中國國家主席習(xí)近平近期在聯(lián)合國大會上正式宣布,中國將提高《巴黎協(xié)定》下的國家自主貢獻力度,力爭于2030年前達到碳排放峰值,努力爭取2060前實現(xiàn)碳中和。這意味著,中國將在未來十年全面實現(xiàn)能源、經(jīng)濟領(lǐng)域的深度低碳轉(zhuǎn)型。 本文`內(nèi)-容-來-自;中_國_碳_交^易=網(wǎng) tan pa i fa ng . c om
要實現(xiàn)深度低碳轉(zhuǎn)型,就必須從根本上解決可再生能源與傳統(tǒng)煤電在電力系統(tǒng)中的矛盾?!赌茉窗l(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出,中國的能源系統(tǒng)應(yīng)向著清潔低碳、安全高效的方向積極轉(zhuǎn)型。
截至2019年底,全國非化石能源發(fā)電量為2.39萬億千瓦時,占全國發(fā)電量的32.6%,實現(xiàn)2030年非化石能源發(fā)電量占比50%的目標(biāo)已過半程。而即使是在2020年新冠疫情的壓力下,中央政府也沒有松懈綠色復(fù)蘇和轉(zhuǎn)型的決心,今年上半年風(fēng)電和光伏的發(fā)電量分別同比逆勢增長了6.8%和9.1%。在已提前實現(xiàn)了“十三五”可再生能源裝機目標(biāo)之際,今年6月,國家發(fā)改委和能源局進一步提高了目標(biāo),計劃今年內(nèi)風(fēng)電和光伏發(fā)電裝機均達到240吉瓦左右。
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然而,當(dāng)下這場“風(fēng)光無限好”的綠色低碳轉(zhuǎn)型,也對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的靈活性和調(diào)節(jié)能力,即如何經(jīng)濟地調(diào)用各類靈活性資源以保持電力供需動態(tài)平衡、應(yīng)對電力系統(tǒng)的波動性和不確定性,提出了更高的要求。
目前,中國以煤電為主的電力系統(tǒng)靈活性嚴重不足,電力系統(tǒng)的僵化導(dǎo)致了棄風(fēng)、棄光問題的出現(xiàn)。2011-2019年,中國的棄風(fēng)和棄光率一度高達17.1%和10.5%,造成了大量發(fā)電資源的浪費。2016-2018年間,中國棄風(fēng)和棄光電量共計1389億千瓦時 ,相當(dāng)于約3000萬千瓦煤電廠的發(fā)電量。
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由此可見,一方面可再生能源的發(fā)展正在穩(wěn)步加速,向著“2030年非化石能源發(fā)電量占比50%”的國家中長期能源戰(zhàn)略目標(biāo)邁進;另一方面,在全國非化石能源發(fā)電量占比32.6%情況下,就已經(jīng)普遍面臨并網(wǎng)難、消納難、調(diào)度難等問題,這說明中國以煤電為主的電力系統(tǒng)還沒有為可再生能源的有效接入做好轉(zhuǎn)型準(zhǔn)備。面向高比例可再生能源發(fā)展的新時代,煤電在中長期的能源低碳轉(zhuǎn)型中應(yīng)如何定位將成為關(guān)鍵。 內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網(wǎng)-tan pai fang . com
● 靈活調(diào)節(jié)電源能力不足:15%的理想狀態(tài) v.s 6%的現(xiàn)實瓶頸
雖然可再生能源項目投資監(jiān)測預(yù)警機制、全額保障性收購以及可再生能源電力交易等政策使2019年的棄風(fēng)和棄光現(xiàn)象明顯改善,但隨著可再生能源出力占比的逐步提高,系統(tǒng)凈負荷波動增大,未來單純依靠火電和抽水蓄能的調(diào)節(jié)容量和調(diào)節(jié)能力無法滿足系統(tǒng)安全運行的靈活性要求。既有電力系統(tǒng)與高比例可再生能源發(fā)展之間存在不匹配性,電力系統(tǒng)靈活性不足制約可再生能源消納的問題尚未得到根本性解決。
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中國電力企業(yè)聯(lián)合會于2019年12月發(fā)布的《煤電機組靈活性運行政策研究》也指出了中國電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足的現(xiàn)狀。“我國發(fā)電裝機以煤電為主,抽水蓄能、燃氣發(fā)電等靈活調(diào)節(jié)電源裝機占比不到6%,‘三北’地區(qū)新能源富集,風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機分別占全國的72%、61%,但靈活調(diào)節(jié)電源不足3%,調(diào)節(jié)能力先天不足。比較而言,歐美等國靈活電源比重較高,西班牙、德國、美國占比分別為34%、18%、49%。”
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中國工程院院士黃其勵早前在接受記者采訪時也曾指出,在電力系統(tǒng)中,靈活調(diào)峰電源至少要達到總裝機的10%-15%??紤]到中國靈活性電源占比還不到6%的現(xiàn)實,電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足已成為中國能源轉(zhuǎn)型的主要瓶頸之一,特別是在可再生能源持續(xù)高速發(fā)展的新形勢之下,大幅提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力已迫在眉睫。
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為提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力,增強系統(tǒng)靈活性、適應(yīng)性,破解新能源消納難題,《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出,全面推動煤電機組靈活性改造,“十三五”期間計劃完成2.2億千瓦的煤電機組靈活性改造目標(biāo)。但今年5月份國家電網(wǎng)發(fā)布的《國家電網(wǎng)有限公司服務(wù)新能源發(fā)展報告2020》顯示,截至2019年底,我國累計推動完成煤電靈活性改造約5775萬千瓦,改造完成度僅為“十三五”改造目標(biāo)的1/4左右。
● 煤電靈活性存在局限性,無法實現(xiàn)高比例可再生能源發(fā)展
除了改造進度緩慢以外,由于煤電機組自身發(fā)電技術(shù)的限制,其最低出力水平存在瓶頸。通過熱電解耦、低壓穩(wěn)燃等技術(shù)改造雖然可以將煤電機組的最小穩(wěn)定出力降至20%~30%的額定容量,但其增減出力的響應(yīng)時間較長、爬坡速率較慢,難以充分滿足系統(tǒng)靈活性的需求。同時,低負荷運轉(zhuǎn)、頻繁啟停也增加了煤電機組的損耗,降低機組壽命,增加運營成本。煤電機組在低負荷下運轉(zhuǎn)時也將增加氮氧化物的排放,造成環(huán)境影響。這些負面影響都將使煤電機組靈活性改造的長遠作用受限,甚至?xí)Ц唠娏ο到y(tǒng)的總體供電成本,不利于電力系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型。 本+文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com
國網(wǎng)能源研究院有限公司副院長蔣莉萍在此前接受采訪時也曾提到,煤電靈活性改造之后機組長期運行在設(shè)計工況之外,機組能效降低,煤耗率上升,同時頻繁啟停造成的機械損傷加大,技改投入的成本是巨大的。 內(nèi).容.來.自:中`國*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com
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同時,中國要在2060年前實現(xiàn)碳中和,必然要在電力體系中發(fā)展高比例的可再生能源,這就需要控制煤電的裝機規(guī)模,并隨著可再生能源、電網(wǎng)、儲能技術(shù)的發(fā)展而逐步在電力行業(yè)中淘汰煤電。當(dāng)下,中國以煤電為主的電力系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)能力嚴重不足,無法適應(yīng)未來可再生能源裝機占比逐年上升的趨勢,限制了可再生能源的出力。從中長期來看,由于煤電的靈活性在技術(shù)、成本投入和環(huán)境影響等方面存在局限性,繼續(xù)增加煤電裝機將會使電力系統(tǒng)的靈活性和調(diào)節(jié)能力進一步惡化,不利于高比例可再生能源的消納,也不利于中國在2060年前實現(xiàn)碳中和的減排目標(biāo)。
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● 煤電產(chǎn)業(yè)應(yīng)為中長期的能源低碳轉(zhuǎn)型需求做出調(diào)整
提升電力系統(tǒng)的靈活性和調(diào)節(jié)能力并非只有煤電靈活性改造一條出路。電力發(fā)展“十四五”規(guī)劃應(yīng)該在系統(tǒng)規(guī)劃層面,協(xié)調(diào)優(yōu)化“源-網(wǎng)-荷-儲”各類型靈活性資源,充分挖掘現(xiàn)有靈活性資源的潛力,包括增加儲能設(shè)施、提高現(xiàn)有輸電通道的利用率,并通過電價引導(dǎo)電力需求側(cè)的負荷特性,實現(xiàn)更好的用戶側(cè)靈活性調(diào)節(jié)和“削峰填谷”效果,有效支撐可再生能源大規(guī)模開發(fā)利用,促進“源-網(wǎng)-荷-儲”深度互動,保障能源生產(chǎn)、傳輸、消費的高效可靠,提升電網(wǎng)運行水平,從而創(chuàng)建一個有利于中長期可再生能源發(fā)展的、高靈活性的電力系統(tǒng)。 內(nèi).容.來.自:中`國`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com
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“十四五”是決定2030年碳排放達峰和50%非化石能源發(fā)電量占比目標(biāo)能否實現(xiàn)的關(guān)鍵時期。在未來五年,煤電產(chǎn)業(yè)應(yīng)及時做出調(diào)整,嚴格控制新增煤電裝機規(guī)模,充分發(fā)揮現(xiàn)有存量煤電機組的靈活性潛力。在對現(xiàn)有煤電機組進行必要的靈活性改造的同時,降低煤電在電力系統(tǒng)中的裝機比例,為未來高比例的可再生能源的電力體系奠定基礎(chǔ),支持中國中長期的能源低碳轉(zhuǎn)型進程和應(yīng)對氣候變化的努力。
10月22日,國際環(huán)保組織綠色和平與袁家海教授研究團隊發(fā)布了有關(guān)中國低碳能源轉(zhuǎn)型的最新研究成果《中國電力系統(tǒng)靈活性的多元提升路徑研究》(以下簡稱《報告》)?!秷蟾妗分赋?,當(dāng)前中國以煤電為主的電力系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)能力欠缺、電網(wǎng)調(diào)度運行方式較為僵化,已成為高比例可再生能源并網(wǎng)消納的掣肘。為實現(xiàn)2030年碳達峰和2060年碳中和的國家承諾,需要從規(guī)劃和機制的更高層面對電力系統(tǒng)的多種靈活性資源進行調(diào)配,從根本上解決可再生能源發(fā)展和電力系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)能力不匹配的問題。
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電力系統(tǒng)靈活性不足制約可再生能源發(fā)展,已經(jīng)成為亟待解決的現(xiàn)實問題?!秷蟾妗费芯繄F隊計算發(fā)現(xiàn),2016至2018年間,中國棄風(fēng)棄光電量共計1389億千瓦時,相當(dāng)于3000萬千瓦煤電廠一年的發(fā)電量,對應(yīng)約350億元燃煤成本和4000萬噸二氧化碳排放。即使全額保障性收購等強制性政策的實施使棄風(fēng)棄光總量較之前有明顯改善,2019年的棄風(fēng)棄光總量仍高達215億千瓦時,相當(dāng)于450萬千瓦煤電廠一年的發(fā)電量,對應(yīng)約50億元燃煤成本和600萬噸二氧化碳排放。要解決棄風(fēng)限電和可再生能源消納難題,對電力系統(tǒng)做全面的靈活性改造已迫在眉睫。 本+文`內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com