太陽能發電是未來電力供應的主力軍
現在,國家提出了能源清潔多元發展的思路,目的是讓核電、風電、太陽能共同協調發展,但是從更長遠的視角來看,太陽能發電可能是終極性的、主導性的電力供應解決方案。從全球范圍和能源發展的大格局來看,由于安全性問題,核電的發展前景和地位存在一定的不確定性,個人認為,核電終歸只是一種過渡性方案(可能過渡的時間會比較長),并不是一種終極的技術方案,因為萬無一失的核電從理論上和現實中都很難做到。很多重大事故和安全事件的發生,都是很多小概率事件的疊加,往往都在各種預案和人類的預料能力之外。正因為有替代性和可選擇性,隨著世界經濟的發展和安全環保理念的提升,人們寧愿承受價格更高一些的可再生能源,也不愿去承受哪怕百萬分之一甚至更低的的安全風險,歐洲的情況已經說明了這一點。
從規模上看,國家對于太陽能發電裝機目標定得相對比較保守,最初2020年只有500萬千瓦,后來調整到2000萬千瓦,最新的規劃目標可能5000萬千瓦。我認為,這個數字仍然是偏于保守的(還沒有考慮光熱發電)。由于核電發展的步伐會適當放緩,要完成2020年15%的非化石能源發展目標,那么肯定是要提高風電和太陽能的規模,相對于繼續提高風電裝機規模而言,適當提高光伏和光熱發電的規模,對電力系統、對整個新能源產業發展都更有利、更可行。
實事求是地講,我國風電并網和消納面臨很多困難,外界對電網企業也有不少誤解,主要原因是受許多客觀條件、物理條件的限制,不是說想解決一下就能解決的,要處理大量的技術、規劃和建設問題、系統安全問題。相對而言,光伏發電特性與用電負荷特性一致性更好,單個電站規模也不像現在的一些風電基地那么大,對電網接入和輸送的要求也會更低一些,可以實現就近消納。因此,進一步提高光伏發電規模,同時加快光熱發展,相對分散地接入電網,是比較切實可行的。
從結構布局上看,除了在中西部戈壁荒漠地區,發展萬千瓦、十萬千瓦級的光伏電站之外,還應在偏遠山區、島嶼建立小型、微型光伏電站,在城市積極發展屋頂光伏系統。這些系統單個規模可能不大,但推廣開來,對促進產業發展是十分有效,對清潔能源電力的貢獻也是非常顯著的。
此外,我們還應該特別關注經濟性問題,也就是成本和價格問題。從長遠看,我們企業是需要把更多的精力放在技術研發和創新上面的,但是立足現實、立足國情,還是要突出成本優勢,而且我們技術突破的主要目的也是為了降低成本。因為經濟性才是決定一個技術和產業競爭力大小的核心要素,如果你的成本不能降低到一個相對有競爭力、可以規模化應用的底線,什么理念和政策都很難幫助你實現美好的目標。
要盡早解決光伏發電與電網的協調問題
什么是協調發展?我認為,協調發展是協調和發展的交集,就是在系統之間,或者系統內部的要素之間,和諧一致,配合得當,由低級到高級,由簡單到復雜的一個演化過程。它主要強調的是整體性、綜合性、均衡性地發展,不片面地追求單一系統的發展速度,側重于多系統或多要素在總體目標上的均衡發展。
從協調發展的內涵看,關鍵是要使光伏發電與電網發展在速度上匹配,規模上均衡,技術上適應,管理上規范,政策上配套。因為,不管是光伏發電還是光熱發電,從整個電力系統來看,它就是一個電源,是一個有機組成部分,因此,必須考慮它與用電負荷的協調,與電網規劃、運行的協調,與其它電源的協調。
光伏發電與電網的協調發展,主要體現在發、輸、用這三個關鍵環節,發電環節主要是功率預測和運行控制;傳輸環節主要是如何解決大型光伏電站的電力輸送問題;用電環節主要是如何實現經濟高效儲能,以及與用戶的雙向互動問題。解決好這幾方面的問題才可能避免風電規模化發展走過的彎路。
國外光伏發電與電網協調發展的經驗
首先,是速度上的控制。太陽能發電作為一個成長型產業,在現階段,應該加快發展,但是速度的提高,并不是沒有邊界的。我們應在加強政策激勵的同時,保持均衡有序發展,避免大起大落以及爆炸式增長所帶來的社會成本增加過快、電力消納困難等問題。
德國雖然光伏發展成就舉世矚目,但2006年以來的連續過快增長,已經導致出現了一系列問題,比如:終端電價增長過快,配電網約束日益明顯,電網升級改造需求壓力不斷增加等。所以,近期德國下調光伏上網電價以抑制行業投資過熱。
其次,是規模上均衡。電力系統對光伏發電這類波動性電源的接納能力在很大程度上取決于系統運行的靈活性。電力系統運行的靈活性主要體現在系統可支配的靈活電源比例、電網基礎及互聯規模,以及需求側響應能力三個方面。因此,光伏發電發展規模必須與系統靈活調節資源規模保持均衡。
再次,是技術上適應。從光伏發電發展角度來看,光伏發電的發展要適應電網發展的要求,就是要建設電網友好型的光伏發電站,全面提高光伏發電的可調、可控性,滿足電網靈活調度運行的要求。相對于常規電廠,太陽能光伏發電的運行特性有較大的差異,主要體現在發電出力的間歇性、隨機性。區別于一般的光伏電站,電網友好型光伏電站具有類似傳統電源的控制特性,在有功功率控制、無功功率控制和電能質量等方面能夠滿足相關技術標準和要求。
德國《可再生能源法》明確規定,裝機容量超過100千瓦的光伏發電設施必須配備遠程控制設備,電網運營商在電網過載或其他安全約束條件下,能夠直接調整其發電出力。電網運營商有權在特定條件下,對容量超過100千瓦的并網光伏發電設備進行技術控制。
大規模集中式的光伏電站,輻照度變化會引起出力波動,會對電網的調峰調頻和運行的安全性及經濟性帶來較大影響,光伏發電功率預測是應對這一不利影響的一個重要技術手段。國外已經開展了光伏發電功率預測的研究,如美國提出的光伏功率預測,分為短期預測和長期預測,短期預測為1~3小時前和1天前,長期預測為季節、年,用于長期規劃用;丹麥技術大學也開展了相關研究,提出以數值天氣預報的輻照度為輸入量,對光伏發電系統的發電功率進行預測。
最后,是政策上配套。在當前技術及經濟性條件下,還不完全具備市場競爭能力,因此需要政府出臺促進光伏發電發展的激勵政策,為投資光伏發電的投資者提供必要的市場保障和基本的收益預期。各國采取的激勵性政策主要有以下形式:
一是實行優先上網政策。各國普遍要求在保證電網安全穩定運行前提下對光伏實行優先上網。例如德國法律規定,只有在電網出現過載等影響系統安全穩定運行的特殊情況下,電網企業才可對光伏不實行優先收購;二是出臺具有投資回報預期的上網電價。固定上網電價機制是歐美各國普遍采用的政策,已經在多個國家得到了成功應用。德國長期實行“固定上網電價”,且有明確的起始電價及逐年遞減規定;西班牙規定了補貼上限和下限,確保項目內部收益率維持在7%左右;三是實行可再生能源配額制,以確保實現政府規劃目標。可再生能源配額制是政府強制規定本地區可再生能源必須達到發電量或消費量一定百分比的政策。至2010年底,澳大利亞、日本、印度以及美國36個聯邦州等國家和地區實行了該政策。美國部分州的配額制專門規定了光伏發電必須達到的比例。
現在,國家提出了能源清潔多元發展的思路,目的是讓核電、風電、太陽能共同協調發展,但是從更長遠的視角來看,太陽能發電可能是終極性的、主導性的電力供應解決方案。從全球范圍和能源發展的大格局來看,由于安全性問題,核電的發展前景和地位存在一定的不確定性,個人認為,核電終歸只是一種過渡性方案(可能過渡的時間會比較長),并不是一種終極的技術方案,因為萬無一失的核電從理論上和現實中都很難做到。很多重大事故和安全事件的發生,都是很多小概率事件的疊加,往往都在各種預案和人類的預料能力之外。正因為有替代性和可選擇性,隨著世界經濟的發展和安全環保理念的提升,人們寧愿承受價格更高一些的可再生能源,也不愿去承受哪怕百萬分之一甚至更低的的安全風險,歐洲的情況已經說明了這一點。
從規模上看,國家對于太陽能發電裝機目標定得相對比較保守,最初2020年只有500萬千瓦,后來調整到2000萬千瓦,最新的規劃目標可能5000萬千瓦。我認為,這個數字仍然是偏于保守的(還沒有考慮光熱發電)。由于核電發展的步伐會適當放緩,要完成2020年15%的非化石能源發展目標,那么肯定是要提高風電和太陽能的規模,相對于繼續提高風電裝機規模而言,適當提高光伏和光熱發電的規模,對電力系統、對整個新能源產業發展都更有利、更可行。
實事求是地講,我國風電并網和消納面臨很多困難,外界對電網企業也有不少誤解,主要原因是受許多客觀條件、物理條件的限制,不是說想解決一下就能解決的,要處理大量的技術、規劃和建設問題、系統安全問題。相對而言,光伏發電特性與用電負荷特性一致性更好,單個電站規模也不像現在的一些風電基地那么大,對電網接入和輸送的要求也會更低一些,可以實現就近消納。因此,進一步提高光伏發電規模,同時加快光熱發展,相對分散地接入電網,是比較切實可行的。
從結構布局上看,除了在中西部戈壁荒漠地區,發展萬千瓦、十萬千瓦級的光伏電站之外,還應在偏遠山區、島嶼建立小型、微型光伏電站,在城市積極發展屋頂光伏系統。這些系統單個規模可能不大,但推廣開來,對促進產業發展是十分有效,對清潔能源電力的貢獻也是非常顯著的。
此外,我們還應該特別關注經濟性問題,也就是成本和價格問題。從長遠看,我們企業是需要把更多的精力放在技術研發和創新上面的,但是立足現實、立足國情,還是要突出成本優勢,而且我們技術突破的主要目的也是為了降低成本。因為經濟性才是決定一個技術和產業競爭力大小的核心要素,如果你的成本不能降低到一個相對有競爭力、可以規模化應用的底線,什么理念和政策都很難幫助你實現美好的目標。
要盡早解決光伏發電與電網的協調問題
什么是協調發展?我認為,協調發展是協調和發展的交集,就是在系統之間,或者系統內部的要素之間,和諧一致,配合得當,由低級到高級,由簡單到復雜的一個演化過程。它主要強調的是整體性、綜合性、均衡性地發展,不片面地追求單一系統的發展速度,側重于多系統或多要素在總體目標上的均衡發展。
從協調發展的內涵看,關鍵是要使光伏發電與電網發展在速度上匹配,規模上均衡,技術上適應,管理上規范,政策上配套。因為,不管是光伏發電還是光熱發電,從整個電力系統來看,它就是一個電源,是一個有機組成部分,因此,必須考慮它與用電負荷的協調,與電網規劃、運行的協調,與其它電源的協調。
光伏發電與電網的協調發展,主要體現在發、輸、用這三個關鍵環節,發電環節主要是功率預測和運行控制;傳輸環節主要是如何解決大型光伏電站的電力輸送問題;用電環節主要是如何實現經濟高效儲能,以及與用戶的雙向互動問題。解決好這幾方面的問題才可能避免風電規模化發展走過的彎路。
國外光伏發電與電網協調發展的經驗
首先,是速度上的控制。太陽能發電作為一個成長型產業,在現階段,應該加快發展,但是速度的提高,并不是沒有邊界的。我們應在加強政策激勵的同時,保持均衡有序發展,避免大起大落以及爆炸式增長所帶來的社會成本增加過快、電力消納困難等問題。
德國雖然光伏發展成就舉世矚目,但2006年以來的連續過快增長,已經導致出現了一系列問題,比如:終端電價增長過快,配電網約束日益明顯,電網升級改造需求壓力不斷增加等。所以,近期德國下調光伏上網電價以抑制行業投資過熱。
其次,是規模上均衡。電力系統對光伏發電這類波動性電源的接納能力在很大程度上取決于系統運行的靈活性。電力系統運行的靈活性主要體現在系統可支配的靈活電源比例、電網基礎及互聯規模,以及需求側響應能力三個方面。因此,光伏發電發展規模必須與系統靈活調節資源規模保持均衡。
再次,是技術上適應。從光伏發電發展角度來看,光伏發電的發展要適應電網發展的要求,就是要建設電網友好型的光伏發電站,全面提高光伏發電的可調、可控性,滿足電網靈活調度運行的要求。相對于常規電廠,太陽能光伏發電的運行特性有較大的差異,主要體現在發電出力的間歇性、隨機性。區別于一般的光伏電站,電網友好型光伏電站具有類似傳統電源的控制特性,在有功功率控制、無功功率控制和電能質量等方面能夠滿足相關技術標準和要求。
德國《可再生能源法》明確規定,裝機容量超過100千瓦的光伏發電設施必須配備遠程控制設備,電網運營商在電網過載或其他安全約束條件下,能夠直接調整其發電出力。電網運營商有權在特定條件下,對容量超過100千瓦的并網光伏發電設備進行技術控制。
大規模集中式的光伏電站,輻照度變化會引起出力波動,會對電網的調峰調頻和運行的安全性及經濟性帶來較大影響,光伏發電功率預測是應對這一不利影響的一個重要技術手段。國外已經開展了光伏發電功率預測的研究,如美國提出的光伏功率預測,分為短期預測和長期預測,短期預測為1~3小時前和1天前,長期預測為季節、年,用于長期規劃用;丹麥技術大學也開展了相關研究,提出以數值天氣預報的輻照度為輸入量,對光伏發電系統的發電功率進行預測。
最后,是政策上配套。在當前技術及經濟性條件下,還不完全具備市場競爭能力,因此需要政府出臺促進光伏發電發展的激勵政策,為投資光伏發電的投資者提供必要的市場保障和基本的收益預期。各國采取的激勵性政策主要有以下形式:
一是實行優先上網政策。各國普遍要求在保證電網安全穩定運行前提下對光伏實行優先上網。例如德國法律規定,只有在電網出現過載等影響系統安全穩定運行的特殊情況下,電網企業才可對光伏不實行優先收購;二是出臺具有投資回報預期的上網電價。固定上網電價機制是歐美各國普遍采用的政策,已經在多個國家得到了成功應用。德國長期實行“固定上網電價”,且有明確的起始電價及逐年遞減規定;西班牙規定了補貼上限和下限,確保項目內部收益率維持在7%左右;三是實行可再生能源配額制,以確保實現政府規劃目標。可再生能源配額制是政府強制規定本地區可再生能源必須達到發電量或消費量一定百分比的政策。至2010年底,澳大利亞、日本、印度以及美國36個聯邦州等國家和地區實行了該政策。美國部分州的配額制專門規定了光伏發電必須達到的比例。