鄭?
根據(jù) Lazard 2019年的年度報(bào)告 (LCOE 13.0)，過去十年（2009—2019）間，全球陸上風(fēng)電平均發(fā)電成本降低至41美元/MWH，下降了70%；光伏發(fā)電成本降低至40美元/MWH，下降了89%，均已低于傳統(tǒng)化石能源的發(fā)電成本。這讓我們對清潔電力的未來充滿信心。
隨著新能源發(fā)電成本的降低，各個(gè)國家和地區(qū)都進(jìn)行了探索性實(shí)踐。近年來，我國也在清潔能源消納方面進(jìn)行了一系列有益的探索與嘗試。例如，青海省連續(xù)三年（2017—2019）試驗(yàn)全清潔能源供電，分別實(shí)現(xiàn)了連續(xù)7天、9天和15天全清潔能源供電。
但在成本下降加上補(bǔ)貼的刺激之下，新能源快速發(fā)展，長遠(yuǎn)的電力消納并不能由個(gè)別地區(qū)的全清潔能源供電試驗(yàn)解決，“棄風(fēng)”“棄光”仍然不容忽視。
造成這種現(xiàn)象的直接原因是，新能源發(fā)電的市場建設(shè)將關(guān)注點(diǎn)集中于發(fā)電側(cè)，把發(fā)電成本優(yōu)勢當(dāng)成了競爭優(yōu)勢，而忽略了消納成本。更深層原因在于，我國大部分地區(qū)電力系統(tǒng)靈活性不足，無法適應(yīng)高比例的清潔能源裝機(jī)，配套消納機(jī)制和市場建設(shè)還不健全。隨著新能源裝機(jī)規(guī)?？焖僭黾?，電力系統(tǒng)消納新能源電力的成本也逐漸增加，這將制約我國能源低碳轉(zhuǎn)型的進(jìn)程。
在成熟的電力市場中，高比例新能源電力的系統(tǒng)性成本表現(xiàn)為批發(fā)電價(jià)與零售電價(jià)之間差距的擴(kuò)大。據(jù)美國能源情報(bào)署(EIA)最新的電力年報(bào)統(tǒng)計(jì)，全美主要發(fā)電企業(yè)的發(fā)電成本僅占其總支出的44%，而輸配電及維護(hù)等支出占了相當(dāng)比例，而且還在逐年上升。芝加哥大學(xué)能源與環(huán)境政策研究所（EPIC）最新的工作論文發(fā)現(xiàn)，美國29個(gè)州（及華盛頓特區(qū)）實(shí)施可再生能源配額制 (Renewable Portfolio Standard，RPS) 5年后，可再生能源發(fā)電比例提高了1.8%，而零售電價(jià)提高了11%；實(shí)施7年后，發(fā)電比例提高了4.2%，而零售電價(jià)提高了17%。這是由于新能源發(fā)電成本主要為固定成本，邊際成本很小，隨著新能源發(fā)電比例的提高，一方面批發(fā)電價(jià)逐漸走低，另一方面，新能源消納成本通過零售電價(jià)轉(zhuǎn)嫁給了最終消費(fèi)者。
“還原電力商品屬性，形成主要由市場決定能源價(jià)格的機(jī)制”是本輪電力體制改革的主要目標(biāo)。讓電力回歸商品屬性要求我們從商品的角度認(rèn)識不同發(fā)電技術(shù)之間的異質(zhì)性，從而完善與新能源相關(guān)的成本疏導(dǎo)和分?jǐn)倷C(jī)制。
被“忽略”的電網(wǎng)級成本
按照系統(tǒng)的層級，我們可以把電力供應(yīng)的成本分為發(fā)電廠級成本、電網(wǎng)級成本和社會成本三類。電廠級成本包括用于建造電廠的各項(xiàng)投入以及運(yùn)維成本，即日常核算的度電成本（LCOE）。電網(wǎng)級成本包括發(fā)電廠在擴(kuò)建、加固或連接電網(wǎng)方面對系統(tǒng)施加的成本，以及當(dāng)某些技術(shù)（通常是風(fēng)能和太陽能光伏）的輸出不確定或顯示間歇性時(shí)，維持旋轉(zhuǎn)儲備或額外可調(diào)度容量的成本。社會成本相當(dāng)廣泛，它包括可能影響電力系統(tǒng)以外個(gè)人和社會福利的各種成本（或收益），包括但不限于對空氣污染、氣候變化、土地使用或資源消耗的影響，以及對能源和電力供應(yīng)安全、就業(yè)和區(qū)域凝聚力或創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響。
其中，對電網(wǎng)級成本進(jìn)行分解與評估，設(shè)計(jì)合理的新能源消納目標(biāo)，建立新能源友好性的電力市場，對推動我國的能源轉(zhuǎn)型有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。以下，我們進(jìn)一步討論新能源發(fā)電的間歇性、波動性及對區(qū)位選擇的限制產(chǎn)生的電網(wǎng)級成本。
（1）使用成本（profile cost）
使用成本是指由于新能源技術(shù)（通常是風(fēng)能和太陽能光伏）的輸出不確定或顯示間歇性時(shí)，維持旋轉(zhuǎn)儲備或額外可調(diào)度容量的成本。由于新能源的邊際成本優(yōu)勢，優(yōu)先上網(wǎng)，需求負(fù)荷曲線與新能源供電曲線之間產(chǎn)生了“剩余需求負(fù)荷”（residual load），即除去風(fēng)光發(fā)電外，剩余發(fā)電組合所需承擔(dān)的電力需求量。由于需求負(fù)荷是變動的，風(fēng)電和光伏等新能源發(fā)電具有間歇性，這就要求常規(guī)電廠靈活運(yùn)行來跟蹤負(fù)荷（load following）。常規(guī)電源電廠為適應(yīng)間歇性可再生能源發(fā)電靈活運(yùn)行（運(yùn)行小時(shí)數(shù)下降）而引起的能源轉(zhuǎn)換效率降低，使電力系統(tǒng)產(chǎn)生了額外的成本。
（2）平衡成本（balancing costs）
風(fēng)電和光伏等新能源發(fā)電技術(shù)還具有波動性和隨機(jī)性特點(diǎn)，難以準(zhǔn)確預(yù)測和評估。平衡成本指的是由于新能源發(fā)電的不確定性和預(yù)測誤差導(dǎo)致的成本。一方面，由于新能源發(fā)電的不確定性和預(yù)測誤差，為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全，需要相應(yīng)增加旋轉(zhuǎn)備用電源；另一方面，新能源發(fā)電量的不確定性也可能導(dǎo)致常規(guī)發(fā)電廠的爬坡和循環(huán)增加，使常規(guī)電廠調(diào)度效率低下，從而增加系統(tǒng)成本。
（3）電網(wǎng)相關(guān)成本（grid-related costs）
電網(wǎng)相關(guān)成本指的是由于新能源電源區(qū)位限制產(chǎn)生的輸配電成本（transition and distribution costs）和并網(wǎng)成本（connection costs）。由于發(fā)電廠的位置限制，新能源發(fā)電對輸配電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和完善提出更高要求。電網(wǎng)成本反映了由新能源發(fā)電并網(wǎng)帶來的成本。雖然各類發(fā)電廠（包括新能源發(fā)電廠和常規(guī)電廠）都有一些選址限制，但風(fēng)電和光伏發(fā)電受資源稟賦約束更強(qiáng)，其電廠位置受到當(dāng)?shù)刈匀粭l件的限制更多。如果想要實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電并網(wǎng)，一般需要修建新的輸電線路或增加現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施（電網(wǎng)加固）的容量，以便將電力從生產(chǎn)中心輸送到負(fù)荷地點(diǎn)。其中，遠(yuǎn)程資源例如分布式光伏發(fā)電和海上風(fēng)電需要對配電網(wǎng)進(jìn)行更大的投資，其并網(wǎng)成本也可能很高。
電能量在物理上是同質(zhì)的，與發(fā)電技術(shù)無關(guān)，但從電力系統(tǒng)（市場）角度，不同發(fā)電技術(shù)的特性決定了其對電力系統(tǒng)其他部分的影響，即發(fā)電技術(shù)的外部性，也決定了其最終的社會經(jīng)濟(jì)價(jià)值。外部性指的是某一行為（生產(chǎn)或消費(fèi)等）對經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)其它部分施加的有益或有害的影響，對正外部性的不完全補(bǔ)償或?qū)ω?fù)外部性的不完全懲罰都會造成全系統(tǒng)效率的損失，這是建立電力市場的經(jīng)濟(jì)理論基礎(chǔ)。
各國在推進(jìn)新能源發(fā)電的過程中，普遍考慮到了其減少環(huán)境污染的正外部性，并通過綠色證書等市場機(jī)制對其進(jìn)行了相應(yīng)的補(bǔ)償。而新能源發(fā)電的（可預(yù)測的）周期性和（不可預(yù)測的）間歇性等屬性會對電網(wǎng)安全性、出力穩(wěn)定性及長期供給充足性帶來負(fù)外部性；此外，新能源遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的地理特性也帶來了更高的傳輸成本。目前，對于這些負(fù)外部性，在新能源裝機(jī)規(guī)劃和相關(guān)政策制定中還未得到應(yīng)有的重視。隨著我國新能源裝機(jī)比率的提升，新能源外部性施加給電力系統(tǒng)的成本必然大幅增加。
通過市場方式促進(jìn)資源優(yōu)化配置
新能源的系統(tǒng)消納成本并非是一成不變的，電源和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是影響消納成本的重要參數(shù)。合理的電源結(jié)構(gòu)與電網(wǎng)布局可以提高電力系統(tǒng)的靈活性，從而最大程度地降低新能源消納的各類成本。
第一，需要建立完善的電力市場交易體系，通過價(jià)格信號，引導(dǎo)各類電源提供系統(tǒng)靈活性支持。一方面，建立電力現(xiàn)貨市場，通過節(jié)點(diǎn)價(jià)格信號、阻塞價(jià)格信號等，對各類電源和電網(wǎng)布局進(jìn)行合理規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與新能源規(guī)劃的協(xié)同。另一方面，建立輔助服務(wù)市場，應(yīng)地制宜地推出各類交易品種，激勵(lì)各類電源提供系統(tǒng)靈活性支持。例如，對于光伏資源豐富地區(qū)，可借鑒加州的“靈活爬坡產(chǎn)品”（FRP，flexible ramping product）來應(yīng)對可再生能源出力的波動，內(nèi)化部分光伏消納成本。
第二，建立跨省跨區(qū)消納清潔能源的市場化交易機(jī)制。各地區(qū)之間存在自然資源稟賦的差異，保障清潔能源的合理外送是解決清潔能源消納、降低消納成本的關(guān)鍵。保障清潔能源跨省跨區(qū)輸送，首先要打破清潔能源消納的省間壁壘，實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)的清潔能源消納。其次，建立跨省跨區(qū)的輔助服務(wù)市場，實(shí)現(xiàn)調(diào)峰等輔助服務(wù)在更大范圍內(nèi)得以實(shí)現(xiàn)。最后，建立跨省區(qū)清潔能源綠色證書和消納量的交易機(jī)制。綠色證書交易是用市場法則實(shí)現(xiàn)交易效率提升的重要手段，可以最大限度保障清潔電力消納的靈活性。
第三，完善用電側(cè)定價(jià)機(jī)制。用能終端對實(shí)時(shí)電價(jià)不敏感時(shí)，清潔能源低邊際成本的優(yōu)勢就無法充分發(fā)揮。通過靈活的定價(jià)機(jī)制，可以使用電側(cè)對電能供需變化進(jìn)行實(shí)時(shí)反應(yīng)。另外，可以通過需求側(cè)管理對新能源發(fā)電的波動性進(jìn)行即時(shí)調(diào)整、減少負(fù)荷以增加系統(tǒng)的靈活性。
最后，政策制定者應(yīng)該認(rèn)識到“棄風(fēng)”“棄光”“棄水”等現(xiàn)象存在的意義，而不是將“三棄”單純地看作一種浪費(fèi)。事實(shí)上，考慮到清潔能源消納的系統(tǒng)成本，完全解決“三棄”問題可能會帶來更高的機(jī)會成本，應(yīng)當(dāng)允許一定程度的“三棄”現(xiàn)象的存在。
相比傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)，新能源在發(fā)電邊際成本方面具有較大優(yōu)勢，從其正的環(huán)境外部性來看，新能源發(fā)電有較大的成本與環(huán)保優(yōu)勢，但從電網(wǎng)消納角度來看，新能源電力的消納會對電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性帶來負(fù)面的的影響，從而產(chǎn)生更多的消納成本，而這一成本將隨著新能源裝機(jī)比率的提升而逐漸增加。因此，正確認(rèn)識新能源發(fā)電的正外部性，客觀評估其對電網(wǎng)造成的消納成本，對合理規(guī)劃新能源裝機(jī)、建立健康的成本分?jǐn)倷C(jī)制、促進(jìn)新能源的進(jìn)一步消納至關(guān)重要。
作者系中國人民大學(xué)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)院助理教授
