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從北京沿京藏高速向西北方向行駛，兩側(cè)隨處可見一排排風(fēng)機(jī)，路燈頂部裝著小型太陽能板，沿線經(jīng)過的路段正如火如荼地開樁打柱，細(xì)看，是修建中的京張高鐵，這里是河北張家口。
2015年，張家口作為2022年冬奧會聯(lián)合舉辦城市申辦成功;同年7月，張家口可再生能源示范區(qū)獲國務(wù)院批復(fù)。這座距離京城并不算近的冀北城市第一次如此緊密地同北京聯(lián)系在一起。
如何打造一個綠色的冬奧會?如何協(xié)同發(fā)展綠色低碳的京津冀?這些問題一時之間引起多方關(guān)注。
早在可再生能源示范區(qū)和冬奧會的消息落定之前，美國前財長、高盛集團(tuán)前董事局主席兼首席執(zhí)行官亨利·保爾森建立的保爾森基金會便已經(jīng)在華開展支持京津冀環(huán)境治理戰(zhàn)略的項(xiàng)目。
2015年初，亨利·保爾森本人也曾到河北保定考察大氣污染治理情況。據(jù)保爾森基金會北京代表處執(zhí)行主任莫爭春介紹，基金會將幫助推動京津冀的可持續(xù)發(fā)展作為重要工作領(lǐng)域之一。
與此同時，國家電網(wǎng)公司正在力推全球能源互聯(lián)網(wǎng)，欲以特高壓交直流將輸電距離提升到2000~5000公里，賦予電網(wǎng)更大范圍調(diào)配資源的能力，實(shí)現(xiàn)各種清潔能源的互聯(lián)互通、優(yōu)化配置，因此也十分看好在張家口打造全球能源互聯(lián)網(wǎng)“樣板間”。國網(wǎng)也是保爾森基金會CEO理事會成員之一。在保爾森基金會看來，如何利用這些特高壓線路，實(shí)現(xiàn)可再生能源的優(yōu)先調(diào)度仍然面臨阻礙。
“在北京與張家口合辦的冬奧會上向全世界展示一個綠色的奧運(yùn)會，尤其是京津冀作為一體化區(qū)域在電力改革上的成就，還會有很積極的政治意義。因此我們建議把京津冀作為電力改革的試點(diǎn)，充分利用2022年冬奧會這個難得的時機(jī)，”莫爭春說。于是，從2015年開始，保爾森基金會數(shù)次前往張家口調(diào)研，了解當(dāng)?shù)氐目稍偕茉窗l(fā)展情況。
在成為可再生能源示范區(qū)之前，張家口就是華北地區(qū)風(fēng)能和太陽能資源最豐富的地區(qū)之一。風(fēng)能可開發(fā)量達(dá)4000萬千瓦以上，太陽能可開發(fā)量超過3000萬千瓦，各種生物質(zhì)資源年產(chǎn)量達(dá)到200萬噸。從2006年開始，便有風(fēng)電、光伏企業(yè)在此地布局。
被設(shè)定為示范區(qū)之后，張家口規(guī)劃可再生能源消費(fèi)量占終端能源消費(fèi)總量比例2020年達(dá)到30%，2030年達(dá)到50%。到2020年，55%的電力消費(fèi)來自可再生能源;到2030年，80%的電力消費(fèi)來自可再生能源，全面形成以可再生能源為主的能源保障體系。其次是加快建設(shè)智能微網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)源-網(wǎng)-荷協(xié)同發(fā)展，示范區(qū)可再生能源消納應(yīng)用規(guī)模大幅度提高，外輸能力顯著增強(qiáng)，開發(fā)應(yīng)用水平跨越式提升。
萬眾矚目下，張家口即將成為中國高比例發(fā)展可再生能源的一個縮影。中國可再生能源高比例發(fā)展要遇到的各種問題，張家口都將首先面臨。
風(fēng)光受限何解
5月，張北，壩上草原。一場春雨過后，大風(fēng)挾裹著沙塵從壩上草原呼嘯而過。
此時，位于尚義縣某處風(fēng)電場內(nèi)的集控室屏幕顯示，這場黃色的風(fēng)暴正在以10.6米每秒的速度過境南下。
“按今天的風(fēng)速，我們風(fēng)場的風(fēng)機(jī)可以全部正常運(yùn)行。你看到的那些停運(yùn)的風(fēng)機(jī)，有幾臺是在檢修，另一部分是限電，白天因?yàn)檫€有光伏接入，風(fēng)電限得比較嚴(yán)重。” 工作人員指著其中幾臺停擺的風(fēng)機(jī)說道。
截至2016年底，張家口共有風(fēng)電裝機(jī)805萬千瓦，并網(wǎng)784萬千瓦;光伏發(fā)電裝機(jī)并網(wǎng)300萬千瓦;生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)并網(wǎng)2.5萬千瓦。但與之對應(yīng)的是區(qū)內(nèi)電網(wǎng)最大負(fù)荷僅為185萬千瓦，現(xiàn)有的可再生能源對外輸送能力不足400萬千瓦，可再生能源發(fā)電處境尷尬。
國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2016年河北省棄風(fēng)率為9%。保爾森基金會認(rèn)為張家口所在的河北省的棄風(fēng)率雖然低于全國平均水平，但仍有很大的潛力提高并網(wǎng)能力。
“張家口地處京津冀地區(qū)，北京與天津是我國重要的電力負(fù)荷中心，同時有很高的節(jié)能減排的壓力。北京正在考慮大規(guī)模推廣電動汽車和清潔供暖，關(guān)停燃煤鍋爐，因此對可再生能源有很大需求，但在同一個區(qū)域，張家口的可再生能源卻因棄風(fēng)問題而白白浪費(fèi)，這是很矛盾的。”莫爭春表示。
導(dǎo)致可再生能源棄電的原因很多，張家口又是因何而棄?
據(jù)風(fēng)場工作人員介紹，尚義縣以前沒有其他支柱產(chǎn)業(yè)，該地地處內(nèi)蒙古高原南部邊緣，因途經(jīng)壩上的沙塵暴是襲擊北京的三大沙塵主要通道，近年來退牧還草，本地農(nóng)民以往發(fā)展畜牧業(yè)無以為繼。原有的造紙廠也由于缺乏競爭優(yōu)勢、效益不好而倒閉。廣袤、開闊但風(fēng)沙頻發(fā)，這樣的資源稟賦成就了風(fēng)電繁育的沃土。
從2003年開始建設(shè)風(fēng)電場，風(fēng)電一躍成為當(dāng)?shù)氐闹еa(chǎn)業(yè)。該風(fēng)電場2009年投運(yùn)，那時是風(fēng)電發(fā)展的黃金時期，壩上風(fēng)電整體規(guī)模比較小，幾乎沒有限電之說。然而好景不長，這一地區(qū)風(fēng)電上馬項(xiàng)目越來越多，連生產(chǎn)整機(jī)的廠家也擴(kuò)張到80多家，限電日益嚴(yán)重。2014年曾有媒體報道稱張北棄風(fēng)率一度達(dá)到30%，一時之間，飽受爭議。
但棄風(fēng)的情況也曾得到過緩解。
2015年以前，張家口原有的兩條500千伏風(fēng)電外送通道，最大風(fēng)電送出能力為210萬千瓦，只能滿足300萬千瓦風(fēng)電裝機(jī)接入和送出需要。2014年國網(wǎng)冀北公司開建“三站四線”工程，包括張北、尚義、康保三座500千伏變電站及與之配套的4條500千伏線路，用于張家口壩上地區(qū)各風(fēng)電基地電力的匯集輸送。此項(xiàng)工程于2015年3月建成，后新增張家口風(fēng)電外送能力180萬千瓦。
“三站四線建成后，起初，棄風(fēng)現(xiàn)象得到很大緩解，當(dāng)時25萬千瓦的風(fēng)電場，可以獲得18萬千瓦的出力計劃。但是近一年來隨著周邊新項(xiàng)目的上馬，棄風(fēng)又有嚴(yán)重的趨勢。現(xiàn)在風(fēng)場裝機(jī)35萬千瓦，白天卻只有13萬千瓦的指標(biāo)。”風(fēng)場工作人員說道。
棄風(fēng)的趨勢會延續(xù)嗎?
根據(jù)《張家口可再生示范區(qū)能源發(fā)展規(guī)劃》，到2020年，張家口可再生能源示范區(qū)可再生能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模達(dá)到20吉瓦，年發(fā)電量達(dá)到400億千瓦時以上。其中，風(fēng)電新增6吉瓦，累計容量達(dá)13吉瓦。光伏以及光熱發(fā)電裝機(jī)規(guī)模累計達(dá)8吉瓦。以目前裝機(jī)容量和電力負(fù)荷對比來看，張家口目前本地電力負(fù)荷僅1.85吉瓦，北京的最高負(fù)荷也還不到20吉瓦。在新規(guī)劃的輸送通道尚未建設(shè)完工之前，將棄風(fēng)、棄光控制在一定比例甚至緩解，難度很大。
這家國字頭的風(fēng)電公司在河北承德也建有風(fēng)場，工作人員稱最近承德的風(fēng)電場也開始限電，限電程度較張家口稍好一些，但也有逐漸增多的趨勢。
他向記者算了筆帳，風(fēng)場217臺風(fēng)機(jī)，13萬千瓦的指標(biāo)意味著限電的時候至少停100臺，這部分的損失是15萬千瓦，限電至少一半以上。而一臺風(fēng)機(jī)成本就1000萬，停在這里不用實(shí)在可惜。
保爾森基金會在其出版的報告中也曾作出分析，風(fēng)電和光電的運(yùn)維成本與火電相比非常低，所以已經(jīng)安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停止不用，就等于產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)損失。今年1月國家能源局發(fā)布的《2016年風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行情況》顯示，全年棄風(fēng)電量497億千瓦時，直接經(jīng)濟(jì)損失800億元以上。
基于冬奧會和可再生能源示范區(qū)的時機(jī)，以及迫在眉睫的可再生能源并網(wǎng)消納問題，保爾森基金會將京津冀可再生能源區(qū)域并網(wǎng)列為其研究電力改革的首要問題。莫爭春說，為了解決這個迫在眉睫的難題，我們開始研究適宜的國際最佳經(jīng)驗(yàn)，希冀能夠提供解決思路。
內(nèi)消外送困局
與同樣遭遇輸電瓶頸的其他城市和地區(qū)一樣，張家口努力創(chuàng)造電力需求，以避免可再生能源發(fā)電被浪費(fèi)。張家口正在積極吸引電子數(shù)據(jù)中心、氫氣工廠，以及使用可再生電力的其他用電產(chǎn)業(yè)進(jìn)駐。
前期一直參與規(guī)劃申報的張家口市發(fā)改委副主任郭俊峰表示，張家口可再生能源示范區(qū)目前還處于起步階段。該市將通過開展智能化輸電技術(shù)試點(diǎn)、建設(shè)智能電網(wǎng)、提高示范區(qū)自身消納能力等措施來解決消納瓶頸。
這種以當(dāng)?shù)叵{為主的思路似乎也是現(xiàn)狀使然。在2016年3月舉行的十二屆全國人大四次會議中，有提案針對張家口可再生能源示范區(qū)，呼吁國家能源局出臺專門扶持政策的建議，其中包括：加快推動特高壓電網(wǎng)建設(shè)。同年7月8日，能源局做出批復(fù)如下：
我局已部署加強(qiáng)張家口至京津唐主網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線建設(shè)工作，并在整體研究張家口地區(qū)電力外送問題。考慮當(dāng)前全國電力需求增速放緩，大部分地區(qū)電力供大于求，依靠電力通道外送消納將面臨一些新困難。建議張家口市政府積極開展本地電能替代，全面推動燃煤鍋爐供暖向清潔能源采暖轉(zhuǎn)變，充分挖掘本地消納可再生能源的潛力，進(jìn)一步提高可再生能源發(fā)電量在全社會用電量的比例;加快推進(jìn)沽源風(fēng)電制氫及下游產(chǎn)業(yè)示范項(xiàng)目建設(shè)，逐步擴(kuò)大示范項(xiàng)目規(guī)模，推動形成新的產(chǎn)業(yè)。
這些本地消納措施均已正式投建，這又能消耗多少可再生能源電力?
據(jù)了解，已在河北沽源開工建設(shè)風(fēng)電制氫及下游產(chǎn)業(yè)示范項(xiàng)目，總投資20.3億元，計劃到 2020 年，使其年用電量達(dá)到 8760 萬千瓦時。
早于2013年啟動的可再生能源供暖項(xiàng)目包括風(fēng)電、太陽能、地?zé)峁┡痉俄?xiàng)目建設(shè)。今年年初，河北省發(fā)展改革委發(fā)布《張家口風(fēng)電供暖實(shí)施方案》征求意見稿，擬要求今年內(nèi)啟動實(shí)施張家口市509萬平方米的風(fēng)電供暖試點(diǎn)。初步測算，試點(diǎn)地區(qū)每年可消納風(fēng)電電量7億千瓦時。
云數(shù)據(jù)中心也正投入建設(shè)，目前張北縣已注入阿里巴巴云數(shù)據(jù)中心等企業(yè)，預(yù)計全部建成后，將達(dá)到500萬臺服務(wù)器的規(guī)模，年耗電量200億千瓦時，其中使用可再生能源的占比還未能知曉。
與本地消納新增電量相對應(yīng)的，是2020年張家口市可再生能源年發(fā)電量達(dá)到400億千瓦時以上的發(fā)電目標(biāo)。保爾森基金會研究部副主任 Anders Hove認(rèn)為，盡管張家口提高電力需求的做法有助于增加本地就業(yè)，提高地方稅收，但與實(shí)現(xiàn)區(qū)域性能源轉(zhuǎn)型的目標(biāo)卻沒有太大關(guān)系。
基金會在張家口與當(dāng)?shù)卣疁贤ㄖ辛私獾剑捎谶@里面臨可再生能源消納的壓力，尤其在冬季，棄風(fēng)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于10%，地方政府因此計劃引進(jìn)一些高耗能產(chǎn)業(yè)，如汽車制造廠、數(shù)據(jù)中心和制氫產(chǎn)業(yè)。
莫爭春指出，“國家應(yīng)對氣候變化的整體目標(biāo)中，既包括提高可再生能源比率，也包括控制能源消耗總量。現(xiàn)在為了解決可再生能源的消納問題，在當(dāng)?shù)匾M(jìn)一些高耗能產(chǎn)業(yè)，就有可能為了達(dá)成一個目標(biāo)而錯失另一個目標(biāo)。”當(dāng)?shù)卣蚕胪ㄟ^外送風(fēng)電解決消納，但在外送風(fēng)電通道不夠的情況下，目前只能以增加本地消納為主。
風(fēng)、光、儲能給壩上縣城帶來了經(jīng)濟(jì)增速，未來到2030年還會有50吉瓦的可再生能源裝機(jī)，高比例可再生能源時代必然到來、不可避免，會給這個地區(qū)帶來源源不斷的清潔能源，但是假如用投資拉動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和城市發(fā)展的模式不改變的話，結(jié)果會是一邊擴(kuò)大耗能需求，一邊上馬新項(xiàng)目，這是否意味著未來我們依舊將面臨過剩的產(chǎn)能和棄風(fēng)?
既然本地消納體量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，可再生能源并網(wǎng)輸配進(jìn)展幾何?
對電網(wǎng)公司來說，風(fēng)電光伏的高速發(fā)展還必須有后備的電源作為依托。為保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性，必須要建能夠調(diào)峰的火電。而河北省發(fā)改辦的數(shù)據(jù)顯示，張家口所處的冀北電網(wǎng)屬于典型的受端電網(wǎng)，內(nèi)部火電機(jī)組裝機(jī)容量嚴(yán)重不足，超過40%的電力需要從區(qū)外送入。
據(jù)國家電網(wǎng)有關(guān)人士介紹，目前新能源調(diào)峰最迫切的是火電靈活性改造。冀北地區(qū)氣電成本高昂、經(jīng)濟(jì)性差;抽水蓄能電站建設(shè)規(guī)模不足、建設(shè)周期長，系統(tǒng)調(diào)峰能力跟不上調(diào)峰需求，調(diào)峰電源的缺乏直接導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力不足。
冀北地區(qū)能用于調(diào)峰的抽水蓄能電廠，只有河北省遷西縣境內(nèi)的潘家口水電站，有3臺9萬千瓦抽水蓄能機(jī)組，加上北京的十三陵抽水蓄能電廠，京津唐電網(wǎng)一共只有107萬千瓦的抽水蓄能機(jī)組。
“現(xiàn)在，河北豐寧正開工建設(shè)豐寧(二期)抽水蓄能電站，裝機(jī)容量180萬千瓦，一期工程180萬千瓦，規(guī)劃容量360萬千瓦，但是要到2022年機(jī)組才能投產(chǎn)。”上述人士表示，因?yàn)橥聊竟こ塘看螅樗钅茈娬镜慕ㄔO(shè)周期比較長，一般是60到70個月以上，遠(yuǎn)水難解近渴。
除配套抽水蓄能進(jìn)行調(diào)峰之外，張北柔直電網(wǎng)工程也可高效接入大量可再生能源。通過兩端300萬千瓦換流站匯集張北地區(qū)的風(fēng)電，另一端150萬千瓦換流站接入當(dāng)?shù)爻樗钅埽罱K通過一端300萬千瓦換流站接入北京電網(wǎng)，據(jù)悉建成之后每年可為北京地區(qū)提供26億千瓦時的清潔能源，該工程于今年2月啟動工程成套設(shè)計和初步設(shè)計。
此外，在國家電網(wǎng)看來，解決棄電的出路在于修建特高壓輸電線路。
在國網(wǎng)冀北電力公司發(fā)布的《全球能源互聯(lián)網(wǎng)張家口創(chuàng)新示范區(qū)發(fā)展》提到1000千伏張北—南昌交流特高壓規(guī)劃，目前該規(guī)劃正在進(jìn)行核準(zhǔn)。其計劃遠(yuǎn)期配套建設(shè)尚義、康保、解放和白土窯4座特高壓匯集站。將已建成的500千伏張北開關(guān)站升壓為一座特高壓匯集站，與華中電網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)清潔能源在更大范圍內(nèi)統(tǒng)一平衡和消納。
但這一項(xiàng)目在業(yè)界有著很大爭議，交流特高壓線路的經(jīng)濟(jì)合理性一直受到質(zhì)疑，對于項(xiàng)目核準(zhǔn)，國家主管部門也較為謹(jǐn)慎。
輸送端正在建設(shè)，接受端的情況是否樂觀?今年3月，北京關(guān)停了最后一家燃煤電廠，并提出適度壓減本地燃?xì)鈴S，其外受電比例將達(dá)70%。并配套了7條通道，外受電主要來自山西、蒙西、河北等地。目前，北京非水可再生能源電力消納比重已經(jīng)十分接近2020年目標(biāo)，可能超額完成。國家能源局相關(guān)人士表示，北京已主動提出進(jìn)一步加大對內(nèi)蒙地區(qū)電力的消納力度。而據(jù)電力企業(yè)相關(guān)人士介紹，出于北京的保電政治任務(wù)，北京新接納的外受電中一大部分還是以火電為主，其中一部分將來自京能在內(nèi)蒙的燃煤電廠基地。其官網(wǎng)資料顯示，內(nèi)蒙古上都發(fā)電有限責(zé)任公司、內(nèi)蒙古上都第二發(fā)電有限責(zé)任公司作為向京津唐送電的北通道，對完善和穩(wěn)定電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)向北京供電的經(jīng)濟(jì)性、可靠性具有重要意義，京能電力(4.330, -0.01,-0.23%)分別持股49%、26%。
刺激本地用電需求可能與2020年能源總量上限的國家目標(biāo)相違背，而外送通道和調(diào)峰設(shè)施建設(shè)還尚需時日。內(nèi)消外送對于當(dāng)下解決可再生能源消納來說，似乎都未能解燃眉之急。
經(jīng)過對張家口的考察，保爾森基金會發(fā)現(xiàn)德國和美國德克薩斯州當(dāng)年解決可再生能源并網(wǎng)所面臨的問題和目前京津冀所面臨的問題，不論是可再生能源發(fā)電中心與用電負(fù)荷中心的距離，還是可再生能源所占比率以及解決并網(wǎng)的壓力，都極其相似。這兩地曾經(jīng)的可再生能源棄電率曾經(jīng)也很高，卻在5年內(nèi)將可再生能源棄電率降至1%以下，他們是怎么做到的呢?
基金會采訪了德國能源署以及美國德州電力可靠委員會 (Electricity Reliability Council of Texas)，經(jīng)過多方調(diào)研，他們發(fā)現(xiàn)為了提高可再生能源并網(wǎng)能力，兩者都對輸配電規(guī)劃和投資政策作出重大調(diào)整。此外，他們還都對電力調(diào)度和市場規(guī)劃作出了重大調(diào)整。
這意味著，通過加快區(qū)域內(nèi)可再生能源輸電規(guī)劃，在更廣泛的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度，推出電力現(xiàn)貨市場，就能提高可再生能源并網(wǎng)率。
2016年7月，保爾森基金會發(fā)布《風(fēng)光無限，助力京津冀可再生能源的領(lǐng)軍之旅》的報告，提出以建立電力區(qū)域市場的手段促進(jìn)張家口地區(qū)的可再生能源消納，實(shí)現(xiàn)京津冀區(qū)域的統(tǒng)一調(diào)度。報告指出，推廣可再生能源，不應(yīng)該再片面強(qiáng)調(diào)增加可再生能源裝機(jī)容量，而應(yīng)該關(guān)注解決可再生能源并網(wǎng)問題，以有效降低可再生能源棄電率。
對于什么是合理的棄電率，保爾森基金會也作了具體界定。在調(diào)研中，他們發(fā)現(xiàn)德國與美國德州都不約而同地采用了3%作為棄風(fēng)率的上限。而這也是出于輸配線路經(jīng)濟(jì)因素的考量，因此允許舍棄一定比例的可再生能源，以便能夠更廣泛地利用并消納可再生能源。
Anders Hove解釋道，“美國德州采取的做法是所有利益相關(guān)方坐在一起談判，通過協(xié)調(diào)各方利益，包括妥協(xié)，最終大家商議得出3%的棄風(fēng)率目標(biāo);德國的情形較為復(fù)雜，他們建立模型，模擬風(fēng)電場運(yùn)營，通過大量數(shù)據(jù)計算最終發(fā)現(xiàn)，當(dāng)棄風(fēng)率為3%時，輸配電的投資回報最為經(jīng)濟(jì)。這兩地的政策最后都允許一定比例的可再生能源棄電，而并非要求100%可再生能源全部上網(wǎng)，這些政策最終反而有效地降低了棄電率。這兩地雖然在可再生能源占發(fā)電裝機(jī)總量比率高于京津冀，但可再生能源棄電率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于京津冀地區(qū)。”
在后來與國家能源局有關(guān)司局的交流中，保爾森基金會對合理?xiàng)夛L(fēng)率設(shè)為3%的提法同樣得到了能源局的認(rèn)可。
早在2013年，業(yè)內(nèi)就已有針對合理?xiàng)夒娐实奶接懀@一范圍一度被認(rèn)為是5%。2016年11月國家能源局召開的《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》新聞發(fā)布會中，國家能源局總工程師韓水曾表示，調(diào)峰能力的優(yōu)化指標(biāo)就是將當(dāng)?shù)氐臈夛L(fēng)、棄光率控制在合理水平，這一合理水平是力爭控制在5%以內(nèi)。適當(dāng)?shù)貤夛L(fēng)棄光，消納可再生能源發(fā)電量更大，支持風(fēng)電、光伏取得更大規(guī)模的發(fā)展。這也是首次在公開會議上強(qiáng)調(diào)了合理?xiàng)夛L(fēng)率的概念。
“德國與美國的德州相關(guān)機(jī)構(gòu)并沒有對合理的可再生能源棄電率進(jìn)行溝通，但是卻不約而同地得出了非常類似的結(jié)論，即設(shè)定一個合理的棄電率范圍，從經(jīng)濟(jì)上以及各方利益的協(xié)調(diào)上，被證明是有意義的。而且這個合理范圍也就在3%-5%之間。“莫爭春認(rèn)為對于合理?xiàng)夒娐实奶接憣?shí)際上是殊途同歸地尋求各利益相關(guān)方最佳的利益平衡點(diǎn)。
除了呼吁建立現(xiàn)貨市場，報告中同時強(qiáng)調(diào)加快可再生能源輸配電項(xiàng)目的投資，建設(shè)專用輸配線路，以及區(qū)域輸電能力的提升要與可再生能源的增長保持一致。
至此，一份建立京津冀可再生能源并網(wǎng)試點(diǎn)區(qū)的報告為京津冀的可再生能源消納提供了范本，前車之鑒或許能助力在2022年 冬奧會之前實(shí)現(xiàn)這些可再生能源并網(wǎng)的困局，然而利用市場手段著手解決京畿之地的可再生能源消納實(shí)則考驗(yàn)諸多。
博弈現(xiàn)貨市場
現(xiàn)貨市場在業(yè)界一度被認(rèn)為是通過市場手段解決可再生能源消納的良藥。清華大學(xué)電機(jī)系教授陳啟鑫曾對此解釋，現(xiàn)貨市場能分時段發(fā)出電價信號，白天峰荷用電需求高則電價高，深夜谷荷用電需求低則電價低，發(fā)電企業(yè)根據(jù)調(diào)峰信號，白天多發(fā)電，晚上少發(fā)電，因此在深夜風(fēng)電大發(fā)時主動釋放出了新能源消納的空間，國外電力市場在這種情況下還曾出現(xiàn)負(fù)電價。
保爾森基金會所撰文《風(fēng)光無限，助力京津冀可再生能源的領(lǐng)軍之旅》的報告中建言，在京津冀地區(qū)試點(diǎn)區(qū)域性電力現(xiàn)貨市場，并以德國和美國德州的消納作為范本，指出現(xiàn)貨市場的意義還在于確保實(shí)現(xiàn)邊際成本最低的可再生能源電力可以被優(yōu)先調(diào)度。該報告撰寫人之一Anders Hove指出，一般來說其他國家解決棄風(fēng)、棄光的首要措施是改革電力市場，使之更高效、更清潔、更可靠，其次是輸配線路建設(shè)。美國德克薩斯州是基于已有的現(xiàn)貨市場并作出一些調(diào)整，而德國則是一邊逐漸采用現(xiàn)貨交易，一邊建設(shè)輸配電系統(tǒng)，這些方法更易取得成效。
而國內(nèi)目前尚未建立現(xiàn)貨市場，在京津冀地區(qū)展開現(xiàn)貨市場試點(diǎn)的計劃也一度陷入僵局。
早在2015年底，電改配套文件便提出，建立相對穩(wěn)定的中長期交易機(jī)制，同時也提到，建立有效競爭的現(xiàn)貨交易機(jī)制。2016年7月18日，國家能源局宣布京津冀地區(qū)將開展電力市場改革試點(diǎn)，提出按照股份制組建京津冀電力交易機(jī)構(gòu)，要具備同步開展中長期和現(xiàn)貨交易能力。由此，國家能源局明確了心儀的現(xiàn)貨市場試點(diǎn)為京津唐電網(wǎng)，并于今年年初擬定《現(xiàn)貨試點(diǎn)地區(qū)電力市場基本規(guī)則(試行)》作為指導(dǎo)現(xiàn)貨交易的支撐，但是目前電力市場建設(shè)的基本方向、改革的底線、目的和進(jìn)程依然未能廣泛達(dá)到共識。
首先，現(xiàn)貨市場與中長期交易的比例在業(yè)內(nèi)存在爭議。據(jù)國網(wǎng)電力相關(guān)人士介紹，目前適合國情的電力市場交易是中長期與現(xiàn)貨相協(xié)調(diào)，在中長期交易完成，留有一部分空間電網(wǎng)還能接納時，再組建現(xiàn)貨市場。這是由于保證持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)是電網(wǎng)公司的最大考量，對于電網(wǎng)調(diào)度來說并不希望發(fā)出價格信號，而是希望通過市場機(jī)制讓發(fā)電企業(yè)愿意配合調(diào)度，保證電力平衡 。因此，實(shí)現(xiàn)這一目的基本依靠中長期交易，全部改成現(xiàn)貨市場并不符合國情。該人士舉例指出，加州電力危機(jī)很大一部分原因是加州電力把所有電量改成現(xiàn)貨市場。
也有高級別官員認(rèn)為，從國內(nèi)外的統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，中長期合同比例高，現(xiàn)貨比例較低，既然現(xiàn)貨比例低，那么暫時可以不進(jìn)行現(xiàn)貨交易。
其次，對于在京津冀地區(qū)設(shè)立現(xiàn)貨試點(diǎn)，三地間地方政府的態(tài)度也并不統(tǒng)一。北京因?yàn)樵谶^去承擔(dān)了較高的交叉補(bǔ)貼，希望借此實(shí)現(xiàn)降低電價。但是河北省由于其電力用戶價格承受力較低，競爭優(yōu)勢弱，不贊成建立京津冀電力市場，省一級政府更希望在本省范圍內(nèi)建立現(xiàn)貨市場，這也代表了大部分地方政府的意見。2016年8月23日，河北省發(fā)文啟動冀北電網(wǎng)區(qū)域電力直接交易，被國家能源局叫停。后天津很快效仿，于同年9月26日發(fā)布《關(guān)于天津市2016年擬參加電力直接交易企業(yè)資格審查的通知》，至此，冀北電網(wǎng)和天津分別完成各自的市場主體注冊，北京成為僅剩的支持者。
此外，部分電力專家對京津冀電力市場表示憂慮，因?yàn)槭锥颊稳蝿?wù)多，政府部門訴求多，從國家對首都電力保障提出要求開始，逐漸形成了“華北保京津唐、京津唐保北京、北京保核心區(qū)”的政治保電原則，民間說法也將這種尷尬境地表述為“北京無小事，天津無大事，河北沒有事”。 然而電力企業(yè)保電任務(wù)多、壓力大，必然會出現(xiàn)行政干預(yù)電力市場，市場為政治讓路，可能導(dǎo)致出現(xiàn)一個比較扭曲的電力市場。
2016年8月23日，京津冀電力市場建設(shè)聯(lián)合工作組下發(fā)《京津冀電力市場建設(shè)方案(征求意見稿)》，曾對這一區(qū)域現(xiàn)貨市場試點(diǎn)設(shè)定時間線，規(guī)劃于2017年9月完成京津唐電力市場現(xiàn)貨交易市場仿真，2018年6月京津唐電力市場正式運(yùn)行。2020年1月以后擴(kuò)大范圍至京津冀電網(wǎng)，在京津冀開展電力交易。這一方案于去年9月底報國家能源局，進(jìn)展甚微。
有熟悉電力市場的官員表示，國外很多國家從提出建設(shè)現(xiàn)貨市場，到真正啟動，至少要5年以上時間。保爾森基金會的莫爭春博士認(rèn)為，如果沒有區(qū)域合作或者缺乏利益相關(guān)方的協(xié)調(diào)，現(xiàn)貨市場在2022年舉辦冬奧會之前即便匆匆建成，可能也不會達(dá)到理想效果。
利益互搏與取舍
構(gòu)建區(qū)域市場，各利益主體間尚在互搏，統(tǒng)一的京津冀電力市場遲遲難以啟動。但是從單個城市的可再生能源規(guī)劃過渡到區(qū)域性規(guī)劃，需要整個區(qū)域的領(lǐng)導(dǎo)層合作，共同解決向分散的電力用戶輸送本地生產(chǎn)電力的問題。
就在10年前，德國與美國德州也曾面臨區(qū)域壁壘。他們有各自獨(dú)立的電網(wǎng)并且僅限于在自身的電網(wǎng)內(nèi)自給自足。2001年的德州有9個獨(dú)立控制區(qū)，但他們花費(fèi)了一年的時間合并為一個，來降低輸電擁堵成本。2010年取消了4個獨(dú)立的批發(fā)市場價格，采用全州統(tǒng)一的邊際成本定價制度。27年前的德國是兩個國家，有4家電網(wǎng)公司獨(dú)立運(yùn)行，但是這4家電網(wǎng)公司實(shí)現(xiàn)了區(qū)域間的可再生能源調(diào)度，建立共同平衡市場，甚至將調(diào)度范圍覆蓋至周邊鄰國，如丹麥、荷蘭、比利時、瑞士等。
“有一件事解決了這個問題。”Anders Hove 表示，那就是通過運(yùn)用激勵措施，使各地政府之間愿意配合。類似的手段有稅收激勵、上網(wǎng)電價激勵以及提供銀行借貸激勵等。這些激勵措施會使人們有動力配合國家的計劃。
能源革命抑或電力改革都面臨利益沖突和博弈，他補(bǔ)充說道，“重要的是，現(xiàn)貨市場能令整體經(jīng)濟(jì)受益，消費(fèi)者能使用到邊際成本最低的可再生能源電力，但發(fā)電公司或一些地方政府可能并不一定愿意看到這樣的結(jié)果，他們認(rèn)為這會令他們處于不利地位。但是電力改革的目的不是幫助發(fā)電公司，而是幫助整個電力行業(yè)以及整體經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)利益最大化。”
2015年，張家口作為2022年冬奧會聯(lián)合舉辦城市申辦成功;同年7月，張家口可再生能源示范區(qū)獲國務(wù)院批復(fù)。這座距離京城并不算近的冀北城市第一次如此緊密地同北京聯(lián)系在一起。
如何打造一個綠色的冬奧會?如何協(xié)同發(fā)展綠色低碳的京津冀?這些問題一時之間引起多方關(guān)注。
早在可再生能源示范區(qū)和冬奧會的消息落定之前，美國前財長、高盛集團(tuán)前董事局主席兼首席執(zhí)行官亨利·保爾森建立的保爾森基金會便已經(jīng)在華開展支持京津冀環(huán)境治理戰(zhàn)略的項(xiàng)目。
2015年初，亨利·保爾森本人也曾到河北保定考察大氣污染治理情況。據(jù)保爾森基金會北京代表處執(zhí)行主任莫爭春介紹，基金會將幫助推動京津冀的可持續(xù)發(fā)展作為重要工作領(lǐng)域之一。
與此同時，國家電網(wǎng)公司正在力推全球能源互聯(lián)網(wǎng)，欲以特高壓交直流將輸電距離提升到2000~5000公里，賦予電網(wǎng)更大范圍調(diào)配資源的能力，實(shí)現(xiàn)各種清潔能源的互聯(lián)互通、優(yōu)化配置，因此也十分看好在張家口打造全球能源互聯(lián)網(wǎng)“樣板間”。國網(wǎng)也是保爾森基金會CEO理事會成員之一。在保爾森基金會看來，如何利用這些特高壓線路，實(shí)現(xiàn)可再生能源的優(yōu)先調(diào)度仍然面臨阻礙。
“在北京與張家口合辦的冬奧會上向全世界展示一個綠色的奧運(yùn)會，尤其是京津冀作為一體化區(qū)域在電力改革上的成就，還會有很積極的政治意義。因此我們建議把京津冀作為電力改革的試點(diǎn)，充分利用2022年冬奧會這個難得的時機(jī)，”莫爭春說。于是，從2015年開始，保爾森基金會數(shù)次前往張家口調(diào)研，了解當(dāng)?shù)氐目稍偕茉窗l(fā)展情況。
在成為可再生能源示范區(qū)之前，張家口就是華北地區(qū)風(fēng)能和太陽能資源最豐富的地區(qū)之一。風(fēng)能可開發(fā)量達(dá)4000萬千瓦以上，太陽能可開發(fā)量超過3000萬千瓦，各種生物質(zhì)資源年產(chǎn)量達(dá)到200萬噸。從2006年開始，便有風(fēng)電、光伏企業(yè)在此地布局。
被設(shè)定為示范區(qū)之后，張家口規(guī)劃可再生能源消費(fèi)量占終端能源消費(fèi)總量比例2020年達(dá)到30%，2030年達(dá)到50%。到2020年，55%的電力消費(fèi)來自可再生能源;到2030年，80%的電力消費(fèi)來自可再生能源，全面形成以可再生能源為主的能源保障體系。其次是加快建設(shè)智能微網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)源-網(wǎng)-荷協(xié)同發(fā)展，示范區(qū)可再生能源消納應(yīng)用規(guī)模大幅度提高，外輸能力顯著增強(qiáng)，開發(fā)應(yīng)用水平跨越式提升。
萬眾矚目下，張家口即將成為中國高比例發(fā)展可再生能源的一個縮影。中國可再生能源高比例發(fā)展要遇到的各種問題，張家口都將首先面臨。
風(fēng)光受限何解
5月，張北，壩上草原。一場春雨過后，大風(fēng)挾裹著沙塵從壩上草原呼嘯而過。
此時，位于尚義縣某處風(fēng)電場內(nèi)的集控室屏幕顯示，這場黃色的風(fēng)暴正在以10.6米每秒的速度過境南下。
“按今天的風(fēng)速，我們風(fēng)場的風(fēng)機(jī)可以全部正常運(yùn)行。你看到的那些停運(yùn)的風(fēng)機(jī)，有幾臺是在檢修，另一部分是限電，白天因?yàn)檫€有光伏接入，風(fēng)電限得比較嚴(yán)重。” 工作人員指著其中幾臺停擺的風(fēng)機(jī)說道。
截至2016年底，張家口共有風(fēng)電裝機(jī)805萬千瓦，并網(wǎng)784萬千瓦;光伏發(fā)電裝機(jī)并網(wǎng)300萬千瓦;生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)并網(wǎng)2.5萬千瓦。但與之對應(yīng)的是區(qū)內(nèi)電網(wǎng)最大負(fù)荷僅為185萬千瓦，現(xiàn)有的可再生能源對外輸送能力不足400萬千瓦，可再生能源發(fā)電處境尷尬。
國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2016年河北省棄風(fēng)率為9%。保爾森基金會認(rèn)為張家口所在的河北省的棄風(fēng)率雖然低于全國平均水平，但仍有很大的潛力提高并網(wǎng)能力。
“張家口地處京津冀地區(qū)，北京與天津是我國重要的電力負(fù)荷中心，同時有很高的節(jié)能減排的壓力。北京正在考慮大規(guī)模推廣電動汽車和清潔供暖，關(guān)停燃煤鍋爐，因此對可再生能源有很大需求，但在同一個區(qū)域，張家口的可再生能源卻因棄風(fēng)問題而白白浪費(fèi)，這是很矛盾的。”莫爭春表示。
導(dǎo)致可再生能源棄電的原因很多，張家口又是因何而棄?
據(jù)風(fēng)場工作人員介紹，尚義縣以前沒有其他支柱產(chǎn)業(yè)，該地地處內(nèi)蒙古高原南部邊緣，因途經(jīng)壩上的沙塵暴是襲擊北京的三大沙塵主要通道，近年來退牧還草，本地農(nóng)民以往發(fā)展畜牧業(yè)無以為繼。原有的造紙廠也由于缺乏競爭優(yōu)勢、效益不好而倒閉。廣袤、開闊但風(fēng)沙頻發(fā)，這樣的資源稟賦成就了風(fēng)電繁育的沃土。
從2003年開始建設(shè)風(fēng)電場，風(fēng)電一躍成為當(dāng)?shù)氐闹еa(chǎn)業(yè)。該風(fēng)電場2009年投運(yùn)，那時是風(fēng)電發(fā)展的黃金時期，壩上風(fēng)電整體規(guī)模比較小，幾乎沒有限電之說。然而好景不長，這一地區(qū)風(fēng)電上馬項(xiàng)目越來越多，連生產(chǎn)整機(jī)的廠家也擴(kuò)張到80多家，限電日益嚴(yán)重。2014年曾有媒體報道稱張北棄風(fēng)率一度達(dá)到30%，一時之間，飽受爭議。
但棄風(fēng)的情況也曾得到過緩解。
2015年以前，張家口原有的兩條500千伏風(fēng)電外送通道，最大風(fēng)電送出能力為210萬千瓦，只能滿足300萬千瓦風(fēng)電裝機(jī)接入和送出需要。2014年國網(wǎng)冀北公司開建“三站四線”工程，包括張北、尚義、康保三座500千伏變電站及與之配套的4條500千伏線路，用于張家口壩上地區(qū)各風(fēng)電基地電力的匯集輸送。此項(xiàng)工程于2015年3月建成，后新增張家口風(fēng)電外送能力180萬千瓦。
“三站四線建成后，起初，棄風(fēng)現(xiàn)象得到很大緩解，當(dāng)時25萬千瓦的風(fēng)電場，可以獲得18萬千瓦的出力計劃。但是近一年來隨著周邊新項(xiàng)目的上馬，棄風(fēng)又有嚴(yán)重的趨勢。現(xiàn)在風(fēng)場裝機(jī)35萬千瓦，白天卻只有13萬千瓦的指標(biāo)。”風(fēng)場工作人員說道。
棄風(fēng)的趨勢會延續(xù)嗎?
根據(jù)《張家口可再生示范區(qū)能源發(fā)展規(guī)劃》，到2020年，張家口可再生能源示范區(qū)可再生能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模達(dá)到20吉瓦，年發(fā)電量達(dá)到400億千瓦時以上。其中，風(fēng)電新增6吉瓦，累計容量達(dá)13吉瓦。光伏以及光熱發(fā)電裝機(jī)規(guī)模累計達(dá)8吉瓦。以目前裝機(jī)容量和電力負(fù)荷對比來看，張家口目前本地電力負(fù)荷僅1.85吉瓦，北京的最高負(fù)荷也還不到20吉瓦。在新規(guī)劃的輸送通道尚未建設(shè)完工之前，將棄風(fēng)、棄光控制在一定比例甚至緩解，難度很大。
這家國字頭的風(fēng)電公司在河北承德也建有風(fēng)場，工作人員稱最近承德的風(fēng)電場也開始限電，限電程度較張家口稍好一些，但也有逐漸增多的趨勢。
他向記者算了筆帳，風(fēng)場217臺風(fēng)機(jī)，13萬千瓦的指標(biāo)意味著限電的時候至少停100臺，這部分的損失是15萬千瓦，限電至少一半以上。而一臺風(fēng)機(jī)成本就1000萬，停在這里不用實(shí)在可惜。
保爾森基金會在其出版的報告中也曾作出分析，風(fēng)電和光電的運(yùn)維成本與火電相比非常低，所以已經(jīng)安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停止不用，就等于產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)損失。今年1月國家能源局發(fā)布的《2016年風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行情況》顯示，全年棄風(fēng)電量497億千瓦時，直接經(jīng)濟(jì)損失800億元以上。
基于冬奧會和可再生能源示范區(qū)的時機(jī)，以及迫在眉睫的可再生能源并網(wǎng)消納問題，保爾森基金會將京津冀可再生能源區(qū)域并網(wǎng)列為其研究電力改革的首要問題。莫爭春說，為了解決這個迫在眉睫的難題，我們開始研究適宜的國際最佳經(jīng)驗(yàn)，希冀能夠提供解決思路。
內(nèi)消外送困局
與同樣遭遇輸電瓶頸的其他城市和地區(qū)一樣，張家口努力創(chuàng)造電力需求，以避免可再生能源發(fā)電被浪費(fèi)。張家口正在積極吸引電子數(shù)據(jù)中心、氫氣工廠，以及使用可再生電力的其他用電產(chǎn)業(yè)進(jìn)駐。
前期一直參與規(guī)劃申報的張家口市發(fā)改委副主任郭俊峰表示，張家口可再生能源示范區(qū)目前還處于起步階段。該市將通過開展智能化輸電技術(shù)試點(diǎn)、建設(shè)智能電網(wǎng)、提高示范區(qū)自身消納能力等措施來解決消納瓶頸。
這種以當(dāng)?shù)叵{為主的思路似乎也是現(xiàn)狀使然。在2016年3月舉行的十二屆全國人大四次會議中，有提案針對張家口可再生能源示范區(qū)，呼吁國家能源局出臺專門扶持政策的建議，其中包括：加快推動特高壓電網(wǎng)建設(shè)。同年7月8日，能源局做出批復(fù)如下：
我局已部署加強(qiáng)張家口至京津唐主網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線建設(shè)工作，并在整體研究張家口地區(qū)電力外送問題。考慮當(dāng)前全國電力需求增速放緩，大部分地區(qū)電力供大于求，依靠電力通道外送消納將面臨一些新困難。建議張家口市政府積極開展本地電能替代，全面推動燃煤鍋爐供暖向清潔能源采暖轉(zhuǎn)變，充分挖掘本地消納可再生能源的潛力，進(jìn)一步提高可再生能源發(fā)電量在全社會用電量的比例;加快推進(jìn)沽源風(fēng)電制氫及下游產(chǎn)業(yè)示范項(xiàng)目建設(shè)，逐步擴(kuò)大示范項(xiàng)目規(guī)模，推動形成新的產(chǎn)業(yè)。
這些本地消納措施均已正式投建，這又能消耗多少可再生能源電力?
據(jù)了解，已在河北沽源開工建設(shè)風(fēng)電制氫及下游產(chǎn)業(yè)示范項(xiàng)目，總投資20.3億元，計劃到 2020 年，使其年用電量達(dá)到 8760 萬千瓦時。
早于2013年啟動的可再生能源供暖項(xiàng)目包括風(fēng)電、太陽能、地?zé)峁┡痉俄?xiàng)目建設(shè)。今年年初，河北省發(fā)展改革委發(fā)布《張家口風(fēng)電供暖實(shí)施方案》征求意見稿，擬要求今年內(nèi)啟動實(shí)施張家口市509萬平方米的風(fēng)電供暖試點(diǎn)。初步測算，試點(diǎn)地區(qū)每年可消納風(fēng)電電量7億千瓦時。
云數(shù)據(jù)中心也正投入建設(shè)，目前張北縣已注入阿里巴巴云數(shù)據(jù)中心等企業(yè)，預(yù)計全部建成后，將達(dá)到500萬臺服務(wù)器的規(guī)模，年耗電量200億千瓦時，其中使用可再生能源的占比還未能知曉。
與本地消納新增電量相對應(yīng)的，是2020年張家口市可再生能源年發(fā)電量達(dá)到400億千瓦時以上的發(fā)電目標(biāo)。保爾森基金會研究部副主任 Anders Hove認(rèn)為，盡管張家口提高電力需求的做法有助于增加本地就業(yè)，提高地方稅收，但與實(shí)現(xiàn)區(qū)域性能源轉(zhuǎn)型的目標(biāo)卻沒有太大關(guān)系。
基金會在張家口與當(dāng)?shù)卣疁贤ㄖ辛私獾剑捎谶@里面臨可再生能源消納的壓力，尤其在冬季，棄風(fēng)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于10%，地方政府因此計劃引進(jìn)一些高耗能產(chǎn)業(yè)，如汽車制造廠、數(shù)據(jù)中心和制氫產(chǎn)業(yè)。
莫爭春指出，“國家應(yīng)對氣候變化的整體目標(biāo)中，既包括提高可再生能源比率，也包括控制能源消耗總量。現(xiàn)在為了解決可再生能源的消納問題，在當(dāng)?shù)匾M(jìn)一些高耗能產(chǎn)業(yè)，就有可能為了達(dá)成一個目標(biāo)而錯失另一個目標(biāo)。”當(dāng)?shù)卣蚕胪ㄟ^外送風(fēng)電解決消納，但在外送風(fēng)電通道不夠的情況下，目前只能以增加本地消納為主。
風(fēng)、光、儲能給壩上縣城帶來了經(jīng)濟(jì)增速，未來到2030年還會有50吉瓦的可再生能源裝機(jī)，高比例可再生能源時代必然到來、不可避免，會給這個地區(qū)帶來源源不斷的清潔能源，但是假如用投資拉動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和城市發(fā)展的模式不改變的話，結(jié)果會是一邊擴(kuò)大耗能需求，一邊上馬新項(xiàng)目，這是否意味著未來我們依舊將面臨過剩的產(chǎn)能和棄風(fēng)?
既然本地消納體量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，可再生能源并網(wǎng)輸配進(jìn)展幾何?
對電網(wǎng)公司來說，風(fēng)電光伏的高速發(fā)展還必須有后備的電源作為依托。為保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性，必須要建能夠調(diào)峰的火電。而河北省發(fā)改辦的數(shù)據(jù)顯示，張家口所處的冀北電網(wǎng)屬于典型的受端電網(wǎng)，內(nèi)部火電機(jī)組裝機(jī)容量嚴(yán)重不足，超過40%的電力需要從區(qū)外送入。
據(jù)國家電網(wǎng)有關(guān)人士介紹，目前新能源調(diào)峰最迫切的是火電靈活性改造。冀北地區(qū)氣電成本高昂、經(jīng)濟(jì)性差;抽水蓄能電站建設(shè)規(guī)模不足、建設(shè)周期長，系統(tǒng)調(diào)峰能力跟不上調(diào)峰需求，調(diào)峰電源的缺乏直接導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力不足。
冀北地區(qū)能用于調(diào)峰的抽水蓄能電廠，只有河北省遷西縣境內(nèi)的潘家口水電站，有3臺9萬千瓦抽水蓄能機(jī)組，加上北京的十三陵抽水蓄能電廠，京津唐電網(wǎng)一共只有107萬千瓦的抽水蓄能機(jī)組。
“現(xiàn)在，河北豐寧正開工建設(shè)豐寧(二期)抽水蓄能電站，裝機(jī)容量180萬千瓦，一期工程180萬千瓦，規(guī)劃容量360萬千瓦，但是要到2022年機(jī)組才能投產(chǎn)。”上述人士表示，因?yàn)橥聊竟こ塘看螅樗钅茈娬镜慕ㄔO(shè)周期比較長，一般是60到70個月以上，遠(yuǎn)水難解近渴。
除配套抽水蓄能進(jìn)行調(diào)峰之外，張北柔直電網(wǎng)工程也可高效接入大量可再生能源。通過兩端300萬千瓦換流站匯集張北地區(qū)的風(fēng)電，另一端150萬千瓦換流站接入當(dāng)?shù)爻樗钅埽罱K通過一端300萬千瓦換流站接入北京電網(wǎng)，據(jù)悉建成之后每年可為北京地區(qū)提供26億千瓦時的清潔能源，該工程于今年2月啟動工程成套設(shè)計和初步設(shè)計。
此外，在國家電網(wǎng)看來，解決棄電的出路在于修建特高壓輸電線路。
在國網(wǎng)冀北電力公司發(fā)布的《全球能源互聯(lián)網(wǎng)張家口創(chuàng)新示范區(qū)發(fā)展》提到1000千伏張北—南昌交流特高壓規(guī)劃，目前該規(guī)劃正在進(jìn)行核準(zhǔn)。其計劃遠(yuǎn)期配套建設(shè)尚義、康保、解放和白土窯4座特高壓匯集站。將已建成的500千伏張北開關(guān)站升壓為一座特高壓匯集站，與華中電網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)清潔能源在更大范圍內(nèi)統(tǒng)一平衡和消納。
但這一項(xiàng)目在業(yè)界有著很大爭議，交流特高壓線路的經(jīng)濟(jì)合理性一直受到質(zhì)疑，對于項(xiàng)目核準(zhǔn)，國家主管部門也較為謹(jǐn)慎。
輸送端正在建設(shè)，接受端的情況是否樂觀?今年3月，北京關(guān)停了最后一家燃煤電廠，并提出適度壓減本地燃?xì)鈴S，其外受電比例將達(dá)70%。并配套了7條通道，外受電主要來自山西、蒙西、河北等地。目前，北京非水可再生能源電力消納比重已經(jīng)十分接近2020年目標(biāo)，可能超額完成。國家能源局相關(guān)人士表示，北京已主動提出進(jìn)一步加大對內(nèi)蒙地區(qū)電力的消納力度。而據(jù)電力企業(yè)相關(guān)人士介紹，出于北京的保電政治任務(wù)，北京新接納的外受電中一大部分還是以火電為主，其中一部分將來自京能在內(nèi)蒙的燃煤電廠基地。其官網(wǎng)資料顯示，內(nèi)蒙古上都發(fā)電有限責(zé)任公司、內(nèi)蒙古上都第二發(fā)電有限責(zé)任公司作為向京津唐送電的北通道，對完善和穩(wěn)定電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)向北京供電的經(jīng)濟(jì)性、可靠性具有重要意義，京能電力(4.330, -0.01,-0.23%)分別持股49%、26%。
刺激本地用電需求可能與2020年能源總量上限的國家目標(biāo)相違背，而外送通道和調(diào)峰設(shè)施建設(shè)還尚需時日。內(nèi)消外送對于當(dāng)下解決可再生能源消納來說，似乎都未能解燃眉之急。
經(jīng)過對張家口的考察，保爾森基金會發(fā)現(xiàn)德國和美國德克薩斯州當(dāng)年解決可再生能源并網(wǎng)所面臨的問題和目前京津冀所面臨的問題，不論是可再生能源發(fā)電中心與用電負(fù)荷中心的距離，還是可再生能源所占比率以及解決并網(wǎng)的壓力，都極其相似。這兩地曾經(jīng)的可再生能源棄電率曾經(jīng)也很高，卻在5年內(nèi)將可再生能源棄電率降至1%以下，他們是怎么做到的呢?
基金會采訪了德國能源署以及美國德州電力可靠委員會 (Electricity Reliability Council of Texas)，經(jīng)過多方調(diào)研，他們發(fā)現(xiàn)為了提高可再生能源并網(wǎng)能力，兩者都對輸配電規(guī)劃和投資政策作出重大調(diào)整。此外，他們還都對電力調(diào)度和市場規(guī)劃作出了重大調(diào)整。
這意味著，通過加快區(qū)域內(nèi)可再生能源輸電規(guī)劃，在更廣泛的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度，推出電力現(xiàn)貨市場，就能提高可再生能源并網(wǎng)率。
2016年7月，保爾森基金會發(fā)布《風(fēng)光無限，助力京津冀可再生能源的領(lǐng)軍之旅》的報告，提出以建立電力區(qū)域市場的手段促進(jìn)張家口地區(qū)的可再生能源消納，實(shí)現(xiàn)京津冀區(qū)域的統(tǒng)一調(diào)度。報告指出，推廣可再生能源，不應(yīng)該再片面強(qiáng)調(diào)增加可再生能源裝機(jī)容量，而應(yīng)該關(guān)注解決可再生能源并網(wǎng)問題，以有效降低可再生能源棄電率。
對于什么是合理的棄電率，保爾森基金會也作了具體界定。在調(diào)研中，他們發(fā)現(xiàn)德國與美國德州都不約而同地采用了3%作為棄風(fēng)率的上限。而這也是出于輸配線路經(jīng)濟(jì)因素的考量，因此允許舍棄一定比例的可再生能源，以便能夠更廣泛地利用并消納可再生能源。
Anders Hove解釋道，“美國德州采取的做法是所有利益相關(guān)方坐在一起談判，通過協(xié)調(diào)各方利益，包括妥協(xié)，最終大家商議得出3%的棄風(fēng)率目標(biāo);德國的情形較為復(fù)雜，他們建立模型，模擬風(fēng)電場運(yùn)營，通過大量數(shù)據(jù)計算最終發(fā)現(xiàn)，當(dāng)棄風(fēng)率為3%時，輸配電的投資回報最為經(jīng)濟(jì)。這兩地的政策最后都允許一定比例的可再生能源棄電，而并非要求100%可再生能源全部上網(wǎng)，這些政策最終反而有效地降低了棄電率。這兩地雖然在可再生能源占發(fā)電裝機(jī)總量比率高于京津冀，但可再生能源棄電率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于京津冀地區(qū)。”
在后來與國家能源局有關(guān)司局的交流中，保爾森基金會對合理?xiàng)夛L(fēng)率設(shè)為3%的提法同樣得到了能源局的認(rèn)可。
早在2013年，業(yè)內(nèi)就已有針對合理?xiàng)夒娐实奶接懀@一范圍一度被認(rèn)為是5%。2016年11月國家能源局召開的《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》新聞發(fā)布會中，國家能源局總工程師韓水曾表示，調(diào)峰能力的優(yōu)化指標(biāo)就是將當(dāng)?shù)氐臈夛L(fēng)、棄光率控制在合理水平，這一合理水平是力爭控制在5%以內(nèi)。適當(dāng)?shù)貤夛L(fēng)棄光，消納可再生能源發(fā)電量更大，支持風(fēng)電、光伏取得更大規(guī)模的發(fā)展。這也是首次在公開會議上強(qiáng)調(diào)了合理?xiàng)夛L(fēng)率的概念。
“德國與美國的德州相關(guān)機(jī)構(gòu)并沒有對合理的可再生能源棄電率進(jìn)行溝通，但是卻不約而同地得出了非常類似的結(jié)論，即設(shè)定一個合理的棄電率范圍，從經(jīng)濟(jì)上以及各方利益的協(xié)調(diào)上，被證明是有意義的。而且這個合理范圍也就在3%-5%之間。“莫爭春認(rèn)為對于合理?xiàng)夒娐实奶接憣?shí)際上是殊途同歸地尋求各利益相關(guān)方最佳的利益平衡點(diǎn)。
除了呼吁建立現(xiàn)貨市場，報告中同時強(qiáng)調(diào)加快可再生能源輸配電項(xiàng)目的投資，建設(shè)專用輸配線路，以及區(qū)域輸電能力的提升要與可再生能源的增長保持一致。
至此，一份建立京津冀可再生能源并網(wǎng)試點(diǎn)區(qū)的報告為京津冀的可再生能源消納提供了范本，前車之鑒或許能助力在2022年 冬奧會之前實(shí)現(xiàn)這些可再生能源并網(wǎng)的困局，然而利用市場手段著手解決京畿之地的可再生能源消納實(shí)則考驗(yàn)諸多。
博弈現(xiàn)貨市場
現(xiàn)貨市場在業(yè)界一度被認(rèn)為是通過市場手段解決可再生能源消納的良藥。清華大學(xué)電機(jī)系教授陳啟鑫曾對此解釋，現(xiàn)貨市場能分時段發(fā)出電價信號，白天峰荷用電需求高則電價高，深夜谷荷用電需求低則電價低，發(fā)電企業(yè)根據(jù)調(diào)峰信號，白天多發(fā)電，晚上少發(fā)電，因此在深夜風(fēng)電大發(fā)時主動釋放出了新能源消納的空間，國外電力市場在這種情況下還曾出現(xiàn)負(fù)電價。
保爾森基金會所撰文《風(fēng)光無限，助力京津冀可再生能源的領(lǐng)軍之旅》的報告中建言，在京津冀地區(qū)試點(diǎn)區(qū)域性電力現(xiàn)貨市場，并以德國和美國德州的消納作為范本，指出現(xiàn)貨市場的意義還在于確保實(shí)現(xiàn)邊際成本最低的可再生能源電力可以被優(yōu)先調(diào)度。該報告撰寫人之一Anders Hove指出，一般來說其他國家解決棄風(fēng)、棄光的首要措施是改革電力市場，使之更高效、更清潔、更可靠，其次是輸配線路建設(shè)。美國德克薩斯州是基于已有的現(xiàn)貨市場并作出一些調(diào)整，而德國則是一邊逐漸采用現(xiàn)貨交易，一邊建設(shè)輸配電系統(tǒng)，這些方法更易取得成效。
而國內(nèi)目前尚未建立現(xiàn)貨市場，在京津冀地區(qū)展開現(xiàn)貨市場試點(diǎn)的計劃也一度陷入僵局。
早在2015年底，電改配套文件便提出，建立相對穩(wěn)定的中長期交易機(jī)制，同時也提到，建立有效競爭的現(xiàn)貨交易機(jī)制。2016年7月18日，國家能源局宣布京津冀地區(qū)將開展電力市場改革試點(diǎn)，提出按照股份制組建京津冀電力交易機(jī)構(gòu)，要具備同步開展中長期和現(xiàn)貨交易能力。由此，國家能源局明確了心儀的現(xiàn)貨市場試點(diǎn)為京津唐電網(wǎng)，并于今年年初擬定《現(xiàn)貨試點(diǎn)地區(qū)電力市場基本規(guī)則(試行)》作為指導(dǎo)現(xiàn)貨交易的支撐，但是目前電力市場建設(shè)的基本方向、改革的底線、目的和進(jìn)程依然未能廣泛達(dá)到共識。
首先，現(xiàn)貨市場與中長期交易的比例在業(yè)內(nèi)存在爭議。據(jù)國網(wǎng)電力相關(guān)人士介紹，目前適合國情的電力市場交易是中長期與現(xiàn)貨相協(xié)調(diào)，在中長期交易完成，留有一部分空間電網(wǎng)還能接納時，再組建現(xiàn)貨市場。這是由于保證持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)是電網(wǎng)公司的最大考量，對于電網(wǎng)調(diào)度來說并不希望發(fā)出價格信號，而是希望通過市場機(jī)制讓發(fā)電企業(yè)愿意配合調(diào)度，保證電力平衡 。因此，實(shí)現(xiàn)這一目的基本依靠中長期交易，全部改成現(xiàn)貨市場并不符合國情。該人士舉例指出，加州電力危機(jī)很大一部分原因是加州電力把所有電量改成現(xiàn)貨市場。
也有高級別官員認(rèn)為，從國內(nèi)外的統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，中長期合同比例高，現(xiàn)貨比例較低，既然現(xiàn)貨比例低，那么暫時可以不進(jìn)行現(xiàn)貨交易。
其次，對于在京津冀地區(qū)設(shè)立現(xiàn)貨試點(diǎn)，三地間地方政府的態(tài)度也并不統(tǒng)一。北京因?yàn)樵谶^去承擔(dān)了較高的交叉補(bǔ)貼，希望借此實(shí)現(xiàn)降低電價。但是河北省由于其電力用戶價格承受力較低，競爭優(yōu)勢弱，不贊成建立京津冀電力市場，省一級政府更希望在本省范圍內(nèi)建立現(xiàn)貨市場，這也代表了大部分地方政府的意見。2016年8月23日，河北省發(fā)文啟動冀北電網(wǎng)區(qū)域電力直接交易，被國家能源局叫停。后天津很快效仿，于同年9月26日發(fā)布《關(guān)于天津市2016年擬參加電力直接交易企業(yè)資格審查的通知》，至此，冀北電網(wǎng)和天津分別完成各自的市場主體注冊，北京成為僅剩的支持者。
此外，部分電力專家對京津冀電力市場表示憂慮，因?yàn)槭锥颊稳蝿?wù)多，政府部門訴求多，從國家對首都電力保障提出要求開始，逐漸形成了“華北保京津唐、京津唐保北京、北京保核心區(qū)”的政治保電原則，民間說法也將這種尷尬境地表述為“北京無小事，天津無大事，河北沒有事”。 然而電力企業(yè)保電任務(wù)多、壓力大，必然會出現(xiàn)行政干預(yù)電力市場，市場為政治讓路，可能導(dǎo)致出現(xiàn)一個比較扭曲的電力市場。
2016年8月23日，京津冀電力市場建設(shè)聯(lián)合工作組下發(fā)《京津冀電力市場建設(shè)方案(征求意見稿)》，曾對這一區(qū)域現(xiàn)貨市場試點(diǎn)設(shè)定時間線，規(guī)劃于2017年9月完成京津唐電力市場現(xiàn)貨交易市場仿真，2018年6月京津唐電力市場正式運(yùn)行。2020年1月以后擴(kuò)大范圍至京津冀電網(wǎng)，在京津冀開展電力交易。這一方案于去年9月底報國家能源局，進(jìn)展甚微。
有熟悉電力市場的官員表示，國外很多國家從提出建設(shè)現(xiàn)貨市場，到真正啟動，至少要5年以上時間。保爾森基金會的莫爭春博士認(rèn)為，如果沒有區(qū)域合作或者缺乏利益相關(guān)方的協(xié)調(diào)，現(xiàn)貨市場在2022年舉辦冬奧會之前即便匆匆建成，可能也不會達(dá)到理想效果。
利益互搏與取舍
構(gòu)建區(qū)域市場，各利益主體間尚在互搏，統(tǒng)一的京津冀電力市場遲遲難以啟動。但是從單個城市的可再生能源規(guī)劃過渡到區(qū)域性規(guī)劃，需要整個區(qū)域的領(lǐng)導(dǎo)層合作，共同解決向分散的電力用戶輸送本地生產(chǎn)電力的問題。
就在10年前，德國與美國德州也曾面臨區(qū)域壁壘。他們有各自獨(dú)立的電網(wǎng)并且僅限于在自身的電網(wǎng)內(nèi)自給自足。2001年的德州有9個獨(dú)立控制區(qū)，但他們花費(fèi)了一年的時間合并為一個，來降低輸電擁堵成本。2010年取消了4個獨(dú)立的批發(fā)市場價格，采用全州統(tǒng)一的邊際成本定價制度。27年前的德國是兩個國家，有4家電網(wǎng)公司獨(dú)立運(yùn)行，但是這4家電網(wǎng)公司實(shí)現(xiàn)了區(qū)域間的可再生能源調(diào)度，建立共同平衡市場，甚至將調(diào)度范圍覆蓋至周邊鄰國，如丹麥、荷蘭、比利時、瑞士等。
“有一件事解決了這個問題。”Anders Hove 表示，那就是通過運(yùn)用激勵措施，使各地政府之間愿意配合。類似的手段有稅收激勵、上網(wǎng)電價激勵以及提供銀行借貸激勵等。這些激勵措施會使人們有動力配合國家的計劃。
能源革命抑或電力改革都面臨利益沖突和博弈，他補(bǔ)充說道，“重要的是，現(xiàn)貨市場能令整體經(jīng)濟(jì)受益，消費(fèi)者能使用到邊際成本最低的可再生能源電力，但發(fā)電公司或一些地方政府可能并不一定愿意看到這樣的結(jié)果，他們認(rèn)為這會令他們處于不利地位。但是電力改革的目的不是幫助發(fā)電公司，而是幫助整個電力行業(yè)以及整體經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)利益最大化。”
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