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傳統化石能源(yuan)(yuan)日漸枯竭，氣候變化和環保問題日益(yi)突出，催生了以風電(dian)(dian)和光(guang)伏發電(dian)(dian)為(wei)代表的(de)新(xin)型(xing)清潔能源(yuan)(yuan)突飛猛進，但由于其(qi)波動性、間歇(xie)性特征，伴隨著大(da)規模新(xin)能源(yuan)(yuan)并網(wang)而來(lai)首(shou)當其(qi)沖的(de)是(shi)消(xiao)納矛(mao)盾—棄風棄光(guang)始終(zhong)難以徹底解決。對于消(xiao)納問題，各利益(yi)方站在不同的(de)立場，從資(zi)源(yuan)(yuan)稟(bing)賦(fu)、規劃(hua)、政(zheng)策和制度多個(ge)方面提出了很多建(jian)議，但效(xiao)果并不理想。

新能(neng)源消納是一個系統工程，與電(dian)(dian)源結構、電(dian)(dian)網(wang)互聯程度、負荷特性休戚(qi)相關，需(xu)要政府、電(dian)(dian)網(wang)、發(fa)電(dian)(dian)企業和(he)用戶共(gong)同努力。

新能源為什么會有消納問題？

宏(hong)觀上看，新(xin)能源(yuan)消納(na)既有新(xin)能源(yuan)發電(dian)本身友(you)好性不(bu)高的問題(ti)，也有電(dian)力(li)系統自身調峰能力(li)不(bu)足的問題(ti)，源(yuan)網友(you)好性是新(xin)能源(yuan)消納(na)問題(ti)的主(zhu)要(yao)癥結。

電力(li)系統由負(fu)荷、電源、電網三部分(fen)組成，其具有供需動態平(ping)衡(heng)特征(zheng)，即電力(li)商品的發(fa)輸配用全環節(jie)必(bi)須同時完成，且(qie)電力(li)不(bu)易大規模存儲。這一特征(zheng)，決定了新(xin)能(neng)源電力(li)消納是電力(li)（功率）的瞬時平(ping)衡(heng)，而(er)發(fa)電量(liang)只是消納結果的體現，不(bu)能(neng)作(zuo)為(wei)衡(heng)量(liang)消納好壞、橫向(xiang)比較的指(zhi)標。

長(chang)期以來，由(you)于對(dui)電(dian)源(yuan)結(jie)構規劃的重(zhong)視(shi)不夠，沒(mei)有充分(fen)認識“基(ji)荷(he)(he)、腰荷(he)(he)、峰荷(he)(he)電(dian)源(yuan)結(jie)構”這一概念，導致電(dian)源(yuan)裝機容量雖(sui)然富(fu)裕了，但系統調峰問題卻更加突出。發(fa)達國(guo)(guo)家(jia)十分(fen)重(zhong)視(shi)合理的電(dian)源(yuan)結(jie)構，使基(ji)荷(he)(he)、腰荷(he)(he)、峰荷(he)(he)電(dian)源(yuan)保持最佳比(bi)例(li)。如(ru)果要(yao)用國(guo)(guo)外(wai)一些國(guo)(guo)家(jia)的消納(na)水平(ping)與中(zhong)國(guo)(guo)作比(bi)較，那么首先要(yao)從(cong)電(dian)源(yuan)結(jie)構這一主要(yao)“硬件”比(bi)起(qi)。

圖(tu)：電力(li)負荷曲(qu)線示(shi)意圖(tu)

新能(neng)源（如風(feng)、光）能(neng)量密度低、穩(wen)定性(xing)較差(cha)，其(qi)發(fa)電具(ju)有波動性(xing)、間歇性(xing)，反(fan)調峰(feng)(feng)特(te)性(xing)、極(ji)熱無風(feng)、極(ji)寒(han)無光等特(te)征，即系統需要(yao)電力(li)時(shi)新能(neng)源發(fa)電少甚至(zhi)沒有、系統要(yao)減少發(fa)電出力(li)時(shi)往往又是新能(neng)源大(da)發(fa)時(shi)段，這會(hui)讓系統調峰(feng)(feng)矛盾雪上加霜(shuang)，也就形成了所謂(wei)的“棄電”時(shi)段。

負荷(he)(he)低谷(gu)期(qi)，日內是(shi)夜(ye)間(jian)、年內是(shi)冬(dong)春兩季(ji)(ji)，負荷(he)(he)水平接(jie)近常規機組的(de)最(zui)小技術出(chu)力，這(zhe)時系統接(jie)納新(xin)(xin)能源的(de)空間(jian)較小，但(dan)恰(qia)恰(qia)是(shi)風電(dian)大發時段；負荷(he)(he)高峰期(qi)，如(ru)夏季(ji)(ji)大負荷(he)(he)期(qi)，需要(yao)電(dian)源發電(dian)，但(dan)又屬于小風季(ji)(ji)節。光伏(fu)發電(dian)與(yu)風電(dian)雖有(you)一定(ding)的(de)互補性，但(dan)整體上并沒有(you)改變新(xin)(xin)能源的(de)出(chu)力特(te)性。

新(xin)能(neng)源(yuan)消納理(li)論示意圖

因此，當新(xin)能源(yuan)發展初期，規模(mo)較(jiao)小，全額(e)收購是有保障的；但當新(xin)能源(yuan)處(chu)于高速(su)發展期，大規模(mo)新(xin)能源(yuan)并網，足(zu)以改變地(di)區電(dian)源(yuan)結(jie)構和發電(dian)特(te)(te)性，消納問(wen)題會(hui)逐步加重(zhong)；如(ru)今，我(wo)國新(xin)能源(yuan)（風、光）裝機容量(liang)占全國裝機的比重(zhong)超(chao)過20%，局部地(di)區超(chao)過50%，電(dian)力(li)系統特(te)(te)性正(zheng)在發生變化，新(xin)能源(yuan)消納問(wen)題將會(hui)成為電(dian)力(li)系統規劃運行的一個(ge)重(zhong)要課題，也(ye)從單(dan)純(chun)的技術問(wen)題更延伸至(zhi)“利益之(zhi)爭”。

新能源消納的“利益之爭”

理(li)論(lun)上(shang)，風電(dian)(dian)、光(guang)伏發(fa)電(dian)(dian)具有零邊(bian)際(ji)成本的(de)經濟效益(yi)(yi)和零邊(bian)際(ji)排放(fang)的(de)環保效益(yi)(yi)，但(dan)其利(li)(li)用(yong)小(xiao)時數偏低，風電(dian)(dian)大(da)多不(bu)超過3000小(xiao)時，光(guang)伏發(fa)電(dian)(dian)大(da)多不(bu)超過2000小(xiao)時，大(da)規(gui)模(mo)并網運行將會拉低電(dian)(dian)力(li)系統整體(ti)利(li)(li)用(yong)率(lv)，需要從系統整體(ti)經濟性的(de)角(jiao)度去衡(heng)量新能源發(fa)展規(gui)模(mo)的(de)上(shang)限。

新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)在電(dian)(dian)力(li)系統中的(de)地位。沒有新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)接入(ru)時，系統備用只需要考慮負荷波(bo)動(dong)；有新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)接入(ru)時，系統備用需要考慮負荷和新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)兩(liang)者的(de)波(bo)動(dong)，增加(jia)了(le)系統運(yun)行成本。當前，我國(guo)風電(dian)(dian)、光(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)(dian)裝(zhuang)機占(zhan)比20.6%，消納市場已經捉襟(jin)見肘，但全年(nian)風光(guang)發(fa)電(dian)(dian)量(liang)僅(jin)占(zhan)8.6%。2017年(nian)，德國(guo)風電(dian)(dian)和光(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)(dian)裝(zhuang)機占(zhan)比46.6%，全年(nian)風光(guang)發(fa)電(dian)(dian)量(liang)占(zhan)17.8%。新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)要成為所謂(wei)的(de)“主力(li)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)”任(ren)重道遠。

圖：全國(guo)電源結構(gou)演(yan)進（2005-2019年(nian)）

圖：全(quan)國發電量結構演進（2005-2019年）

新能源與其他電(dian)源。為保障全額消納新能源電(dian)力，負荷低谷、新能源大發時段，其他電(dian)源若深度調(diao)(diao)(diao)峰(feng)(feng)，要付(fu)出高(gao)昂的調(diao)(diao)(diao)峰(feng)(feng)成本(ben)。新能源出力變(bian)化快，當(dang)以煤(mei)電(dian)機(ji)組為主的常規(gui)電(dian)源深度調(diao)(diao)(diao)峰(feng)(feng)，導致制(zhi)粉、除灰(hui)、油、汽、水等系統頻繁調(diao)(diao)(diao)整(zheng)，電(dian)廠設備磨(mo)損大、煤(mei)耗高(gao)，不安(an)全、不經(jing)濟運行(xing)，迫使部分低碳機(ji)組高(gao)碳運行(xing)。

隨著大(da)(da)規模新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)并網(wang)，如果(guo)過分強(qiang)調(diao)新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)全額收(shou)購(gou)，新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)發展只(zhi)片面強(qiang)調(diao)成(cheng)本需求，而(er)不注重(zhong)系統友好性的(de)(de)提升(sheng)，則其(qi)大(da)(da)規模發展會讓其(qi)他電源(yuan)背上沉重(zhong)的(de)(de)調(diao)峰負擔，也限制了新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)發展的(de)(de)空(kong)間。

新能(neng)源與電網建設。2018年，國家能(neng)源局(ju)印發《關于減輕可再(zai)生能(neng)源領域企業負擔有關事項(xiang)的(de)通知》（國能(neng)發新能(neng)〔2018〕34號），其(qi)中有一條是(shi)“電網企業負責投(tou)資建設接網工程”，由此可以(yi)看出，新能(neng)源配套接網工程最起碼是(shi)低效(xiao)投(tou)資。

大(da)規模新能源接(jie)網(wang)(wang)和(he)外送工程建設，由于(yu)其利用率(lv)低（即使按風電年利用小時數3000小時計算，電網(wang)(wang)工程超(chao)過60%的時間(jian)處于(yu)閑置狀況），雖可納入電網(wang)(wang)輸配電價，但在(zai)現行(xing)核價規則下(xia)，其投(tou)資仍難以取得合(he)理回報(bao)，這(zhe)給新能源富集區域(yu)的電網(wang)(wang)企(qi)業背上了沉重的負擔，又會變相地(di)形成了區域(yu)間(jian)的“交叉補(bu)貼”。

提升新能源消納能力和整體經濟性

新能源發電是多學科技術成(cheng)果(guo)應用的結(jie)果(guo)，其發展仍需要技術進步支撐。新能源消納(na)是系(xi)統工程(cheng)，要用系(xi)統思(si)維破解消納(na)矛(mao)盾。

新(xin)能源發(fa)電不能只追求成本下(xia)降(jiang)，也要主動加(jia)強功率預測、控制技(ji)術和(he)故障穿越等技(ji)術創新(xin)，增強新(xin)能源發(fa)電的可(ke)預見性和(he)可(ke)控性，這是打(da)開新(xin)能源更大規模發(fa)展空間的主要技(ji)術手段。

電(dian)(dian)源(yuan)發展要按照(zhao)“基荷、腰荷、峰荷電(dian)(dian)源(yuan)結構”這一概念，增強電(dian)(dian)力(li)系統的(de)調節(jie)能(neng)力(li)，避免(mian)被迫(po)新增大量電(dian)(dian)源(yuan)但利用率持續下降的(de)現象(xiang)，提升系統整體經(jing)濟性，為新能(neng)源(yuan)消納創造條件。

電網(wang)發展要充分(fen)應用智(zhi)能電網(wang)技術(shu)，研究建(jian)立與新(xin)能源(yuan)發電相適應的(de)規劃、運(yun)行技術(shu)標準(zhun)，充分(fen)發揮(hui)新(xin)能源(yuan)接(jie)網(wang)工程和外送通道的(de)效率效益，減輕大規模(mo)新(xin)能源(yuan)接(jie)網(wang)和外送的(de)投資壓力。

用戶(hu)側應建立適應新能源(yuan)電力特征的價格(ge)機(ji)制(zhi)，推(tui)動(dong)(dong)實(shi)現(xian)源(yuan)網荷(he)互(hu)動(dong)(dong)的透(tou)明(ming)電力市場，讓(rang)使用清(qing)潔電成為全社會的共(gong)(gong)識(shi)，共(gong)(gong)同推(tui)動(dong)(dong)新能源(yuan)電力消納。

電(dian)(dian)化學儲能(neng)的(de)(de)技(ji)術(shu)進步是電(dian)(dian)力系(xi)統(tong)和新能(neng)源發展的(de)(de)利好，可在電(dian)(dian)力系(xi)統(tong)源網荷(he)三方面同步應用的(de)(de)技(ji)術(shu)，也(ye)是有可能(neng)改變傳統(tong)電(dian)(dian)力系(xi)統(tong)規(gui)劃(hua)運行的(de)(de)一項(xiang)重(zhong)要技(ji)術(shu)。

風光發展的尾聲？元年？

1986年(nian)(nian)4月，我國第一個風電(dian)場在山東榮成(cheng)并網(wang)發(fa)(fa)電(dian)，裝機容(rong)(rong)量(liang)(liang)165千(qian)瓦(wa)(wa)(wa)，年(nian)(nian)發(fa)(fa)電(dian)量(liang)(liang)33萬千(qian)瓦(wa)(wa)(wa)時(shi)(shi)。到2019年(nian)(nian)底，我國風電(dian)裝機容(rong)(rong)量(liang)(liang)2.1億(yi)千(qian)瓦(wa)(wa)(wa)，年(nian)(nian)發(fa)(fa)電(dian)量(liang)(liang)4057億(yi)千(qian)瓦(wa)(wa)(wa)時(shi)(shi)；光伏發(fa)(fa)電(dian)裝機容(rong)(rong)量(liang)(liang)2億(yi)千(qian)瓦(wa)(wa)(wa)，年(nian)(nian)發(fa)(fa)電(dian)量(liang)(liang)2238億(yi)千(qian)瓦(wa)(wa)(wa)時(shi)(shi)。當前(qian)，我國風電(dian)和光伏發(fa)(fa)電(dian)裝機容(rong)(rong)量(liang)(liang)超過4億(yi)千(qian)瓦(wa)(wa)(wa)，95%的(de)利用(yong)率目標使(shi)得(de)發(fa)(fa)展與消納矛盾更(geng)加(jia)突(tu)出，上網(wang)電(dian)價(jia)已(yi)處于全面平價(jia)時(shi)(shi)代的(de)“前(qian)夜”。

今年(nian)，要應對(dui)的(de)一(yi)個重要問題(ti)是“搶裝潮”，大規(gui)模風(feng)電和光伏(fu)發電項(xiang)目集中(zhong)并網，對(dui)產業鏈上各環節(jie)的(de)產能都是重大的(de)考驗，狂(kuang)歡之后是大幅(fu)回落還是開啟(qi)高(gao)質量發展(zhan)，這是一(yi)個值得思考的(de)問題(ti)。如德(de)國，補貼(tie)方式改變后，2019年(nian)風(feng)電裝機增(zeng)速大幅(fu)下滑。

圖(tu)：2005-2019年全(quan)國風光裝機增速與(yu)占比

新能(neng)(neng)源發展的(de)原動力沒有變(bian)。《巴黎(li)協定(ding)》主要(yao)目標是將(jiang)本(ben)世紀全球平(ping)均氣(qi)溫上(shang)升幅度(du)控制在2攝(she)氏度(du)以(yi)內(nei)，并將(jiang)全球氣(qi)溫上(shang)升控制在前工業化時期水(shui)平(ping)之上(shang)1.5攝(she)氏度(du)以(yi)內(nei)。國家電(dian)網公(gong)司提(ti)出了到(dao)2050年實現“兩(liang)個(ge)50%”的(de)重要(yao)判斷，即“2050年我國能(neng)(neng)源清潔化率（非(fei)化石(shi)能(neng)(neng)源占一次(ci)能(neng)(neng)源的(de)比重）達到(dao)50%和(he)終端電(dian)氣(qi)化率（電(dian)能(neng)(neng)占終端能(neng)(neng)源消費的(de)比重）達到(dao)50%”。

從技術和商業開發(fa)成熟度上看，風(feng)電(dian)和光伏發(fa)電(dian)仍(reng)是近階段(duan)新(xin)能源發(fa)展(zhan)(zhan)的主力，實現平(ping)價上網后，風(feng)光發(fa)展(zhan)(zhan)不再(zai)需要國家補貼(tie)，具備了(le)基本的競爭力，進入(ru)了(le)新(xin)的發(fa)展(zhan)(zhan)階段(duan)，仍(reng)會保(bao)持一(yi)定的發(fa)展(zhan)(zhan)規模和速度。

新能(neng)源發(fa)(fa)(fa)展的(de)基礎(chu)沒有變。風(feng)(feng)光(guang)發(fa)(fa)(fa)電(dian)成本仍呈下降態勢，單機(ji)容量不斷增(zeng)大，發(fa)(fa)(fa)電(dian)效率(lv)進一步提升，可保(bao)證(zheng)新能(neng)源項目保(bao)持一定盈利能(neng)力。根(gen)據國際可再生能(neng)源署(shu)（IRENA）在《未來風(feng)(feng)能(neng)》報告(gao)預測，陸(lu)上風(feng)(feng)電(dian)應用的(de)渦輪機(ji)單機(ji)容量將從2018年(nian)的(de)平均2.6兆瓦(wa)（葉輪直徑110米）增(zeng)加到2025年(nian)的(de)5.8兆瓦(wa)（葉輪直徑170米）。

2020年(nian)1月27日，美國(guo)國(guo)家(jia)可再生能源實(shi)驗(yan)室（NREL）最新發布了全球太(tai)陽(yang)(yang)能電池(chi)實(shi)驗(yan)室最高效(xiao)(xiao)率圖：單(dan)結鈣鈦(tai)礦-硅疊層太(tai)陽(yang)(yang)能電池(chi)的最新效(xiao)(xiao)率為29.15％，這是由德國(guo)海姆霍茲柏(bo)林(lin)材料所(HZB)創造(zao)的；NREL刷新了雙結砷化(hua)鎵薄膜太(tai)陽(yang)(yang)能電池(chi)的效(xiao)(xiao)率，并獲得了32.9%效(xiao)(xiao)率。

系統(tong)解決新(xin)(xin)能(neng)源消納問題(ti)的共(gong)識已經形成。國家發展改(gai)革委(wei)安排(pai)新(xin)(xin)能(neng)源項目，要求以(yi)落(luo)實(shi)消納條件為前提。2019年，關(guan)于檢查(cha)《中華(hua)人民共(gong)和國可(ke)(ke)再生能(neng)源法》實(shi)施情況的報告全文發布，提出針對(dui)可(ke)(ke)再生能(neng)源發展的新(xin)(xin)形勢、新(xin)(xin)問題(ti)，適時(shi)啟動修訂可(ke)(ke)再生能(neng)源法，統(tong)籌解決消納問題(ti)。

“棄電率(lv)并非(fei)越低越好(hao)”、“以合理利用(yong)率(lv)引(yin)導(dao)新能(neng)源(yuan)高質(zhi)量發(fa)展”等(deng)研(yan)究成果(guo)引(yin)起關注，對于新能(neng)源(yuan)發(fa)展客觀(guan)規律的認識愈發(fa)清晰，這必(bi)將促(cu)進各方更客觀(guan)地認識新能(neng)源(yuan)發(fa)展與(yu)消納，有(you)助于形成合力。