中國儲能網(wǎng)訊：近年來，從美國聯(lián)邦層面到各州政府層面，都提出了一系列可再生能源目標(biāo)和政策。這些目標(biāo)要落實到執(zhí)行層面，對于發(fā)電廠、電網(wǎng)、系統(tǒng)運行者而言，都意味著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
作為德州電力市場的系統(tǒng)運營者，德州電力可靠性委員會（ERCOT）就需要對環(huán)境政策會給電力系統(tǒng)帶來哪些具體影響有清晰的把握，不僅要研究、預(yù)估、量化這些影響，擔(dān)負著系統(tǒng)規(guī)劃、運營、可靠性保證等重擔(dān)的ERCOT還需要盡可能早地籌謀如何去應(yīng)對。
ERCOT系統(tǒng)規(guī)劃部（System Planning）主任Warren Lasher在德州奧斯汀大學(xué)講述了ERCOT近期關(guān)于環(huán)境政策的研究成果，并探討了如何應(yīng)對環(huán)境政策帶給電網(wǎng)運行的挑戰(zhàn)。本文以Warren Lasher的報告為基礎(chǔ)進行梳理，從系統(tǒng)運行角度去看北美最活躍的電力市場在能源清潔化、可再生能源增加趨勢下的應(yīng)對姿態(tài)。
現(xiàn)狀：煤炭供電仍占36%，風(fēng)電大幅增長
ERCOT就像“一座孤島”，ERCOT范圍內(nèi)電網(wǎng)與外部互聯(lián)只有3條直流，可以說電力工業(yè)的物理連接只限于德州內(nèi)部，而與外界相對“隔絕”。這也是德州和其他州不同的地方，對于近年來聯(lián)邦和州政府先后提出的能源清潔化目標(biāo)和出臺的政策，德州需要“自給自足”，平衡ERCOT范圍內(nèi)的資源。
回顧目前ERCOT范圍內(nèi)的電源結(jié)構(gòu)（如圖1所示），55.3%的裝機容量來自于燃氣電廠，煤電機組裝機容量占比為22.1%。此外，5GW來自4臺核電機組，近年來風(fēng)電裝機增長迅速，已經(jīng)達到12.9GW，占整體裝機容量的將近15%。
ERCOT范圍內(nèi)2014年的發(fā)電量中，40%（139.8太瓦時）來自天然氣發(fā)電，36%來自煤電，11.6%來自核電，超過10%來自風(fēng)電。
煤電在電力供應(yīng)中占到了36%，仍然不低。目前很多煤電機組已經(jīng)在采用一些清潔技術(shù)，比如采用SCR或SNCR技術(shù)來減少排放；通過洗煤、脫硫來減少二氧化硫和其他酸性氣體排放。相對較新的煤電機組全部采用洗滌技術(shù)和SCR/SNCR，而超過20年以上的機組，絕大多數(shù)還是只采用了一種清潔技術(shù)，甚至還有部分沒有采用清潔技術(shù)。
6項環(huán)境政策影響ERCOT系統(tǒng)
未來數(shù)年，要并網(wǎng)的可再生能源會越來越多，ERCOT將面臨可再生能源的間歇性可能帶給電網(wǎng)的問題，還要在現(xiàn)有經(jīng)驗基礎(chǔ)上進一步維護好電網(wǎng)的穩(wěn)定。
由此，預(yù)估目前的能源清潔化政策、政府的目標(biāo)、PUC監(jiān)管會給未來能源結(jié)構(gòu)帶來怎樣的影響，間接地對ERCOT所運行的電網(wǎng)又會帶來怎樣的影響，ERCOT把握變化趨勢、及早制定應(yīng)對策略尤為重要。
ERCOT最近研究了6項已經(jīng)出臺的會對ERCOT范圍內(nèi)電網(wǎng)可靠性帶來影響的環(huán)境性法規(guī)、政策，分別為《跨州空氣污染條例》（Cross-State Air Pollution Rule，CSAPR）、《汞和有毒氣體排放標(biāo)準(zhǔn)》（Mercury and Air Toxics Standards，MATS)、《灰塵處理條例》（Ash Disposal Rule）、《應(yīng)對區(qū)域性霾問題的聯(lián)邦規(guī)劃》（Regional Haze Federal Plan）、《清潔水法案》316小節(jié)（b）部分（Clean Water Act Section 316(b)）、《清潔能源規(guī)劃》（Clean Power Plan）。
嚴(yán)格來說，德州電網(wǎng)與其他州互聯(lián)非常少，本應(yīng)不受限于《跨州空氣污染條例》，然而在聯(lián)邦的政策中，德州也被納入其中。所以，清楚認識到執(zhí)行這些政策到底會給電源側(cè)和電網(wǎng)系統(tǒng)帶來什么樣的影響，不可忽視。
通過比較可以看到，受到各項環(huán)境政策影響最大的是煤電機組（如表1所示），會造成煤電機組成本大大提高的主要包括《應(yīng)對區(qū)域性霾問題的聯(lián)邦規(guī)劃》和《清潔能源規(guī)劃》，前者主要要求提高空氣能見度，后者限制了機組的二氧化碳排放。
《跨州空氣污染條例》和《清潔水法案》的修訂對燃氣機組也有一定的影響。《跨州空氣污染條例》已經(jīng)制定多年，我們有足夠的時間去應(yīng)對?！豆陀卸練怏w排放標(biāo)準(zhǔn)》還有一定的緩和期，會影響大多數(shù)煤電機組，相當(dāng)一部分煤電機組（總裝機容量約9GW）到目前為止還沒有采取整改措施，也有部分機組獲取了暫緩達標(biāo)的權(quán)利。
對于《清潔水法案》316小節(jié)（b）部分，有43個機組（合14200MW裝機容量）需要對此做出整改。
整體而言，《跨州空氣污染條例》會影響超過一半的煤電機組，它們需要就達到條例要求做出調(diào)整；應(yīng)對目前的這6大政策，大多數(shù)燃氣機組不需要做出太大改變。
容量可能緊缺
《清潔能源規(guī)劃》距離執(zhí)行時間還很遠，但其對電網(wǎng)的潛在影響是不容忽視的。根據(jù)ERCOT的預(yù)測，到2022年，高達9000MW的煤電機組會退役，會有15GW的新增可再生能源裝機，屆時整體可再生能源裝機容量會達到33GW?，F(xiàn)階段可能很多電廠還沒有完整的應(yīng)對策略，但ERCOT作為系統(tǒng)運營者應(yīng)該進行充分研究，以對電網(wǎng)、電源做出更好的長期規(guī)劃。
對電網(wǎng)而言，《應(yīng)對區(qū)域性霾問題的聯(lián)邦規(guī)劃》會導(dǎo)致3000- 8500 MW的煤電機組在未來5-7年退出市場。
這就意味著ERCOT市場未來會面臨資源充足性問題，如果十年后那么多的機組要退役，目前的市場卻不能及時刺激出新投資，這就增加了未來供應(yīng)不足的可能性。
大量傳統(tǒng)機組退役，現(xiàn)有的輸電網(wǎng)布局可能屆時將不再適用，輸電可靠性會受到影響，電網(wǎng)阻塞也可能增加。電網(wǎng)的改進需要提前4-5年規(guī)劃、審批和建設(shè)，現(xiàn)在如果不及早進行準(zhǔn)備，未來就會狀況連連。
為維持可靠性必須運行的機組可能由于環(huán)保原因，無法繼續(xù)履行運行合約，是影響可靠性的潛在因素。
此外，ERCOT雖然已經(jīng)有了豐富的可再生能源并網(wǎng)經(jīng)驗，然而未來可再生能源滲透率達到一個更高的程度，一方面要達到可再生能源必須出力的要求和目標(biāo)，一方面要保證可靠性，這對ERCOT而言仍然是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
ERCOT怎么辦
與市場參與者共同改進市場。市場參與者程序（stakeholder process）是ERCOT市場的議事機制，面臨挑戰(zhàn)，ERCOT要做的是和參與者一起去應(yīng)對。
ERCOT會與市場參與者們及時溝通未來各方需要面臨的挑戰(zhàn)、目前的市場狀態(tài)、監(jiān)管要求，明確哪些電源是政策鼓勵的、能夠接入電網(wǎng)的，哪些又是必須要改進的，還有哪些未來可能會被淘汰。
長遠規(guī)劃。ERCOT會對未來10-15年的電力系統(tǒng)進行展望，未來規(guī)劃又是以當(dāng)下的電力系統(tǒng)狀態(tài)和政策要求為基礎(chǔ)。現(xiàn)狀描述與未來規(guī)劃都基于所有的市場參與者。ERCOT要做各種研究，把環(huán)境政策的種種限制、為達到環(huán)境目標(biāo)需要付出的成本都考慮進來，盡可能準(zhǔn)確地預(yù)估未來的電源結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)狀態(tài)，把不同假設(shè)下的結(jié)果都納入比較，然后制定一個詳細的輸電規(guī)劃。
規(guī)劃也必須與當(dāng)下系統(tǒng)狀態(tài)保持一致性——以現(xiàn)在的狀態(tài)，在什么時間段可以達到什么目標(biāo)，哪些機組會被淘汰，多少機組得盡快建起來，哪里應(yīng)該建設(shè)新的輸電線路等，都不能違背系統(tǒng)的承受能力。
注重整體性。很多發(fā)電企業(yè)在提高發(fā)電效率上已經(jīng)做出了很多努力，但是在這個基礎(chǔ)上，ERCOT需要考慮的是作為一個整體，ERCOT市場如何達到政策目標(biāo)。
《應(yīng)對區(qū)域性霾問題的聯(lián)邦規(guī)劃》和《清潔能源規(guī)劃》都會導(dǎo)致大量煤電機組退役，如果輸電網(wǎng)仍保持現(xiàn)在的布局，那么未來可能導(dǎo)致可靠性問題和新的阻塞問題。所以ERCOT不僅要看哪里的機組會退役，還要分析新的機組會建在哪里，需要在哪里規(guī)劃新的線路，才能保證整體性的效率提升。
輸電網(wǎng)改造。許多燃煤電廠位于休斯敦和達拉斯之間的城鎮(zhèn)地帶，這一區(qū)域的輸電網(wǎng)最初的設(shè)計初衷是負責(zé)將電力從煤電廠輸送至達拉斯和休斯敦的城鎮(zhèn)。但是，如果未來有大量的分布式能源從其他地區(qū)接入，勢必要進行輸電網(wǎng)改造，但輸電線路建設(shè)需要很長周期。
一方面需要提早規(guī)劃，另一方面也需要各方努力，提高效率，以保證在未來我們有足夠的、適合的輸電網(wǎng)絡(luò)就位。
進一步完善可再生能源并網(wǎng)機制。目前市場會出現(xiàn)供大于求的現(xiàn)象，以前曾通過中斷一些機組發(fā)電來維持電網(wǎng)的可靠性，但這顯然與可再生能源的最終目標(biāo)相違背，未來也不能過度依賴臨時叫停機組去維持可靠性。在這方面，各項環(huán)境政策的時間表就很關(guān)鍵，政策和目標(biāo)在執(zhí)行中應(yīng)當(dāng)被給予一定的彈性，讓各方在時間框架內(nèi)，既達到環(huán)境目標(biāo)，又能保證系統(tǒng)的可靠性。
輔助服務(wù)多樣化。ERCOT也在重新考慮輔助服務(wù)市場，未來可再生能源高滲透率將會是常態(tài)，為此，需要更靈活的輔助服務(wù)產(chǎn)品。比如豐富響應(yīng)服務(wù)、非旋轉(zhuǎn)備用服務(wù)的種類；通過安全約束經(jīng)濟調(diào)度去合理地、靈活地運用不同的輔助服務(wù)。
