作為一個(gè)電網(wǎng)人,從中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)成立之初就受邀參與了協(xié)會(huì)光伏發(fā)電運(yùn)行消納年度分析研究工作,跟蹤分析了光伏十年的接網(wǎng)運(yùn)行消納形勢(shì),見證了光伏十年發(fā)展奇跡,也親歷了電網(wǎng)的轉(zhuǎn)型發(fā)展,以下幾點(diǎn)關(guān)于網(wǎng)源協(xié)同的認(rèn)識(shí)供參考。
光伏發(fā)電的隨機(jī)性和波動(dòng)性對(duì)電網(wǎng)是挑戰(zhàn)更是機(jī)遇,推動(dòng)電網(wǎng)從傳統(tǒng)電網(wǎng)走向新型電網(wǎng),從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)走向戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要支撐產(chǎn)業(yè)。十年前,光伏發(fā)電在很多人眼里還是垃圾電,大家更多的是研究光伏發(fā)電的隨機(jī)性和波動(dòng)性,以及高比例光伏發(fā)電對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行消納的影響,主要研究電網(wǎng)對(duì)于新能源的消納能力。十年后,隨著以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)概念的提出,大規(guī)模風(fēng)光等波動(dòng)性電源(Variable Renewable Energy,主要指風(fēng)電和光伏發(fā)電,以下簡(jiǎn)稱VRE)的接入為電網(wǎng)的創(chuàng)新發(fā)展創(chuàng)造了巨大發(fā)展機(jī)遇。隨著VRE占比的提升,電力系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理和平衡模式發(fā)生了深刻的變化,源網(wǎng)荷儲(chǔ)各環(huán)節(jié)的功能定位和特性也隨之發(fā)生了重大調(diào)整。加快構(gòu)建清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟(jì)高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統(tǒng),為電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與重大裝備創(chuàng)新帶來了重大機(jī)遇。當(dāng)前大家研究的熱點(diǎn)更多的是如何構(gòu)建新型電網(wǎng),提高電網(wǎng)對(duì)VRE的接納、配置和調(diào)控能力。
功率預(yù)測(cè)是網(wǎng)源協(xié)同的基礎(chǔ),電力系統(tǒng)的靈活性是網(wǎng)源協(xié)調(diào)的關(guān)鍵。十年前,我們網(wǎng)上親歷了德國(guó)電網(wǎng)應(yīng)對(duì)日全食驚心動(dòng)魄的全過程,意識(shí)到對(duì)于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行而言,不確定性比波動(dòng)性更可怕,深刻認(rèn)識(shí)到功率預(yù)測(cè)的重要性。十年后,隨著國(guó)內(nèi)光伏裝機(jī)規(guī)模的激增,功率預(yù)測(cè)的重要性進(jìn)一步顯現(xiàn),而且不同于傳統(tǒng)認(rèn)識(shí),我們發(fā)現(xiàn)短時(shí)光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)的難度竟遠(yuǎn)超風(fēng)電。十年前,由于國(guó)內(nèi)光伏裝機(jī)和發(fā)電量占比均很低,一般認(rèn)為光伏發(fā)電出力主要集中在白天負(fù)荷相對(duì)比較高的時(shí)段,光伏發(fā)電出力與負(fù)荷的一致性更好,消納難度較小。十年后,隨著光伏發(fā)電占比的提升,我們認(rèn)識(shí)到迎峰度夏、度冬期間,早高峰時(shí)段光伏保證出力不足11%,晚高峰期間光伏出力基本為零,山東、河南等多個(gè)電網(wǎng)出現(xiàn)“鴨子曲線”,而青海電網(wǎng)凈負(fù)荷曲線已由“鴨子曲線”發(fā)展到對(duì)電網(wǎng)更具挑戰(zhàn)性的“峽谷曲線”,午間光伏消納的難度更甚。十年前,我們對(duì)于系統(tǒng)靈活性的認(rèn)識(shí)還僅限于調(diào)峰能力,十年后,我們認(rèn)識(shí)到電力系統(tǒng)承載VRE的能力取決于系統(tǒng)的靈活性,包括電源的靈活性、儲(chǔ)能、電網(wǎng)靈活性以及需求側(cè)資源,靈活性不僅需要調(diào)峰的“下調(diào)節(jié)”能力,還需要頂峰的“上調(diào)能力”。
平價(jià)上網(wǎng)不等于平價(jià)利用,消納VRE的系統(tǒng)成本引發(fā)的經(jīng)濟(jì)性問題或?qū)⒊蔀楦弑壤齎RE發(fā)展的主要障礙。十年前,降低光伏發(fā)電成本是行業(yè)發(fā)展的重中之重,經(jīng)過十年努力,光伏開發(fā)及建設(shè)成本下降了80%,光伏發(fā)電度電平均成本降至0.31元,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了平價(jià)上網(wǎng)。十年后,我們逐步意識(shí)到VRE平價(jià)上網(wǎng)不等于平價(jià)利用,VRE利用還涉及消納VRE的系統(tǒng)成本及帶來的相關(guān)經(jīng)濟(jì)性問題。德國(guó)發(fā)展新能源近20年,雖然光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電本體成本下降,但居民電價(jià)上漲90%,平均銷售電價(jià)上漲23%;英國(guó)近15年居民電價(jià)上漲60%,平均銷售電價(jià)上漲51%。國(guó)外相關(guān)機(jī)構(gòu)的研究也表明,電力系統(tǒng)中VRE電量滲透率超過15%之后,VRE消納的系統(tǒng)成本帶來的影響將逐步顯現(xiàn);盡管VRE電量滲透率達(dá)到25%-40%在技術(shù)上是可行的,但會(huì)帶來很高的系統(tǒng)成本;電量滲透率超過40%時(shí),消納VRE所需要的系統(tǒng)成本甚至?xí)^VRE發(fā)電成本,沒有靈活性相關(guān)系統(tǒng)成本的投入則會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的棄電問題。系統(tǒng)成本得不到合理疏導(dǎo),則會(huì)對(duì)光伏、風(fēng)電等VRE發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生重要影響,對(duì)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來重大挑戰(zhàn)。
從單一光伏電站開發(fā)到風(fēng)光水火儲(chǔ)聯(lián)營(yíng)、源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化,從分布式光伏開發(fā)到光儲(chǔ)一體化。中國(guó)光伏的發(fā)展始于分布式,從金太陽(yáng)工程起步,規(guī)模化發(fā)展得益于集中式地面電站的大規(guī)模建設(shè),而平價(jià)時(shí)代的光伏實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展則得益于集中式與分布式并舉。2014年中國(guó)光伏累計(jì)裝機(jī)容量不足3000萬(wàn)千瓦,2017年突破1億千瓦,2019年突破2億千瓦,2021年突破3億千瓦,2023年則突破6億千瓦。其中的分布式光伏累計(jì)裝機(jī)容量2021年突破1億千瓦,2023年新增裝機(jī)已達(dá)到了近1億千瓦;分布式光伏年新增裝機(jī)容量的占比從2017年的不足10%到2017年的36.4%,到2021年則超過50%。從未來發(fā)展趨勢(shì)來看,提高規(guī)模化發(fā)展的經(jīng)濟(jì)性,集中式與分布式并舉是大勢(shì)所趨,且集中式電站已從單一光伏電站開發(fā)模式為主向風(fēng)光水火儲(chǔ)聯(lián)營(yíng)、源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化開發(fā)模式為主轉(zhuǎn)變;分布式光伏已從工商業(yè)分布式、戶用光伏開發(fā)模式為主向戶用光儲(chǔ)、建筑“光儲(chǔ)直柔”、電動(dòng)汽車光儲(chǔ)充等光儲(chǔ)一體化模式開發(fā)為主轉(zhuǎn)變。
需要以規(guī)劃引領(lǐng)光伏有序、高質(zhì)量發(fā)展。眾所周知,電力系統(tǒng)是最大的人造系統(tǒng),規(guī)劃對(duì)電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要。2014年,我國(guó)VER裝機(jī)占比僅為8.8%,其中光伏僅占1.8%;發(fā)電量占比僅為2.5%,其中光伏占比不足1%。由于裝機(jī)和發(fā)電量占比低,在“十二五”、“十三五”電力規(guī)劃中,新能源如何納入電力電量平衡還在探索中,新能源規(guī)劃對(duì)于電力規(guī)劃無足輕重,盡管風(fēng)光實(shí)際開發(fā)規(guī)模遠(yuǎn)超規(guī)劃規(guī)模,但似乎并無大礙。但到了2023年底,我國(guó)VER裝機(jī)占比達(dá)到36%,其中光伏裝機(jī)占比21%;VRE電量占比達(dá)到15.8%,其中光伏發(fā)電量占比6.3%,2023年當(dāng)年新增裝機(jī)超過2億千瓦,盡管沒有出現(xiàn)較為嚴(yán)重的棄電問題,但光伏行業(yè)盈利水平也讓行業(yè)內(nèi)越來越的人開始對(duì)光伏行業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性表示擔(dān)憂。高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)涵不僅包括大規(guī)模、高比例、高利用率,還應(yīng)包括行業(yè)的盈利能力和可持續(xù)發(fā)展能力。面向“十五五”規(guī)劃,是時(shí)候應(yīng)該好好研究VER乃至光伏發(fā)電發(fā)展規(guī)劃的問題,研究VRE的經(jīng)濟(jì)開發(fā)規(guī)模,不能簡(jiǎn)單以越多越好論英雄,需要以規(guī)劃引領(lǐng)光伏高質(zhì)量發(fā)展。