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傳統化石(shi)能源(yuan)日漸枯竭，氣候變化和環(huan)保問(wen)(wen)題日益突(tu)出(chu)，催生(sheng)了以風電和光(guang)伏發電為代表的新(xin)型清潔能源(yuan)突(tu)飛猛進，但由于(yu)其波動性、間歇性特(te)征，伴隨著大(da)規(gui)模(mo)新(xin)能源(yuan)并(bing)網而來首當其沖的是(shi)消納(na)矛盾—棄(qi)風棄(qi)光(guang)始(shi)終難以徹(che)底解決。對于(yu)消納(na)問(wen)(wen)題，各利(li)益方(fang)站在不(bu)同(tong)的立場(chang)，從(cong)資源(yuan)稟(bing)賦、規(gui)劃、政策(ce)和制度多個方(fang)面提(ti)出(chu)了很多建(jian)議(yi)，但效果并(bing)不(bu)理想。

新(xin)能源消納是一個系統工(gong)程(cheng)，與電(dian)(dian)源結構、電(dian)(dian)網互聯程(cheng)度(du)、負荷特(te)性休戚相關，需(xu)要政府、電(dian)(dian)網、發(fa)電(dian)(dian)企業和用戶共同努(nu)力。

新能源為什么會有消納問題？

宏觀上(shang)看，新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)消(xiao)(xiao)納既有新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)發電本身友好性不高(gao)的問題(ti)，也有電力系統自(zi)身調(diao)峰能(neng)(neng)力不足的問題(ti)，源(yuan)網友好性是新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)消(xiao)(xiao)納問題(ti)的主要癥結(jie)。

電(dian)(dian)力(li)系統由負荷、電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)、電(dian)(dian)網三(san)部(bu)分組(zu)成(cheng)，其具(ju)有供需(xu)動態平衡特征(zheng)，即電(dian)(dian)力(li)商品的(de)發輸配(pei)用全環節(jie)必須同時完成(cheng)，且電(dian)(dian)力(li)不(bu)易大規模存儲。這一(yi)特征(zheng)，決(jue)定了新能源(yuan)(yuan)電(dian)(dian)力(li)消納(na)是電(dian)(dian)力(li)（功率）的(de)瞬時平衡，而發電(dian)(dian)量(liang)只是消納(na)結果的(de)體現(xian)，不(bu)能作(zuo)為衡量(liang)消納(na)好壞、橫(heng)向比較的(de)指(zhi)標。

長(chang)期以(yi)來，由于(yu)對(dui)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)結構規劃(hua)的(de)(de)重視(shi)不(bu)夠(gou)，沒有充分認識“基(ji)荷(he)、腰(yao)荷(he)、峰荷(he)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)結構”這一概念，導致電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)裝機(ji)容量雖然富裕了(le)，但系統調峰問(wen)題卻(que)更加(jia)突(tu)出。發(fa)達(da)國(guo)家十分重視(shi)合理的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)結構，使(shi)基(ji)荷(he)、腰(yao)荷(he)、峰荷(he)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)保持最佳比(bi)例。如果要(yao)用國(guo)外一些國(guo)家的(de)(de)消納水平與中(zhong)國(guo)作比(bi)較，那么首先要(yao)從電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)結構這一主(zhu)要(yao)“硬件”比(bi)起。

圖：電力負荷曲線示意圖

新能源（如風(feng)、光）能量密度低、穩(wen)定性(xing)(xing)較差，其(qi)發(fa)電具有波動(dong)性(xing)(xing)、間歇性(xing)(xing)，反調(diao)峰特(te)(te)性(xing)(xing)、極熱無風(feng)、極寒(han)無光等(deng)特(te)(te)征，即系(xi)統需要電力時(shi)新能源發(fa)電少甚至沒有、系(xi)統要減少發(fa)電出(chu)力時(shi)往(wang)往(wang)又是新能源大發(fa)時(shi)段，這會讓系(xi)統調(diao)峰矛盾雪(xue)上加霜(shuang)，也就(jiu)形成了所謂的“棄電”時(shi)段。

負荷低谷期，日內(nei)是(shi)夜間、年內(nei)是(shi)冬春兩(liang)季(ji)，負荷水平接(jie)近(jin)常(chang)規機組(zu)的最小技術出力，這時(shi)系統接(jie)納新能源的空間較小，但恰(qia)恰(qia)是(shi)風電(dian)大發(fa)(fa)時(shi)段；負荷高峰期，如(ru)夏(xia)季(ji)大負荷期，需(xu)要電(dian)源發(fa)(fa)電(dian)，但又屬于小風季(ji)節(jie)。光伏發(fa)(fa)電(dian)與風電(dian)雖(sui)有一定的互補性，但整體上并沒有改變新能源的出力特性。

新(xin)能(neng)源消納理論示意圖(tu)

因(yin)此，當新(xin)(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)發展初期，規模較小，全額(e)收購(gou)是有(you)保障(zhang)的；但當新(xin)(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)處于高速發展期，大規模新(xin)(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)并網，足以改變(bian)地(di)區電源(yuan)(yuan)結構和(he)發電特性(xing)，消(xiao)納(na)問(wen)題會(hui)逐步加重；如今，我國新(xin)(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)（風(feng)、光(guang)）裝機容(rong)量占全國裝機的比重超(chao)過20%，局部(bu)地(di)區超(chao)過50%，電力(li)系統(tong)特性(xing)正在發生變(bian)化，新(xin)(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)消(xiao)納(na)問(wen)題將會(hui)成為電力(li)系統(tong)規劃(hua)運行(xing)的一個重要課題，也(ye)從(cong)單純的技術(shu)問(wen)題更(geng)延伸至(zhi)“利益之爭”。

新能源消納的“利益之爭”

理論上(shang)，風(feng)電(dian)、光(guang)伏發(fa)電(dian)具有零邊際成本的經濟效益和(he)零邊際排放(fang)的環(huan)保效益，但其利用小(xiao)時(shi)數偏(pian)低，風(feng)電(dian)大(da)多(duo)不超過3000小(xiao)時(shi)，光(guang)伏發(fa)電(dian)大(da)多(duo)不超過2000小(xiao)時(shi)，大(da)規(gui)模(mo)并網運行(xing)將會拉低電(dian)力系(xi)統整(zheng)體利用率，需要從系(xi)統整(zheng)體經濟性的角度去衡(heng)量新能源發(fa)展規(gui)模(mo)的上(shang)限。

新能(neng)源在電(dian)(dian)(dian)力系(xi)統(tong)(tong)中的地位(wei)。沒有新能(neng)源接入時，系(xi)統(tong)(tong)備用只需(xu)要考(kao)慮負荷(he)波動；有新能(neng)源接入時，系(xi)統(tong)(tong)備用需(xu)要考(kao)慮負荷(he)和新能(neng)源兩者的波動，增加了系(xi)統(tong)(tong)運行成本(ben)。當前，我國風(feng)電(dian)(dian)(dian)、光伏發(fa)電(dian)(dian)(dian)裝機占比20.6%，消納市場(chang)已經(jing)捉襟見(jian)肘，但全(quan)年(nian)風(feng)光發(fa)電(dian)(dian)(dian)量(liang)僅占8.6%。2017年(nian)，德國風(feng)電(dian)(dian)(dian)和光伏發(fa)電(dian)(dian)(dian)裝機占比46.6%，全(quan)年(nian)風(feng)光發(fa)電(dian)(dian)(dian)量(liang)占17.8%。新能(neng)源要成為所(suo)謂(wei)的“主力電(dian)(dian)(dian)源”任(ren)重(zhong)道遠。

圖：全國電(dian)源結構演(yan)進（2005-2019年）

圖：全國發(fa)電量結構演進（2005-2019年）

新(xin)(xin)能(neng)源與其他電(dian)(dian)源。為保障全(quan)額消(xiao)納新(xin)(xin)能(neng)源電(dian)(dian)力，負荷低(di)谷、新(xin)(xin)能(neng)源大發時(shi)段，其他電(dian)(dian)源若深度調(diao)峰(feng)(feng)，要付出高昂(ang)的(de)調(diao)峰(feng)(feng)成本(ben)。新(xin)(xin)能(neng)源出力變化(hua)快，當以(yi)煤(mei)電(dian)(dian)機(ji)組為主的(de)常規電(dian)(dian)源深度調(diao)峰(feng)(feng)，導致制(zhi)粉、除灰、油、汽、水等系統頻繁調(diao)整(zheng)，電(dian)(dian)廠設備磨損(sun)大、煤(mei)耗高，不(bu)安全(quan)、不(bu)經濟運行(xing)，迫使部分低(di)碳機(ji)組高碳運行(xing)。

隨著大規模新能(neng)源并網，如果(guo)過分強調(diao)新能(neng)源全額(e)收購，新能(neng)源發(fa)(fa)展只(zhi)片(pian)面強調(diao)成本需(xu)求，而不注(zhu)重系(xi)統友好性的提升，則(ze)其(qi)大規模發(fa)(fa)展會讓(rang)其(qi)他電源背上沉重的調(diao)峰負擔，也限制了新能(neng)源發(fa)(fa)展的空間。

新能(neng)源與電網建(jian)(jian)設。2018年，國家能(neng)源局印發《關于(yu)減輕(qing)可再生(sheng)能(neng)源領域(yu)企業負擔有(you)關事項的(de)通(tong)知》（國能(neng)發新能(neng)〔2018〕34號），其中有(you)一(yi)條是“電網企業負責投資建(jian)(jian)設接網工程”，由此可以看出，新能(neng)源配套接網工程最起(qi)碼是低效投資。

大規(gui)模新能(neng)源(yuan)接網(wang)(wang)和外送工程建設(she)，由于其利用率低（即(ji)使按(an)風電年利用小(xiao)時(shi)數3000小(xiao)時(shi)計(ji)算，電網(wang)(wang)工程超過(guo)60%的(de)時(shi)間處(chu)于閑(xian)置狀況(kuang)），雖(sui)可納入(ru)電網(wang)(wang)輸配電價，但在現行核價規(gui)則下，其投資仍難以取得合理回報，這(zhe)給新能(neng)源(yuan)富集區域的(de)電網(wang)(wang)企業背上了沉重的(de)負擔，又會變相地(di)形成了區域間的(de)“交叉(cha)補貼”。

提升新能源消納能力和整體經濟性

新能(neng)源發電是多(duo)學科技(ji)術成果應(ying)用的結果，其(qi)發展仍需要技(ji)術進步支(zhi)撐(cheng)。新能(neng)源消(xiao)納(na)是系(xi)統(tong)工程(cheng)，要用系(xi)統(tong)思維破解消(xiao)納(na)矛(mao)盾。

新(xin)(xin)能源(yuan)發電不能只(zhi)追求成本下(xia)降(jiang)，也要主動加強功率預測、控制(zhi)技術(shu)和(he)故障(zhang)穿越等技術(shu)創新(xin)(xin)，增強新(xin)(xin)能源(yuan)發電的可(ke)(ke)預見性和(he)可(ke)(ke)控性，這是(shi)打(da)開新(xin)(xin)能源(yuan)更大規模發展空間的主要技術(shu)手段。

電(dian)源(yuan)發展要(yao)按照“基荷(he)、腰(yao)荷(he)、峰荷(he)電(dian)源(yuan)結構”這一(yi)概念(nian)，增(zeng)強電(dian)力系(xi)統(tong)(tong)的調(diao)節能力，避免(mian)被迫(po)新(xin)增(zeng)大量電(dian)源(yuan)但利用率持續下降(jiang)的現象，提升系(xi)統(tong)(tong)整(zheng)體(ti)經濟性，為(wei)新(xin)能源(yuan)消(xiao)納創造條件。

電(dian)網(wang)發展要充分應用智能(neng)電(dian)網(wang)技術(shu)，研(yan)究建立(li)與(yu)新(xin)能(neng)源發電(dian)相適(shi)應的(de)規劃(hua)、運行技術(shu)標(biao)準，充分發揮(hui)新(xin)能(neng)源接網(wang)工(gong)程和外送(song)通道的(de)效率效益(yi)，減輕(qing)大(da)規模新(xin)能(neng)源接網(wang)和外送(song)的(de)投資壓力。

用戶(hu)側應(ying)建立適應(ying)新能源電力特征的(de)(de)價格機制，推動(dong)實現(xian)源網荷互動(dong)的(de)(de)透明電力市場，讓使用清潔(jie)電成為(wei)全社會的(de)(de)共識(shi)，共同推動(dong)新能源電力消納。

電化學儲能的技(ji)(ji)術(shu)進步是電力系統和新能源發展的利(li)好，可在電力系統源網荷(he)三(san)方面同步應用的技(ji)(ji)術(shu)，也是有可能改變傳統電力系統規劃(hua)運行的一項重要技(ji)(ji)術(shu)。

風光發展的尾聲？元年？

1986年(nian)4月，我(wo)國(guo)(guo)第一個風電(dian)(dian)場在山東(dong)榮成并(bing)網(wang)發(fa)(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)，裝機(ji)容量165千(qian)瓦，年(nian)發(fa)(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)量33萬千(qian)瓦時。到2019年(nian)底，我(wo)國(guo)(guo)風電(dian)(dian)裝機(ji)容量2.1億(yi)千(qian)瓦，年(nian)發(fa)(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)量4057億(yi)千(qian)瓦時；光(guang)伏(fu)(fu)發(fa)(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)裝機(ji)容量2億(yi)千(qian)瓦，年(nian)發(fa)(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)量2238億(yi)千(qian)瓦時。當前(qian)，我(wo)國(guo)(guo)風電(dian)(dian)和光(guang)伏(fu)(fu)發(fa)(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)裝機(ji)容量超過(guo)4億(yi)千(qian)瓦，95%的利用率目標使(shi)得發(fa)(fa)(fa)(fa)展與(yu)消納矛盾更加突(tu)出，上網(wang)電(dian)(dian)價已處于全面平價時代(dai)的“前(qian)夜”。

今年(nian)，要應對的一個(ge)重(zhong)要問題(ti)是(shi)“搶(qiang)裝潮(chao)”，大(da)規模風電(dian)(dian)和光伏發(fa)電(dian)(dian)項(xiang)目集中并網，對產業(ye)鏈上各環(huan)節的產能都是(shi)重(zhong)大(da)的考驗，狂歡之后(hou)是(shi)大(da)幅回落還是(shi)開(kai)啟高質量發(fa)展，這(zhe)是(shi)一個(ge)值得思考的問題(ti)。如(ru)德國，補貼方式改(gai)變后(hou)，2019年(nian)風電(dian)(dian)裝機增速大(da)幅下(xia)滑。

圖：2005-2019年全國風光裝機增速(su)與(yu)占比

新能(neng)(neng)源發展的(de)原動力沒(mei)有變。《巴黎協定(ding)》主要目標是將(jiang)本世紀全球平(ping)均氣(qi)溫上(shang)升幅度(du)控制在(zai)2攝(she)氏(shi)度(du)以(yi)內(nei)，并將(jiang)全球氣(qi)溫上(shang)升控制在(zai)前工業(ye)化(hua)時期水平(ping)之上(shang)1.5攝(she)氏(shi)度(du)以(yi)內(nei)。國(guo)家(jia)電網(wang)公司(si)提出了到2050年實現“兩(liang)個50%”的(de)重(zhong)(zhong)要判斷(duan)，即“2050年我(wo)國(guo)能(neng)(neng)源清(qing)潔化(hua)率（非(fei)化(hua)石能(neng)(neng)源占(zhan)一次能(neng)(neng)源的(de)比(bi)重(zhong)(zhong)）達到50%和終端(duan)電氣(qi)化(hua)率（電能(neng)(neng)占(zhan)終端(duan)能(neng)(neng)源消(xiao)費的(de)比(bi)重(zhong)(zhong)）達到50%”。

從(cong)技(ji)術和(he)商業開(kai)發(fa)成(cheng)熟度(du)上(shang)看，風(feng)電和(he)光伏發(fa)電仍是近階(jie)段新(xin)能源發(fa)展(zhan)的主力，實現平價上(shang)網后，風(feng)光發(fa)展(zhan)不再(zai)需要國家補(bu)貼，具備了(le)(le)基本的競爭力，進入了(le)(le)新(xin)的發(fa)展(zhan)階(jie)段，仍會保持一定(ding)的發(fa)展(zhan)規模和(he)速度(du)。

新能源(yuan)發展的(de)(de)基礎(chu)沒有變(bian)。風(feng)光發電成本(ben)仍(reng)呈下降態勢，單(dan)機(ji)容量不(bu)斷增大，發電效率(lv)進一(yi)步提升，可保證(zheng)新能源(yuan)項目保持一(yi)定盈利能力。根據國際可再生能源(yuan)署（IRENA）在(zai)《未來風(feng)能》報告預(yu)測，陸(lu)上風(feng)電應用的(de)(de)渦輪(lun)機(ji)單(dan)機(ji)容量將從(cong)2018年的(de)(de)平均2.6兆(zhao)瓦（葉輪(lun)直徑110米）增加到2025年的(de)(de)5.8兆(zhao)瓦（葉輪(lun)直徑170米）。

2020年1月(yue)27日，美(mei)國國家(jia)可再生能(neng)源實驗(yan)室(shi)（NREL）最(zui)新(xin)發布(bu)了全球太陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)實驗(yan)室(shi)最(zui)高效率圖：單結鈣鈦(tai)礦-硅疊層(ceng)太陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)的最(zui)新(xin)效率為(wei)29.15％，這是由德國海姆霍茲柏林材(cai)料所(HZB)創造的；NREL刷新(xin)了雙結砷化鎵薄(bo)膜太陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)的效率，并獲得了32.9%效率。

系(xi)統解決(jue)(jue)新(xin)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)消納(na)問題(ti)的共識(shi)已經形成(cheng)。國家(jia)發展改革委安排新(xin)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)項目(mu)，要求以落(luo)實消納(na)條(tiao)件為前提。2019年，關于檢查(cha)《中華人民共和國可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)法(fa)》實施情(qing)況的報告全文發布，提出針對(dui)可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)發展的新(xin)形勢、新(xin)問題(ti)，適時(shi)啟動修訂可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)法(fa)，統籌解決(jue)(jue)消納(na)問題(ti)。

“棄(qi)電率并非越(yue)低越(yue)好”、“以合(he)理利用率引導新能源(yuan)高質量發(fa)展(zhan)”等研究成果引起關注，對于新能源(yuan)發(fa)展(zhan)客觀規律(lv)的認識(shi)愈發(fa)清晰，這必將促進(jin)各方更客觀地認識(shi)新能源(yuan)發(fa)展(zhan)與消納，有助于形成合(he)力。