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可再生能源并网消纳,朝正确方向迈出一大步

  全球可再生能源领域的最大投资国、风电和太阳能发电装机容量最大的国家、可再生能源发电装机容量增长最快的国家……

  随着中国深入推进经济“脱碳”计划,它在清洁技术领域保有的世界纪录越来越多。然而,有一个方面中国尚未创造任何纪录,那就是该国电网消纳可再生能源的能力。2015年,中国风电弃风率高达15%,光伏发电弃光率高达9%。与之相比,欧洲的弃风率和弃光率只有1%-2%上下。这是中国面临的一个严峻挑战,意味着很多本应取代煤电的清洁能源白白浪费掉了。为解决此问题,中国国家能源局今年发布了《关于做好“三北”地区可再生能源消纳工作的通知》(以下简称“《通知》”),提出九项改进措施。

2015年,中国风电弃风率高达15%,光伏发电弃光率高达9%

  这一问题在中国北方地区尤为突出。吉林、甘肃、新疆和内蒙古等省区坐拥令人羡慕的风能和太阳能资源,可是电网无力消纳这么多清洁能源,造成了极高的弃风率和弃光率。2015年,吉林、甘肃和新疆的弃风率分别为32%、39%和32%,也就是说,这些省区大约三分之一的可用风能没有用来发电。太阳能弃光率也好不了多少,甘肃和新疆的弃光率分别达到了31%和26%。为解决上述问题,国家能源局将着力改进电网的灵活性,并为规模庞大的无碳电力寻找新出路。

  第一个解决方案——提升电网灵活性,是促进可再生能源消纳的关键因素,这一点已得到全球公认。国家能源局的《通知》指出,在现代电力系统中,由于风电和光伏发电具有随机性、波动性、间歇性的特点,为了应对这种不稳定性,必须把电网设计得更加灵活。要让电网正常运转,必须使上网电量与系统的需求电量(负荷)完全一致。当风速或光照水平发生变化,导致发电量出现短期波动时,供求平衡就被打破了,可再生能源就会对电网构成威胁。电网为了应对可再生能源发电量的波动,需要借助其他能源的发电机组增加或减少电力供应。

  负荷跟踪(调峰)的做法属于电力系统“辅助服务”的一种,为支持这种辅助服务的发展,国家能源局表示,将加大对辅助服务提供者的补偿力度。《通知》还鼓励使用两种相对清洁的技术提供辅助服务,即燃气发电和抽水蓄能发电。目前,这两种技术在中国尚未得到充分利用,中国用于调峰的首选技术仍是煤电。相比之下,用燃气机组或抽水蓄能机组提供调峰辅助服务更加清洁、高效。

  利用这些措施,公共事业企业可以通过调节电力供给的方式平衡能源负荷,而另一种平衡负荷的方式是调节能源需求——这可以通过“需求响应”的手段来实现。所谓需求响应,就是公共事业企业通常以一定的经济补偿或优惠鼓励用户在特定时段减少用电需求。与煤电相比,需求响应措施可以更清洁地提供调峰辅助服务,一般也更为便宜。美国自然资源保护协会(NRDC)长期支持需求响应在中国的发展,认为它既能以环保的方式稳定电网,也有助于促进可再生能源消纳。不过,中国目前缺乏有利于需求响应服务商与发电机组竞争的机制,导致需求响应发展缓慢。

  在这个问题上,国家能源局的《通知》透露出了一些积极信号。《通知》提出“完善推广电力调峰市场机制”,也就是说,通过市场机制决定由哪家电网服务商提供调峰辅助服务。这可能有助于需求响应模式在辅助服务市场同传统发电机组展开竞争。不过,这需要时间——中国的现行条例尚未把需求响应纳入辅助服务的范畴。对提供辅助服务的发电机组来说,国家能源局的《通知》是个好消息,但要让需求响应等灵活的需求侧资源在促进可再生能源消纳方面发挥作用,中国还需要更清晰、更有力的支持政策。

  提升电网灵活性是中国向前迈出的重要一步,有助于电网管理不稳定的可再生能源。然而,一旦能源上网,下一个关键问题就是为之寻找出路。为此,国家能源局正致力于为北方省份的可再生能源挖掘新用途。一种颇具潜力的做法是用风电供暖,恰好这一地区的供暖需求极大。吉林和内蒙古的一些地方正在探索用风电为建筑供暖,尤其是在冬季夜间——暖气需求最旺盛而风能通常最丰富的时候。鉴于目前这些地区主要靠燃煤锅炉供暖,采用风电将有助于减少空气污染和碳排放。此外,国家能源局的《通知》表示,将建立可再生能源发电直接交易市场,鼓励可再生能源发电企业作为市场主体积极参与市场直接交易,并为电网无法消纳的发电量提供市场交易通道。

  国家能源局力推的两种解决方案——提升电网灵活性和为可再生能源寻找新用途——也是美国自然资源保护协会正在探索的举措。目前,该协会的中国办公室正在开发一个项目,测试让电动汽车参与需求响应的可行性。这个项目的创意是,根据电网的运行状态协调电动汽车的充电过程,从而改善电力公司对可再生能源的消纳。对公共事业企业来说,电动汽车是理想的合作伙伴,原因有二:一方面,电动汽车能储存大量能源,如果在可再生能源过剩时充电(比如夜间风力充足而能源需求低时),电动汽车可在晚些时候使用电池中储存的电量;另一方面,电动汽车的充电时间通常比较灵活,因此需求响应服务商可根据能源供给的波动情况调整电动汽车的充电时间,从而实现电力供求平衡。

  美国自然资源保护协会在上海发起了这样一个“电动汽车-需求响应”试点示范项目,看中的是该市不断增加的电动汽车数量。尽管上海远离可再生能源消纳问题最为突出的北方省份,但是通过该项目得到的经验可以应用于中国的任何地方。推广这类试点项目的意义在于,逐步形成公共事业企业管理下的电动汽车充电模式,帮助中国电力行业向国家能源局提出的两个目标迈进:提升电网灵活性,并为可再生能源挖掘出多样化的使用途径。这份《通知》说明,中国在发展清洁能源的道路上总结成功经验,又向前迈出了重要一步。

  

  (来源:美国《赫芬顿邮报》  作者:美国自然资源保护协会高级律师兼亚洲区主管芭芭拉·A·菲纳莫雷(Barbara A. Finamore)、非营利组织“普林斯顿在亚洲”成员科林·史密斯(Colin Smith)  原标题:中国出台重大计划促进可再生能源并网消纳)

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