、褐煤發(fā)電、硬煤發(fā)電甚至核電均參與調(diào)節(jié)。雖然靈活調(diào)節(jié)電源與新能源的比例并不是很高,但常規(guī)煤電調(diào)節(jié)能力極強。
3 強大的跨國輸電網(wǎng)
消納問題解決好的海外國家,一個普遍原因就是通常與相鄰區(qū)域有充足的電網(wǎng)連接。資料顯示,德國與其接壤的九個鄰國間均建立了完善的跨境輸電網(wǎng)絡(luò)。這些跨國電網(wǎng)主要是由380千伏至400千伏線路組成,220千伏至285千伏輸電線路作為輔助。其中380千伏至400千伏線路共計28條,220千伏至285千伏輸電線路共計31條。
為了解決消納問題,除了依靠本國自身進行調(diào)節(jié),德國還在風電、光伏方面加大了出口力度,數(shù)據(jù)表明德國全年出口電量可占全國總發(fā)電量的10%以上。
4 先進的發(fā)電預測及調(diào)度運行技術(shù)
新能源發(fā)電功率預測是電力消納的基礎(chǔ)。德國已將基于天氣預報的新能源發(fā)電功率預測納入商業(yè)版圖,由專業(yè)機構(gòu)提供預測服務(wù)向各大電網(wǎng)公司及電力需求者進行售賣。此外,德國大部分的機構(gòu)光伏發(fā)電功率預測結(jié)果誤差不會最大不會超過7%,具有較強的精準度,大型新能源基地會根據(jù)預測的發(fā)電能力參與市場競爭。
根據(jù)德國《可再生能源法》的相關(guān)規(guī)定,所有容量大于100千瓦的可再生能源發(fā)電設(shè)備必須具備遙測和遙調(diào)的技術(shù)條件,才允許并入互聯(lián)電網(wǎng)。當輸電網(wǎng)運營商的輸電線路存在阻塞,其首先給下屬配電網(wǎng)調(diào)度指令下發(fā)限電指令,令其限制一定份額的電力。然后配電網(wǎng)或者直接限制連接在本網(wǎng)的可再生能源電力,或者再給其下屬的中壓電網(wǎng)調(diào)度中心指令,令其限制一定份額的電力。由此不難看出,靈活的市場調(diào)度運行機制讓德國電網(wǎng)運行更加安全有保障。
我國可再生能源豐富,隨著新能源技術(shù)的發(fā)展完善,我國新能源新增裝機量逐年攀升。然而,我國現(xiàn)有的新能源電力裝機容量由于地域性的限制,一直處于東西部嚴重不平衡的狀態(tài),以風光為主的大型新能源基地多集中在西北地區(qū),但當?shù)仉娏ο{能力有限,因此棄光限電情況逐年惡化,部分地區(qū)棄風棄光率高達50%以上。
對我國而言,西方發(fā)達國家實踐過的發(fā)展路徑具有一定的借鑒學習意義,對于國內(nèi)的電力消納問題也可以從這幾方面著手:一是發(fā)電側(cè)多種發(fā)電形式互補,增強調(diào)峰靈活性,未來火電的主要作用有望從發(fā)電轉(zhuǎn)型為調(diào)節(jié),同時積極建設(shè)儲能,與用電負荷相匹配;二是發(fā)展跨區(qū)跨境電網(wǎng),建立特高壓直流跨境電網(wǎng),提高電力運輸及進出口能力,完善跨省送電網(wǎng)絡(luò);三是建立靈活的電力交易市場和價格機制,實現(xiàn)價格信號引導,推進現(xiàn)貨市場,提升新能源消納空間。
發(fā)展新能源,提高可再生資源占比是我國能源戰(zhàn)略的重要組成部分,但這個過程需要協(xié)同調(diào)度全社會參與,不止優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、提升電力系統(tǒng)的靈活性,還要改革機制,促進電網(wǎng)技術(shù)革新。取人之長補己之短,在充分汲取海外國家的經(jīng)驗教訓的基礎(chǔ)上,立足本國國情和電力發(fā)展實際情況,爭取走出一條不同尋常的“中國路”。