我國可再生能源的戰(zhàn)略使命與實現(xiàn)路徑
何勇健
（國家電力投資集團(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，我國加快推進(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，裝機規(guī)模由2012年風(fēng)電6083萬千瓦、光伏發(fā)電328萬千瓦提升至目前風(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。隨著我國新能源補貼逐漸退坡和電力市場化改革不斷深入，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)合理的價格機制，實現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展，已成為“十四五”及中長期能源發(fā)展規(guī)劃應(yīng)重點研究解決的戰(zhàn)略問題。
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《能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略(2016～2030)》明確提出，到2030年，能源消費總量控制在60億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以內(nèi)，非化石能源占能源消費總量比重達(dá)到20%左右；到2050年，能源消費總量基本穩(wěn)定，非化石能源占比超過一半。為實現(xiàn)以上能源革命的戰(zhàn)略目標(biāo)，未來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)前我國中東部水電資源基本開發(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，水電增長空間有限。而我國核電發(fā)展受政策影響和空間布局限制，在不啟動發(fā)展內(nèi)陸核電的情況下，廠址資源非常稀缺，核電發(fā)展空間也相對有限。因此，要加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，實現(xiàn)我國非化石能源消費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，我國可再生能源開發(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)展實現(xiàn)“孔雀東南飛”，增長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)濟環(huán)?？砷_發(fā)容量僅在10億千瓦左右，存在天花板上限，難以保障長遠(yuǎn)能源需求。因此，未來我國可再生能源發(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。這是由我國能源資源稟賦和消費特征決定的必然趨勢，也是我國可再生能源大規(guī)模發(fā)展必須破解的難題。
從發(fā)展模式上看，當(dāng)前及未來一段時期，集中規(guī)?；_發(fā)與分散分布式開發(fā)并舉將成為風(fēng)、光等可再生能源開發(fā)的主流。在“三北”等風(fēng)能、太陽能資源富集地區(qū)，可再生能源與火電、水電打捆大規(guī)?；鼗_發(fā)，外送至負(fù)荷中心，實現(xiàn)受端平價或競價上網(wǎng)，將成為未來電力增長的主要模式。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性、間歇性、能量密度低等特點，加上我國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、光伏裝機合計不到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)棄光問題，隨著我國風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機不斷增長，此問題還將會愈演愈烈，矛盾會加倍放大，若解決不好，用可再生能源替代化石能源將成為一句空話，會直接影響我國能源低碳轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的實現(xiàn)。因此，我國可再生能源大規(guī)模開發(fā)利用必須因時因地制宜，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，可解決可再生能源近中期發(fā)展問題
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)有強大的調(diào)峰能力，而這恰好是當(dāng)前我國電力系統(tǒng)存在的較大短板。未來一段時間內(nèi)，在大規(guī)模儲能技術(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，擴大可再生能源消納空間，推動其大規(guī)?？沙掷m(xù)發(fā)展。主要有以下應(yīng)對措施：
其一，補強電力系統(tǒng)調(diào)峰短板。一方面可加快優(yōu)質(zhì)調(diào)峰機組建設(shè)和改造，對既有煤電機組進(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)展對電力系統(tǒng)的要求。我國火電機組的平均投產(chǎn)年齡僅10～15歲左右，美國已達(dá)40歲，通過對我國現(xiàn)有火電機組靈活性改造，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，實現(xiàn)新（風(fēng)光電）、老（火電）機組的平穩(wěn)更替過渡。火電與風(fēng)光電的調(diào)峰互補特性，決定了兩者不是競爭關(guān)系，而是長期合作關(guān)系。我國現(xiàn)有超過10億千瓦的火電，將是未來可再生能源大規(guī)模發(fā)展的堅強后盾和支撐。
另一方面可優(yōu)先利用好存量跨省區(qū)輸電通道，適時建設(shè)新輸電通道，發(fā)揮好省間互濟的調(diào)節(jié)作用。我國現(xiàn)有輸電通道的年利用小時僅4500小時左右，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)實施水風(fēng)光熱儲多能互補發(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)電項目，協(xié)同推進(jìn)水風(fēng)光互補發(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、儲能的互補調(diào)節(jié)能力，結(jié)合跨省區(qū)通道規(guī)劃建設(shè)，實現(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)?？赏茝V電采暖、工業(yè)電鍋爐、電動汽車、電排灌等電能替代應(yīng)用，通過錯峰用電，擴大可再生能源消納空間?？杉訌姛?、電、冷、氣等能源耦合集成和互補利用，建立容納高比例可再生能源的發(fā)輸儲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)揮氫能清潔高效儲能優(yōu)勢，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)略問題
未來更長遠(yuǎn)時期，當(dāng)全國非水可再生能源裝機達(dá)到15億～20億千瓦以上時，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，即使全國煤電機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)峰儲能方式，以打破對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的依賴。隨著科技進(jìn)步和成本大幅下降，以氫能及其他儲能方式為介質(zhì)和紐帶，可將可再生能源與能源消費終端有效連接起來，保障可再生能源實現(xiàn)平穩(wěn)可持續(xù)大規(guī)模開發(fā)利用，讓清潔能源覆蓋社會生產(chǎn)和生活各個方面。
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能載體的雙重角色，是實現(xiàn)可再生能源大規(guī)?？缂竟?jié)儲存、運輸?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發(fā)及技術(shù)進(jìn)步帶來的成本大幅下降，為清潔能源制氫提供了經(jīng)濟可行性（目前我國部分風(fēng)電基地電價已下降至0.25元/千瓦時左右）。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)定及長距離輸送問題。
在用能負(fù)荷集中區(qū)，可利用遠(yuǎn)方輸送來的可再生能源電解制氫，也可直接利用遠(yuǎn)方儲運過來的氫能，滿足當(dāng)?shù)赜媚苄枨?。氫能有廣闊的應(yīng)用場景，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)定和低能量密度問題。
通過構(gòu)建電-氫能源系統(tǒng)，可成功實現(xiàn)傳統(tǒng)能源系統(tǒng)在供給側(cè)和消費側(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、系統(tǒng)模式轉(zhuǎn)型方面均具有可行性。
其二，探索其他儲能方式與可再生能源結(jié)合應(yīng)用。當(dāng)前各類儲能方式蓬勃發(fā)展，未來大規(guī)模儲能商業(yè)化問題的解決將為能源領(lǐng)域帶來革命性變化。但當(dāng)前時期，儲能技術(shù)尚不支持大規(guī)模應(yīng)用，可在中東部等電力峰谷價差大的區(qū)域，研究布局用戶側(cè)儲能與分布式能源結(jié)合應(yīng)用，作為系統(tǒng)調(diào)峰的補充手段；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)儲能結(jié)合發(fā)展，為未來大規(guī)模應(yīng)用夯實基礎(chǔ)。
三、公平高效的市場機制是可再生能源健康發(fā)展的根本保障
要實現(xiàn)以上可再生能源發(fā)展和電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型目標(biāo)，必須堅定推進(jìn)能源價格改革，不斷完善電力市場，充分發(fā)揮市場配置資源的決定性作用。只有通過市場價格信號的引導(dǎo)和市場機制的調(diào)節(jié)，才能有效化解各類市場主體的利益矛盾，為可再生能源發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境。
其一，構(gòu)建中長期、現(xiàn)貨、期貨等電力交易細(xì)分市場，完善調(diào)峰、調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)價格，合理補償電力調(diào)峰成本，激發(fā)煤電等常規(guī)電源參與調(diào)峰的積極性，推動火、水、風(fēng)、光、核等各種電源通過市場發(fā)現(xiàn)其比較優(yōu)勢和應(yīng)有的價值，獲得合理收益，這樣才能使各類電源及儲能方式各展所長、各盡其能、實現(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)同交易消納機制，用市場機制化解能源送、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，通過各省區(qū)合縱與連橫，構(gòu)建可再生能源發(fā)展全國一盤棋格局。
其三，探索可再生能源多種交易方式，研究實施競爭買斷跨省區(qū)輸電權(quán)、優(yōu)先發(fā)電權(quán)等機制，在更大范圍優(yōu)化配置資源，實現(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，國家盡快落實可再生能源配額、綠證及交易等制度，將低碳轉(zhuǎn)型的責(zé)任及激勵對象從發(fā)電側(cè)轉(zhuǎn)向電網(wǎng)和消費側(cè)，助力實現(xiàn)全社會的低碳轉(zhuǎn)型。
綜上，為落實我國“四個革命、一個合作”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，系統(tǒng)規(guī)劃解決好可再生能源大發(fā)展帶來的大規(guī)模調(diào)峰、輸送和消納等挑戰(zhàn)，才能保障我國能源清潔低碳轉(zhuǎn)型之路順利實施。
原文首發(fā)于《電力決策與輿情參考》2020年1月3日第1、2期
