我國是世界上風能和太陽能等可再生能源發電裝機最多的國家。但是,近些年來在我國風電和太陽能發電的快速發展過程中,伴隨著較嚴重的棄風和棄光現象。由于風能和太陽能資源的間歇性,這些可再生能源發電的成本中,除了電場的建設成本和接網費用等直接成本以外,還應該包括備用相關的間接成本,特別是在可再生能源大規模發展以后,更應重視這部分成本。在我國,可再生能源發電項目上網電價高于當地常規電價的部分以及接網費用,通過向電力用戶征收電價附加的方式在全國范圍內分攤,而備用等輔助服務相關的費用由省級電力調度交易機構在省內平衡。這種不對稱激勵政策導致省級地方政府在開發可再生能源發電項目上積極,而在消納可再生能源電力上缺乏激勵。

重視備用相關的間接成本

可再生能源發電項目的成本既包括發電設備、土地、基建、輸電網絡等直接成本,也應該包括與備用相關的間接成本。備用相關成本包括新增備用容量等固定成本和調峰等可變成本。例如,火電靈活性改造初始投資較大,一個35萬千瓦的熱電廠要增加20%—30%的額定容量調峰空間,需投資數千萬元。此外,壓減出力會導致發電機組發電效率降低,發電成本上升,引發調峰成本。

備用相關成本與可再生能源發電出力和負荷曲線的時間錯位有關。風電和太陽能發電都具有間歇性、不穩定的問題,不具備傳統機組可調度的特點。風電和太陽能發電出力與系統負荷曲線通常呈反向相關,當負荷走高時,可再生能源發電出力可能開始走低,存在著時間上的不一致性。在風電或太陽能發電出力產生較大波動時,需調度電網內其他電廠改變出力水平,以平衡風電或太陽能發電出力的變化,特別是在負荷較低時,常規電廠機組已經調到較低出力,如果此時可再生能源發電出力大幅增加,那么常規機組能否進一步壓減出力為可再生能源發電騰出空間,決定了電網接納可再生能源電力的能力大小。

備用相關成本與可再生能源發電的規模有關。在風電和太陽能發電發展的初期,這些可再生能源在裝機容量中的占比低,對電網運行的影響小,間接成本趨于0,此時,關注的重點是其直接成本。由于“干中學”效應的存在,隨著可再生能源發電規模越來越大,可再生能源發電設備的成本趨于下降。在資源優良、建設成本低、投資和市場條件好的地區,目前風電和太陽能光伏發電的直接成本可與傳統化石能源相競爭。但是,隨著可再生能源發電裝機占比的提高,其間接成本趨于上升。

著力解決重開發輕消納問題

開發可再生能源電力項目,可以將一個地區的資源優勢轉化為經濟優勢,促進當地的可持續發展。2004年底,我國累計風電裝機容量僅74萬千瓦。在2005年《可再生能源法》通過以后,風電裝機迎來爆發式增長,連續四年翻番,到2008年底累計裝機達到1200萬千瓦。《可再生能源法》規定了可再生能源電力全額收購和補貼費用在全社會分攤的要求。在5萬千瓦以下的風電項目核準權下放到地方以后,一些地方出現了“4.95萬千瓦現象”,目的是繞過中央政府核準。這導致了一定程度的地方風電場盲目建設和并網困難問題。針對某些地區風電場無序建設、風電全額收購出現的爭議和補貼的及時足額發放問題,全國人大于2009年修正了《可再生能源法》,要求加強中央規劃與地方規劃的銜接,明確了可再生能源發電全額保障性收購以及財政部參與可再生能源發展基金的調配過程。此后,我國可再生能源發電建設迎來跨越式發展,但同時一些風能資源豐富地區的地方政府在沒有落實電網接入和市場消納方案的情況下,盲目加快風電建設速度。在2013年風電場項目核準權再次下放到地方政府以后,國家能源局建立了風電產業監測預警機制,指導各省風電開發投資。2017年吉林、黑龍江、甘肅、寧夏、新疆和內蒙古被列為紅色預警區(簡稱“紅六省”)。2018年底,我國風電累計并網裝機達到1.8億千瓦,太陽能發電裝機達到1.7億千瓦,均居世界首位。

我國可再生能源資源和電力負荷的空間錯位,決定了跨省消納可再生能源電力的必要性。我國風能資源富集地區主要集中在西北地區、華北地區和東北地區(簡稱“三北”地區),太陽能資源富集地區主要集中在西北和華北,而電力負荷中心主要位于東部沿海地區。這種資源與負荷之間的空間上的不對稱分布,決定了單獨依靠省內消納難以實現可再生能源的大規模發展。例如,與國外重點發展分散式風電不同,大規模集中式開發和遠距離高電壓輸送是我國風電發展的重要特征。目前,我國“三北”地區可再生能源裝機合計超過1.7億千瓦,僅靠本地無法消納。

電力是基礎產品,涉及面廣。電價直接影響一個地區的居民福利和產業競爭力,有著政治和經濟上的敏感性。由于可再生能源資源的間歇性,消納外省的可再生能源電力,除了會相應減少本省的發電量以外,還會降低本省的發電效率,增加備用相關的成本。這部分備用相關的成本只能在省內平衡的條件下,會推高省內的電力供應成本。因此,各省對消納省外的可再生能源電力缺乏積極性。2015年黨中央國務院進一步深化電力體制改革以來,鼓勵開展“跨省跨區電力雙邊交易”。但是,風電、光伏等可再生能源電力參與市場化交易后,跨省外送電力的價格往往被壓得很低。

建立可再生能源電力消納的全局性機制

針對我國可再生能源電力供需仍以省內平衡和就地消納為主的局面,需要建立可再生能源電力消納的全局性機制。由于備用相關成本的核算面臨著技術上的復雜性,難以準確衡量以及像上網電價那樣在全社會分攤。首先,備用服務分為基本服務和有償服務,例如,燃煤電廠只有在提供深度調峰的條件下才能獲得補償。其次,備用服務分為滿足負荷的波動和平衡可再生能源發電出力的波動兩個方面。最后,備用相關的成本具有時空上的多變性,既與可再生能源電力的滲透率(可再生能源電力占負荷的比例)有關,也與電力系統的靈活性程度有關。備用相關的成本只有各省的電力調度機構能夠掌握,存在著信息不對稱。雖然備用相關的成本難以在全社會分攤,但是可以在國家層面明確可再生能源電力的備用服務的責任劃分問題。責任的劃分可以為可再生能源電力跨省消納提供政策上的支持,形成全社會促進可再生能源消納的工作合力。

第一,盡快將跨省跨區電量全部納入受電地區的輔助服務補償機制。2014年國家能源局曾經要求將跨省跨區電量納入受電地區的輔助服務補償機制,但在具體實踐中,僅蘇浙滬三地在部分跨省跨區電量上予以落實。外來電享受“特權”實質上也容易增強省間壁壘,通過承擔應承擔的義務,更有利于擴大省間交易。

第二,推行跨省跨區共享和補償輔助服務的機制。將東北地區跨省共享和補償輔助服務機制擴大到跨區域,在更大的范圍內實現輔助服務資源的優化配置。

第三,放開可再生能源綠色電力證書的價格上限。現行“綠證”交易主要是減輕可再生能源發電補貼的財政壓力,沒有包含對輔助服務的補償,對出讓省份不利。

總之,促進可再生能源產業發展是推動我國能源結構調整和消費側清潔低碳轉型的重要舉措,實現充分消納則是可再生能源產業高質量發展的關鍵保障。