國網(wǎng)能源院新能源與統(tǒng)計(jì)研究所持續(xù)跟蹤新能源調(diào)度運(yùn)行與市場交易創(chuàng)新專題，開展了新能源調(diào)度運(yùn)行分析與優(yōu)化、新能源市場交易分析與評估、新能源政策對市場交易的影響、適應(yīng)高比例新能源接入的電力市場建設(shè)等方向研究，實(shí)現(xiàn)從理論分析到落地應(yīng)用的貫通。本專欄將圍繞新能源調(diào)度運(yùn)行和市場交易的國際經(jīng)驗(yàn)、我國實(shí)踐與成效、未來發(fā)展趨勢等，結(jié)合相關(guān)成果和研究思考與讀者進(jìn)行交流分享。
文章導(dǎo)讀：在能源轉(zhuǎn)型背景下，全球新能源發(fā)電快速發(fā)展，裝機(jī)和發(fā)電量占比持續(xù)提升，但不同國家和地區(qū)的新能源接入水平存在較大差異。本文分析了國內(nèi)外新能源發(fā)展現(xiàn)狀，構(gòu)建了電網(wǎng)新能源接入水平評價指標(biāo)體系，基于評價指標(biāo)體系對2019年中國、歐盟和美國的新能源接入水平開展對比分析，最后提出了實(shí)現(xiàn)我國高比例新能源接入目標(biāo)需要關(guān)注的幾個關(guān)鍵問題。
國內(nèi)外電網(wǎng)新能源接入水平比較
執(zhí)筆人：袁偉、王彩霞、葉小寧
國網(wǎng)能源院
新能源與統(tǒng)計(jì)研究所
1、國內(nèi)外新能源發(fā)展現(xiàn)狀
在能源轉(zhuǎn)型背景下，全球新能源發(fā)電裝機(jī)快速發(fā)展，占比大幅提升。2010—2019年，全球新能源發(fā)電裝機(jī)年均增長率為20.2%，其中風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)年均增長率分別為14.1%和35.1%。截至2019年底，全球新能源裝機(jī)達(dá)12.5億kW，占總裝機(jī)的比重由2010年的4.6%提高至2019年的16.8%，如圖1所示。其中風(fēng)電裝機(jī)6.5億kW，占總裝機(jī)的比重由2010年的3.9%提高至2019年的8.8%；太陽能發(fā)電裝機(jī)6億kW，由2010年的0.8%提高至2019年的8%。
圖1 2010-2019年全球新能源發(fā)電裝機(jī)容量及占比
全球新能源發(fā)電量不斷提高，占比持續(xù)提升。2010—2019年，全球新能源發(fā)電量年均增長率為20.5%，其中風(fēng)電、太陽能發(fā)電量年均增長率分別為16.3%和40.1%，高于風(fēng)電、太陽能裝機(jī)容量的年均增長率。2019年，全球新能源發(fā)電量為20737.07億kW·h，占總發(fā)電量的比重由2010年的1.9%提高至2019年的8.1%，如圖2所示。其中風(fēng)電發(fā)電量為13775.3億kW·h，占總發(fā)電量的比重由2010年的1.7%提高至2019年的5.4%；太陽能發(fā)電量為6961.7億kW·h，占總發(fā)電量的比重由2010年的0.2%提高至2019年的2.7%。
圖2 2010-2019年全球新能源發(fā)電量及占比
隨著能源轉(zhuǎn)型的不斷推進(jìn)，世界各主要國家和地區(qū)都制定了提高新能源占比的能源轉(zhuǎn)型發(fā)展目標(biāo)，其中中國、美國、德國、丹麥、西班牙的新能源發(fā)電規(guī)模不斷擴(kuò)大，新能源發(fā)電量占總發(fā)電量的比重不斷提高。其中歐盟新能源發(fā)電量占比從2010年的5.6%升至2019年的17.8%，高于全球平均水平；德國、丹麥新能源發(fā)電量占比達(dá)到28.3%和61.6%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球平均水平；美國從2.7%升至10.3%，高于全球平均水平；西班牙從18%升至25.8%，高于全球平均水平；中國從1.2%升至8.6%，高于全球平均水平。
2、電網(wǎng)新能源接入水平評價指標(biāo)體系
為了更好的反映一個國家或地區(qū)的新能源發(fā)展程度及電力綠色水平，服務(wù)新能源高質(zhì)量發(fā)展，本文從裝機(jī)容量、發(fā)電量等維度，分別定義了新能源滲透率、新能源接入率、電源裝機(jī)綠色水平和發(fā)電量綠色水平等4個評價指標(biāo)，構(gòu)建了電網(wǎng)新能源接入水平評價指標(biāo)體系。
新能源滲透率定義為新能源發(fā)電量與系統(tǒng)總用電量之比，該指標(biāo)越高，表示終端電力消費(fèi)中新能源發(fā)電占比越高。
新能源接入率定義為新能源裝機(jī)容量與總發(fā)電裝機(jī)容量之比，該指標(biāo)越高，表示系統(tǒng)中新能源裝機(jī)容量占的比重越大。
電源裝機(jī)綠色水平定義為新能源裝機(jī)容量與火電裝機(jī)容量之比，該指標(biāo)越高，表示系統(tǒng)中新能源裝機(jī)容量超過火電裝機(jī)容量的程度越大，反映為電源結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型程度越高。
發(fā)電量綠色水平定義為新能源發(fā)電量與火電發(fā)電量之比，該指標(biāo)越高，表示系統(tǒng)中新能源發(fā)電量超過火電發(fā)電量的程度越大，反映為系統(tǒng)發(fā)電結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型程度越高，系統(tǒng)發(fā)電清潔、低碳水平越高。
3、國內(nèi)外新能源接入水平對比分析
表1展示了2019年中國、歐盟和美國的新能源接入水平評估指標(biāo)對比情況。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可以得到以下幾個結(jié)論：
一是歐盟的新能源接入水平最高，處于世界領(lǐng)先地位。在新能源滲透率、新能源接入率、電源裝機(jī)綠色水平和發(fā)電量綠色水平等各個指標(biāo)上，歐盟均領(lǐng)先中國和美國。
二是中國的新能源接入水平整體來看與美國基本相當(dāng)，處于世界先進(jìn)水平。在新能源接入率和電源裝機(jī)綠色水平兩個指標(biāo)上，中國領(lǐng)先美國，但在新能源滲透率和發(fā)電量綠色水平兩個指標(biāo)上，美國領(lǐng)先中國。雖然美國新能源裝機(jī)容量低于中國，但美國風(fēng)光資源條件好，新能源發(fā)電量較高。中國在推動新能源裝機(jī)快速發(fā)展的同時，還有待進(jìn)一步提升新能源發(fā)電量水平。此外，受電源結(jié)構(gòu)影響，中國的火電仍處于發(fā)電的主體地位，火電發(fā)電量偏高，從而發(fā)電量綠色水平偏低。
表1 2019年中國、歐盟和美國新能源
接入水平評估指標(biāo)對比
4、實(shí)現(xiàn)高比例新能源接入需要關(guān)注的關(guān)鍵問題
從國內(nèi)外新能源接入水平評估指標(biāo)對比情況看，我國新能源接入整體處于世界先進(jìn)水平，但距離實(shí)現(xiàn)高比例新能源接入目標(biāo)仍有較大差距。隨著風(fēng)光發(fā)電平價時代的到來，我國新能源發(fā)展規(guī)模將進(jìn)一步增加，為了實(shí)現(xiàn)高比例新能源接入目標(biāo)，更好的服務(wù)新能源發(fā)展和消納利用，需要關(guān)注以下關(guān)鍵問題。
一是討論新能源發(fā)電平價問題時，不僅要關(guān)注新能源自身發(fā)電成本的下降，還要關(guān)注新能源并網(wǎng)的系統(tǒng)性成本。通常為了提高新能源發(fā)電量，電力系統(tǒng)往往需要進(jìn)行火電機(jī)組靈活性改造以提高火電靈活調(diào)節(jié)能力、需要進(jìn)行電網(wǎng)改建擴(kuò)建以提高大電網(wǎng)配置資源的能力、需要投資建設(shè)抽水蓄能和電化學(xué)儲能等靈活性資源，所有這些手段都會增加新能源并網(wǎng)的系統(tǒng)性成本。
二是需要結(jié)合電力系統(tǒng)特點(diǎn)和新能源發(fā)展規(guī)模，科學(xué)定位不同類型電源作用，統(tǒng)籌新能源發(fā)展和靈活性資源配置規(guī)模，制定新能源合理利用率，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)電效率整體最優(yōu)。我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展地區(qū)差異性大，各地電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電源結(jié)構(gòu)、負(fù)荷特性等差異較大，在大力發(fā)展新能源時，應(yīng)該立足于各地的具體情況制定新能源合理利用率，有序發(fā)展建設(shè)系統(tǒng)靈活性資源，加快煤電轉(zhuǎn)型升級，通過考慮經(jīng)濟(jì)性科學(xué)合理發(fā)揮各類電源技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，推動電力安全、經(jīng)濟(jì)、綠色、高效發(fā)展，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)電效率整體最優(yōu)。
三是如何使新能源更好的融入市場環(huán)境，通過市場機(jī)制促進(jìn)新能源發(fā)展和消納。電力市場實(shí)際是邊際成本的競爭，新能源由于其發(fā)電邊際成本低，在市場競爭中具有絕對優(yōu)勢，新能源參與市場可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)先發(fā)電。我國電力市場建設(shè)正不斷加快，未來應(yīng)該探索適合我國國情的電力市場設(shè)計(jì)方案，逐步建立日內(nèi)實(shí)時市場，將市場交易時間不斷移向?qū)崟r。
專家介紹
袁偉，博士，國網(wǎng)能源院新能源與統(tǒng)計(jì)研究所研究員。長期從事新能源調(diào)度運(yùn)行分析、新能源消納能力計(jì)算、國內(nèi)外新能源電力市場機(jī)制、儲能在電網(wǎng)中的應(yīng)用模式與機(jī)制等領(lǐng)域的研究工作。作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或子課題負(fù)責(zé)人參與了多項(xiàng)國家能源局、國家電網(wǎng)公司等單位委托的重大科研項(xiàng)目。編寫出版《中國新能源發(fā)電分析報告》《國內(nèi)外能源與電力發(fā)展?fàn)顩r分析報告》等多部著作；獲得國網(wǎng)能源研究院有限公司科技進(jìn)步獎和國家電網(wǎng)公司軟科學(xué)成果獎多次。
王彩霞，博士，國網(wǎng)能源院新能源與統(tǒng)計(jì)研究所專家。長期從事新能源政策與電力市場機(jī)制設(shè)計(jì)、高比例新能源電力系統(tǒng)運(yùn)行分析、儲能在電網(wǎng)中應(yīng)用等研究。獲國家能源局能源軟科學(xué)研究優(yōu)秀成果獎、北京市科技進(jìn)步獎、國家電網(wǎng)公司科技進(jìn)步獎、國家電網(wǎng)公司管理咨詢優(yōu)秀成果特別獎、國網(wǎng)能源院科技進(jìn)步特等獎等獎項(xiàng)40余項(xiàng)。在期刊雜志上發(fā)表研究論文近50篇，獲得發(fā)明專利授權(quán)7項(xiàng)，出版著作20余部。
葉小寧，博士，國網(wǎng)能源院新能源與統(tǒng)計(jì)研究所研究員。主要從事能源電力發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃、新能源發(fā)展規(guī)劃、并網(wǎng)消納及政策等領(lǐng)域的研究工作。承擔(dān)了多項(xiàng)國家能源局、國家電網(wǎng)公司等單位委托的重大科研項(xiàng)目。編寫出版《中國新能源發(fā)電分析報告》、《國內(nèi)外能源與電力發(fā)展?fàn)顩r分析報告》等；獲得國家電網(wǎng)公司軟科學(xué)成果獎多次。
團(tuán)隊(duì)簡介：國網(wǎng)能源院新能源與統(tǒng)計(jì)研究所專注新能源、分布式電源、儲能和農(nóng)村能源的政策管理、規(guī)劃運(yùn)營和市場機(jī)制研究，以及國際能源電力信息統(tǒng)計(jì)分析，撰寫材料經(jīng)國家電網(wǎng)有限公司上報多次獲得中央領(lǐng)導(dǎo)重要批示，長期支撐國家政府部門和國家電網(wǎng)有限公司決策，多次獲得國家發(fā)改委和國家能源局發(fā)來的感謝信。
新能源所高質(zhì)量完成了國家發(fā)改委委托的《清潔能源多發(fā)滿發(fā)研究》《分布式能源發(fā)展和利用研究》《電網(wǎng)側(cè)儲能關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究》等近百項(xiàng)重大課題研究任務(wù)，配合制定了《關(guān)于改善電力運(yùn)行調(diào)節(jié)促進(jìn)清潔能源多發(fā)滿發(fā)的指導(dǎo)意見》《關(guān)于建立健全可再生能源電力消納保障機(jī)制的通知》等多份政策文件，出版《中國新能源發(fā)電分析報告》《中國分布式電源和微電網(wǎng)發(fā)展前景及實(shí)現(xiàn)路徑》《重塑電力市場-低碳電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型過程中的市場設(shè)計(jì)與監(jiān)管》《世界能源與電力發(fā)展?fàn)顩r分析》等著作二十余部。
新能源所三十余次獲得北京市科學(xué)技術(shù)獎、國家能源局軟科學(xué)研究優(yōu)秀成果獎、中國管理科學(xué)學(xué)會管理科學(xué)獎、中國能源研究會學(xué)術(shù)創(chuàng)新獎等省部級獎項(xiàng)。多次獲評國家電網(wǎng)有限公司先進(jìn)班組、營銷工作先進(jìn)集體等集體榮譽(yù)，多人次獲評國家電網(wǎng)有限公司發(fā)展工作先進(jìn)個人等稱號。
