中國儲能網(wǎng)訊：隨著生態(tài)環(huán)境和氣候變化形勢日益嚴峻，以優(yōu)先發(fā)展可再生能源為特征的能源革命已成為必然趨勢。德國、美國等國家均提出到2050年可再生能源滿足80%以上電力需求的發(fā)展目標?？梢灶A(yù)見，風(fēng)電、太陽能發(fā)電等新能源將逐漸由傳統(tǒng)意義的補充能源轉(zhuǎn)變?yōu)樘娲茉?、主力能源?
能源革命必然會促使現(xiàn)有能源發(fā)展思維、體制機制、技術(shù)路線發(fā)生質(zhì)變，在此過程中難免伴隨爭議和問題，新能源的發(fā)展道路也將漫長曲折。面對機遇和挑戰(zhàn)，應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一認識，堅定不移發(fā)展新能源，積極主動推進能源生產(chǎn)和消費革命。
推動能源革命
要求明確新能源發(fā)展的戰(zhàn)略地位
推動能源生產(chǎn)和消費革命的核心是調(diào)整結(jié)構(gòu)，用清潔安全高效的能源生產(chǎn)方式淘汰落后、高污染的能源生產(chǎn)方式，讓節(jié)能環(huán)保的用能方式替代粗放、不合理的用能方式。
我國能源結(jié)構(gòu)中化石能源比重偏高，同時化石能源開發(fā)需要消耗大量的水資源，而我國人均水資源占有量僅為世界平均水平的1/4，在西部煤炭富集的地區(qū)水資源尤其匱乏。環(huán)境資源條件決定了我國大規(guī)模開發(fā)化石能源不具有可持續(xù)性。大力發(fā)展新能源和可再生能源將是推動我國能源生產(chǎn)和消費革命、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、構(gòu)建安全經(jīng)濟清潔現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系必須長期堅持的能源發(fā)展戰(zhàn)略之一。
習(xí)近平總書記在中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會議上提出“著力發(fā)展非煤能源，形成煤、油、氣、核、新能源、可再生能源多輪驅(qū)動的能源供應(yīng)體系”，明確了發(fā)展清潔能源將是調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的主攻方向。新能源將不再是傳統(tǒng)意義上的補充能源，將逐漸替代化石能源成為主要的能源品種，在能源結(jié)構(gòu)中的比重將越來越高，在保障我國能源供應(yīng)安全中的作用將越來越大。
推動能源革命
必須變革傳統(tǒng)能源規(guī)劃方法
風(fēng)電、光伏等新能源運行特性迥異于常規(guī)的水、火電。大規(guī)模的新能源接入必然會對電力系統(tǒng)的規(guī)劃方法、運行方式產(chǎn)生根本影響。為適應(yīng)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，需要改變規(guī)劃理念和方法。
第一，大規(guī)模新能源具備滿足部分電力基荷運行條件。
傳統(tǒng)概念中風(fēng)電、光伏等新能源屬于“間歇性能源”，即存在發(fā)電出力接近零的可能性。然而對于大規(guī)模的風(fēng)電場群，用“間歇性”來描述其出力特性并不準確。
隨著風(fēng)電場群集聚規(guī)模的增大，風(fēng)電功率的波動特性呈現(xiàn)較明顯的平緩特性。風(fēng)電場之間相隔距離越大，風(fēng)電出力特性的關(guān)聯(lián)度越低。隨著風(fēng)電場增多，地域分布變廣，氣象條件變化在地域分布上的多樣性、不同步使得風(fēng)電場之間的出力具有自然的互補性。風(fēng)電裝機規(guī)模越大，風(fēng)電場群的總體出力極大或極小的概率越低。同時，光伏與風(fēng)電的出力特性也具有一定的互補性。如果大規(guī)模的風(fēng)、光等新能源作為一個整體來看，其所發(fā)電力在電力供應(yīng)中將占據(jù)相當(dāng)一部分的基荷，其容量替代效應(yīng)是不可忽略的。
英國牛津大學(xué)學(xué)者根據(jù)英格蘭和威爾士境內(nèi)66個測風(fēng)點1970年-2003年的測風(fēng)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，超過90%的地區(qū)風(fēng)速同時小于風(fēng)機切入風(fēng)速（4m/s）的概率折算為時間每年不到1小時。美國斯坦福大學(xué)學(xué)者分析了美國中西部19個測風(fēng)點歷史風(fēng)速得出，1個、7個和19個風(fēng)電場聯(lián)合運行的總體保證出力系數(shù)分別為0%、4%和11%。并且若考慮風(fēng)機在風(fēng)速偏小月份檢修，其余正常運行月份的保證出力系數(shù)能達到15%。理論上，出力特性相關(guān)度低的風(fēng)電、太陽能發(fā)電等新能源裝機越多，其整體的保證出力系數(shù)越高。
第二，新能源應(yīng)合理參與電力平衡，替代常規(guī)能源。
我國現(xiàn)行的電力規(guī)劃體系以煤電、水電為基礎(chǔ)，而風(fēng)電、光伏等新能源往往只參加電量平衡而不參加電力平衡（或參加平衡容量可忽略），即不考慮新能源在保障電力負荷供應(yīng)中的容量貢獻。
如此，無論新能源發(fā)展規(guī)模如何，都不會影響常規(guī)電源的規(guī)劃建設(shè)空間。而不考慮新能源的容量貢獻，將造成系統(tǒng)實際備用率偏高，常規(guī)電源投資浪費。由于只參與電量平衡，新能源裝機越多，發(fā)電裝機總體利用小時數(shù)越低，造成新能源和常規(guī)電源的經(jīng)濟效益都受到影響。
風(fēng)電、光伏存在負荷高峰時刻出力接近零的可能性，而火電機組同樣具有高峰負荷時段強迫（非計劃）停運的概率（根據(jù)1995年-2011年數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國60萬千瓦及以上火電機組平均強迫停運率3.05%），停運時間往往持續(xù)數(shù)周，而且機組也有計劃檢修停運要求，因此不能認為火電就是100%穩(wěn)定出力的電源。事實上，電力系統(tǒng)預(yù)留的旋轉(zhuǎn)備用已考慮了火電的強迫停運率。
美國研究機構(gòu)按可再生能源滿足80%以上的電力需求規(guī)劃目標進行仿真研究，表明風(fēng)電、光伏等新能源滿足部分電力負荷容量需求是安全可靠的。
為切實推進能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，應(yīng)結(jié)合我國新能源資源特點進一步開展深入研究，合理確定其在電力平衡中的容量貢獻。
第三，統(tǒng)籌新能源規(guī)劃與常規(guī)能源、電網(wǎng)規(guī)劃，優(yōu)化能源系統(tǒng)。
從供應(yīng)可靠性、環(huán)境友好性、經(jīng)濟性和靈活調(diào)節(jié)能力等方面看，每一個能源品種都有優(yōu)缺點，不存在各方面都最優(yōu)的能源品種。而最優(yōu)的能源系統(tǒng)構(gòu)成必然要求各能源品種的科學(xué)配比和合理的布局，各類電源優(yōu)勢互補，從而達到安全、經(jīng)濟、環(huán)保。
電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)是新能源電力消納和參與電力供需平衡的基礎(chǔ)。例如，德國在制定可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略之初就非常重視風(fēng)電等新能源與電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃，終使集中在北部的風(fēng)電和集中在南部的光伏電站能夠出力互補，并將電力順利輸送到國內(nèi)負荷中心及周邊國家。
能源規(guī)劃應(yīng)考慮技術(shù)發(fā)展和技術(shù)進步，充分考慮新能源未來在能源體系中地位和作用。隨著風(fēng)機、光伏電池制造成本的逐步降低，以及化石能源資源環(huán)境稅費政策的進一步制定完善，未來風(fēng)電、光伏很有可能在無補貼時發(fā)電成本低于化石能源。新能源將成為能源結(jié)構(gòu)中兼具環(huán)保優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢的重要組成部分。同時，低風(fēng)速風(fēng)機和海上風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展將使得資源條件不再成為負荷中心附近布局風(fēng)電的制約因素。
推動能源革命
需完善新能源運行機制
第一，提高風(fēng)電功率預(yù)測和跨省跨區(qū)電網(wǎng)調(diào)度水平。
美國明尼蘇達州的研究結(jié)果表明，區(qū)域電網(wǎng)間的協(xié)作可使可再生能源在較大范圍內(nèi)消納，將4個調(diào)度平衡區(qū)域整合為1個平衡區(qū)域，可削減50%的調(diào)頻服務(wù)需求。德國從2007年到2010年逐步實現(xiàn)全國4個控制區(qū)域從各自平衡轉(zhuǎn)為統(tǒng)一平衡，使總體的風(fēng)電功率預(yù)測誤差降低了20%以上，相應(yīng)降低了系統(tǒng)備用容量。
新能源出力的隨機性要求電網(wǎng)運行方式頻繁變化，電力交換量增大，這將對電網(wǎng)調(diào)度水平提出更高的要求，需加強各級調(diào)度和跨省跨區(qū)調(diào)度之間的協(xié)同配合能力。
目前，我國調(diào)度運行已一定程度將風(fēng)電納入電力平衡考慮。風(fēng)電等新能源裝機規(guī)模越大，其總體出力特性越平緩，因此不宜將新能源電力在小范圍內(nèi)各自平衡。為了發(fā)揮新能源替代常規(guī)火電的容量效益，需充分利用電網(wǎng)互聯(lián)相互支援的能力，實現(xiàn)電力余缺互濟。
第二，加強和創(chuàng)新電力需求側(cè)管理。
電力需求側(cè)管理和需求側(cè)響應(yīng)是提高新能源接納能力的有效手段，應(yīng)充分運用市場機制引導(dǎo)用戶調(diào)整用電方式，適應(yīng)大規(guī)模新能源接入對電力系統(tǒng)運行特性產(chǎn)生的影響，建立完善峰谷電價、可中斷負荷電價等需求側(cè)電價機制。
峰谷電價可促進電力負荷移峰填谷，提高系統(tǒng)消納新能源的能力，減少棄風(fēng)限電發(fā)生。從我國實施峰谷電價政策的?。▍^(qū)、市）電力運行情況看，執(zhí)行峰谷電價后，負荷特性明顯改善，系統(tǒng)調(diào)峰裕度有效增加。
可中斷負荷是應(yīng)對大規(guī)模新能源功率突然減小帶來的功率缺額風(fēng)險的有效的可靠性保障手段?？芍袛嘭摵捎呻娏九c用戶簽訂，在系統(tǒng)峰值和緊急狀態(tài)下，用戶按照合同規(guī)定中斷或消減負荷，電力公司給予用戶一定的經(jīng)濟補償或電價優(yōu)惠。大規(guī)模新能源同時零出力的概率并不大，配置可中斷負荷減少常規(guī)機組備用容量和增加清潔能源供應(yīng)帶來的經(jīng)濟效益足以覆蓋對可中斷負荷用戶的費用補償。這一需求側(cè)管理措施在美國等一些國家應(yīng)用較廣，其經(jīng)驗值得我們進一步深入研究借鑒。
第三，加快新能源與信息技術(shù)融合，推動能源技術(shù)革命。
新能源與信息技術(shù)有天然的聯(lián)系。新的通訊技術(shù)和新的能源系統(tǒng)結(jié)合之后將導(dǎo)致能源生產(chǎn)與消費革命的新格局。德國西門子等公司提出了虛擬電廠的概念并已投入商業(yè)化運行，通過優(yōu)化算法、通信和控制技術(shù)，將大量分散在不同地點的風(fēng)電、光伏、生物質(zhì)發(fā)電甚至需求側(cè)響應(yīng)等有機結(jié)合到一起進行集中控制，提供穩(wěn)定可控的電源出力，可如常規(guī)電源一樣參與電力市場交易。
未來用戶側(cè)儲能裝置的智能化調(diào)度也將有效提高系統(tǒng)接納新能源的能力。通過智能電網(wǎng)和相關(guān)信息控制技術(shù)，新能源汽車或蓄熱蓄冷裝置在新能源發(fā)電富?；蛞归g負荷低谷時期吸收電力，在新能源發(fā)電不足或白天負荷高峰時期停止充電甚至向電網(wǎng)反送電，可減小峰谷差，減輕常規(guī)電源調(diào)峰的壓力，提高電力系統(tǒng)對新能源的消納能力。
綜上所述，新能源的大規(guī)模發(fā)展將成為我國能源生產(chǎn)和消費革命的重要內(nèi)容。新能源的發(fā)展需要從戰(zhàn)略層面上形成統(tǒng)一的認識，從規(guī)劃方法上實現(xiàn)革新，從運行機制上進行完善，從產(chǎn)業(yè)技術(shù)上加快創(chuàng)新，結(jié)合我國資源稟賦和發(fā)展現(xiàn)狀，開辟出我國持續(xù)健康發(fā)展的能源道路，為經(jīng)濟社會發(fā)展提供堅實保障。
（作者單位：國家能源局。文章僅代表個人觀點）
