我國(guó)可再生能源的戰(zhàn)略使命與實(shí)現(xiàn)路徑

何勇健

(國(guó)家電力投資集團(tuán)有限公司戰(zhàn)略規(guī)劃部主任)

當(dāng)前，全球能源正深刻變革，清潔低碳的可再生能源成為全球能源發(fā)展的主要方向。黨的十八大以來(lái)，我國(guó)加快推進(jìn)綠色發(fā)展，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，非水可再生能源取得了跨越式發(fā)展，裝機(jī)規(guī)模由2012年風(fēng)電6083萬(wàn)千瓦、光伏發(fā)電328萬(wàn)千瓦提升至目前風(fēng)電2.0億千瓦、光伏發(fā)電1.9億千瓦，風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)占比從2012年的5.6%提升到18.9%，成為電力增量中的主力電源。隨著我國(guó)新能源補(bǔ)貼逐漸退坡和電力市場(chǎng)化改革不斷深入，可再生能源(以風(fēng)電、光伏發(fā)電為代表，下同)如何布局發(fā)展、如何消納利用、如何加快形成科學(xué)合理的價(jià)格機(jī)制，實(shí)現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展，已成為“十四五”及中長(zhǎng)期能源發(fā)展規(guī)劃應(yīng)重點(diǎn)研究解決的戰(zhàn)略問(wèn)題。

一、可再生能源持續(xù)發(fā)展壯大是低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵因素

我國(guó)《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略(2016～2030)》明確提出，到2030年，能源消費(fèi)總量控制在60億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以內(nèi)，非化石能源占能源消費(fèi)總量比重達(dá)到20%左右;到2050年，能源消費(fèi)總量基本穩(wěn)定，非化石能源占比超過(guò)一半。為實(shí)現(xiàn)以上能源革命的戰(zhàn)略目標(biāo)，未來(lái)以可再生能源為主體的非化石能源是決定力量。

從電源結(jié)構(gòu)上看，當(dāng)前我國(guó)中東部水電資源基本開(kāi)發(fā)完畢，剩余水電資源主要集中在西南區(qū)域，受資源條件、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè)輸送成本影響，水電增長(zhǎng)空間有限。而我國(guó)核電發(fā)展受政策影響和空間布局限制，在不啟動(dòng)發(fā)展內(nèi)陸核電的情況下，廠址資源非常稀缺，核電發(fā)展空間也相對(duì)有限。因此，要加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)我國(guó)非化石能源消費(fèi)2030年占比20%、2050年占比50%的宏偉目標(biāo)，以風(fēng)電、光伏發(fā)電為代表的可再生能源必將是主力軍。

從區(qū)域布局上看，我國(guó)可再生能源開(kāi)發(fā)建設(shè)最早始于“三北”區(qū)域。近幾年，受“三北”區(qū)域消納影響，風(fēng)、光等可再生能源發(fā)展實(shí)現(xiàn)“孔雀東南飛”，增長(zhǎng)主要集中在中東部地區(qū)。但是，中東部受嚴(yán)苛的土地、資源和生態(tài)環(huán)境保護(hù)限制，風(fēng)電、光伏的經(jīng)濟(jì)環(huán)?？砷_(kāi)發(fā)容量?jī)H在10億千瓦左右，存在天花板上限，難以保障長(zhǎng)遠(yuǎn)能源需求。因此，未來(lái)我國(guó)可再生能源發(fā)展的重心必將從中東部區(qū)域重新“北上”和“西進(jìn)”，向“三北”等資源富集區(qū)域回歸。這是由我國(guó)能源資源稟賦和消費(fèi)特征決定的必然趨勢(shì)，也是我國(guó)可再生能源大規(guī)模發(fā)展必須破解的難題。

從發(fā)展模式上看，當(dāng)前及未來(lái)一段時(shí)期，集中規(guī)模化開(kāi)發(fā)與分散分布式開(kāi)發(fā)并舉將成為風(fēng)、光等可再生能源開(kāi)發(fā)的主流。在“三北”等風(fēng)能、太陽(yáng)能資源富集地區(qū)，可再生能源與火電、水電打捆大規(guī)?；鼗_(kāi)發(fā)，外送至負(fù)荷中心，實(shí)現(xiàn)受端平價(jià)或競(jìng)價(jià)上網(wǎng)，將成為未來(lái)電力增長(zhǎng)的主要模式。在中東南部等負(fù)荷中心區(qū)域，除海上風(fēng)電有點(diǎn)發(fā)展空間外，以分散式風(fēng)電和分布式光伏為主的綜合智慧能源應(yīng)用將成為有力補(bǔ)充。

二、如何統(tǒng)籌施策化解可再生能源調(diào)峰消納等尖銳矛盾

風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源具有隨機(jī)性、間歇性、能量密度低等特點(diǎn)，加上我國(guó)可再生能源資源與需求在空間上逆向分布，在當(dāng)前風(fēng)電、光伏裝機(jī)合計(jì)不到4億千瓦的情況下，部分地區(qū)已出現(xiàn)了嚴(yán)重的棄風(fēng)棄光問(wèn)題，隨著我國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)不斷增長(zhǎng)，此問(wèn)題還將會(huì)愈演愈烈，矛盾會(huì)加倍放大，若解決不好，用可再生能源替代化石能源將成為一句空話，會(huì)直接影響我國(guó)能源低碳轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。因此，我國(guó)可再生能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用必須因時(shí)因地制宜，分階段統(tǒng)籌施策，克服可再生能源的上述固有弊端，有效化解調(diào)峰、輸送和消納等突出矛盾，打通可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略路徑。

(一)依靠技術(shù)進(jìn)步、系統(tǒng)優(yōu)化與供需互動(dòng)，可解決可再生能源近中期發(fā)展問(wèn)題

可再生能源發(fā)電大規(guī)模全方位接入電網(wǎng)，要求電力系統(tǒng)有強(qiáng)大的調(diào)峰能力，而這恰好是當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)存在的較大短板。未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，在大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)尚未突破的情況下，仍需依靠傳統(tǒng)能源和現(xiàn)有電力系統(tǒng)挖掘調(diào)峰潛力，擴(kuò)大可再生能源消納空間，推動(dòng)其大規(guī)?？沙掷m(xù)發(fā)展。主要有以下應(yīng)對(duì)措施：

其一，補(bǔ)強(qiáng)電力系統(tǒng)調(diào)峰短板。一方面可加快優(yōu)質(zhì)調(diào)峰機(jī)組建設(shè)和改造，對(duì)既有煤電機(jī)組進(jìn)行靈活性改造，規(guī)劃建設(shè)若干抽水蓄能電站，在具備條件的地區(qū)適度布局天然氣調(diào)峰電站，加快推進(jìn)龍頭水電站建設(shè)，不斷適應(yīng)可再生能源快速發(fā)展對(duì)電力系統(tǒng)的要求。我國(guó)火電機(jī)組的平均投產(chǎn)年齡僅10～15歲左右，美國(guó)已達(dá)40歲，通過(guò)對(duì)我國(guó)現(xiàn)有火電機(jī)組靈活性改造，在其剩余壽命期內(nèi)，可為不斷增加的可再生能源提供調(diào)峰能力，實(shí)現(xiàn)新(風(fēng)光電)、老(火電)機(jī)組的平穩(wěn)更替過(guò)渡?；痣娕c風(fēng)光電的調(diào)峰互補(bǔ)特性，決定了兩者不是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，而是長(zhǎng)期合作關(guān)系。我國(guó)現(xiàn)有超過(guò)10億千瓦的火電，將是未來(lái)可再生能源大規(guī)模發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)后盾和支撐。

另一方面可優(yōu)先利用好存量跨省區(qū)輸電通道，適時(shí)建設(shè)新輸電通道，發(fā)揮好省間互濟(jì)的調(diào)節(jié)作用。我國(guó)現(xiàn)有輸電通道的年利用小時(shí)僅4500小時(shí)左右，特高壓通道利用率更低，利用富余的輸電能力，可打捆輸送更多的可再生能源電力。

其二，在供給側(cè)實(shí)施水風(fēng)光熱儲(chǔ)多能互補(bǔ)發(fā)展。在水能資源豐富地區(qū)，在不增加棄水的前提下，借助水電站外送通道和靈活調(diào)節(jié)能力，建設(shè)配套的風(fēng)電和光伏發(fā)電項(xiàng)目，協(xié)同推進(jìn)水風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)展;在風(fēng)光資源富集地區(qū)，可統(tǒng)籌考慮送端地區(qū)風(fēng)電、光伏、光熱、儲(chǔ)能的互補(bǔ)調(diào)節(jié)能力，結(jié)合跨省區(qū)通道規(guī)劃建設(shè)，實(shí)現(xiàn)可再生能源電力穩(wěn)定外送。

其三，在需求側(cè)加快推進(jìn)電能替代，推廣綜合能源應(yīng)用與智能服務(wù)。可推廣電采暖、工業(yè)電鍋爐、電動(dòng)汽車、電排灌等電能替代應(yīng)用，通過(guò)錯(cuò)峰用電，擴(kuò)大可再生能源消納空間。可加強(qiáng)熱、電、冷、氣等能源耦合集成和互補(bǔ)利用，建立容納高比例可再生能源的發(fā)輸儲(chǔ)用一體化的局域電力系統(tǒng)，探索綜合智慧能源服務(wù)等新型商業(yè)模式和新業(yè)態(tài)，促進(jìn)可再生能源就地消納。

(二)發(fā)揮氫能清潔高效儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建電—氫能源系統(tǒng)解決可再生能源遠(yuǎn)期發(fā)展戰(zhàn)略問(wèn)題

未來(lái)更長(zhǎng)遠(yuǎn)時(shí)期，當(dāng)全國(guó)非水可再生能源裝機(jī)達(dá)到15億～20億千瓦以上時(shí)，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)和優(yōu)化手段將遭遇天花板，在極端情況下，即使全國(guó)煤電機(jī)組全部用于為可再生能源發(fā)電調(diào)峰，也難以滿足電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行要求，也即意味著傳統(tǒng)調(diào)峰方式失效。在此情景下，必須尋求可再生能源新的發(fā)展路徑和調(diào)峰儲(chǔ)能方式，以打破對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的依賴。隨著科技進(jìn)步和成本大幅下降，以氫能及其他儲(chǔ)能方式為介質(zhì)和紐帶，可將可再生能源與能源消費(fèi)終端有效連接起來(lái)，保障可再生能源實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)可持續(xù)大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用，讓清潔能源覆蓋社會(huì)生產(chǎn)和生活各個(gè)方面。

其一，加快氫能與可再生能源耦合應(yīng)用。氫能兼具清潔二次能源與高效儲(chǔ)能載體的雙重角色，是實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)?？缂竟?jié)儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)淖罴颜w解決方案。在風(fēng)、光資源好的“三北”地區(qū)，可再生能源基地化開(kāi)發(fā)及技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的成本大幅下降，為清潔能源制氫提供了經(jīng)濟(jì)可行性(目前我國(guó)部分風(fēng)電基地電價(jià)已下降至0.25元/千瓦時(shí)左右)。利用富余的可再生能源電解制氫，再將氫能輸送到能源消費(fèi)中心多元化利用，可有效解決風(fēng)、光等可再生能源不穩(wěn)定及長(zhǎng)距離輸送問(wèn)題。

在用能負(fù)荷集中區(qū)，可利用遠(yuǎn)方輸送來(lái)的可再生能源電解制氫，也可直接利用遠(yuǎn)方儲(chǔ)運(yùn)過(guò)來(lái)的氫能，滿足當(dāng)?shù)赜媚苄枨?。氫能有廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景，可轉(zhuǎn)換為電和熱，供工商業(yè)、交通、建筑、民用等各類用能終端使用，有效替代天然氣、石油和煤炭;也可與分布式能源結(jié)合，“量身定制”就近利用，解決風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源不穩(wěn)定和低能量密度問(wèn)題。

通過(guò)構(gòu)建電-氫能源系統(tǒng)，可成功實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)能源系統(tǒng)在供給側(cè)和消費(fèi)側(cè)的清潔低碳替代，巧妙化解可再生能源大規(guī)模發(fā)展帶來(lái)的調(diào)峰、輸送和消納矛盾，使化石能源的清潔低碳替代在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、系統(tǒng)模式轉(zhuǎn)型方面均具有可行性。

其二，探索其他儲(chǔ)能方式與可再生能源結(jié)合應(yīng)用。當(dāng)前各類儲(chǔ)能方式蓬勃發(fā)展，未來(lái)大規(guī)模儲(chǔ)能商業(yè)化問(wèn)題的解決將為能源領(lǐng)域帶來(lái)革命性變化。但當(dāng)前時(shí)期，儲(chǔ)能技術(shù)尚不支持大規(guī)模應(yīng)用，可在中東部等電力峰谷價(jià)差大的區(qū)域，研究布局用戶側(cè)儲(chǔ)能與分布式能源結(jié)合應(yīng)用，作為系統(tǒng)調(diào)峰的補(bǔ)充手段;在可再生能源資源富集區(qū)，可探索研究大型新能源基地與化學(xué)儲(chǔ)能結(jié)合發(fā)展，為未來(lái)大規(guī)模應(yīng)用夯實(shí)基礎(chǔ)。

三、公平高效的市場(chǎng)機(jī)制是可再生能源健康發(fā)展的根本保障

要實(shí)現(xiàn)以上可再生能源發(fā)展和電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型目標(biāo)，必須堅(jiān)定推進(jìn)能源價(jià)格改革，不斷完善電力市場(chǎng)，充分發(fā)揮市場(chǎng)配置資源的決定性作用。只有通過(guò)市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)的引導(dǎo)和市場(chǎng)機(jī)制的調(diào)節(jié)，才能有效化解各類市場(chǎng)主體的利益矛盾，為可再生能源發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境。

其一，構(gòu)建中長(zhǎng)期、現(xiàn)貨、期貨等電力交易細(xì)分市場(chǎng)，完善調(diào)峰、調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)價(jià)格，合理補(bǔ)償電力調(diào)峰成本，激發(fā)煤電等常規(guī)電源參與調(diào)峰的積極性，推動(dòng)火、水、風(fēng)、光、核等各種電源通過(guò)市場(chǎng)發(fā)現(xiàn)其比較優(yōu)勢(shì)和應(yīng)有的價(jià)值，獲得合理收益，這樣才能使各類電源及儲(chǔ)能方式各展所長(zhǎng)、各盡其能、實(shí)現(xiàn)共贏，風(fēng)電、光電也才能在這種共生共榮的大能源生態(tài)格局中不斷成長(zhǎng)壯大，逐步成為主體能源。

其二，打破省間壁壘，建立各電源品種跨省區(qū)協(xié)同交易消納機(jī)制，用市場(chǎng)機(jī)制化解能源送、受方和電網(wǎng)等三方的利益矛盾?？沙浞职l(fā)揮跨省區(qū)聯(lián)網(wǎng)輸電通道的調(diào)劑互助作用，通過(guò)各省區(qū)合縱與連橫，構(gòu)建可再生能源發(fā)展全國(guó)一盤(pán)棋格局。

其三，探索可再生能源多種交易方式，研究實(shí)施競(jìng)爭(zhēng)買(mǎi)斷跨省區(qū)輸電權(quán)、優(yōu)先發(fā)電權(quán)等機(jī)制，在更大范圍優(yōu)化配置資源，實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)展綜合效益最大化。

其四，發(fā)揮好可再生能源清潔低碳、環(huán)境友好的優(yōu)勢(shì)，國(guó)家盡快落實(shí)可再生能源配額、綠證及交易等制度，將低碳轉(zhuǎn)型的責(zé)任及激勵(lì)對(duì)象從發(fā)電側(cè)轉(zhuǎn)向電網(wǎng)和消費(fèi)側(cè)，助力實(shí)現(xiàn)全社會(huì)的低碳轉(zhuǎn)型。

綜上，為落實(shí)我國(guó)“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略，大規(guī)模高質(zhì)量發(fā)展可再生能源是必然選擇。需要未雨綢繆，做好頂層戰(zhàn)略設(shè)計(jì)，系統(tǒng)規(guī)劃解決好可再生能源大發(fā)展帶來(lái)的大規(guī)模調(diào)峰、輸送和消納等挑戰(zhàn)，才能保障我國(guó)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型之路順利實(shí)施。