“十四五”新能源消納形勢分析與建議

劉世宇 陳俊杰

(電力規(guī)劃設(shè)計總院)

“十四五”期間，我國新能源將迎來更大規(guī)模、更高速度的發(fā)展，消納利用壓力將持續(xù)增長。為保證新能源合理水平的消納利用，防范棄風(fēng)棄光反彈，有必要總結(jié)“十三五”消納基礎(chǔ)，研判未來五年消納形勢，積極采取有效的應(yīng)對措施。

一、“十三五”新能源消納持續(xù)向好，但基礎(chǔ)仍不牢固

自2000年起，我國新能源行業(yè)發(fā)展正式起步，先后經(jīng)歷了示范探索、產(chǎn)業(yè)化初期、規(guī)?；l(fā)展的三個階段。在此期間，行業(yè)發(fā)展所面臨的主要矛盾也在發(fā)生變化。2010年以前，新能源裝機(jī)規(guī)模整體較小，面臨的主要矛盾是設(shè)備接網(wǎng)等技術(shù)性問題。2010年以后，新能源進(jìn)入規(guī)?；l(fā)展階段，并網(wǎng)裝機(jī)容量快速增長。由于新能源發(fā)電的間歇性、波動性、隨機(jī)性等特性，棄風(fēng)棄光開始出現(xiàn)，并在2016年前后出現(xiàn)高峰。新能源發(fā)展的主要矛盾，也逐步轉(zhuǎn)為系統(tǒng)消納問題。其中，棄風(fēng)棄光主要集中發(fā)生于“三北”地區(qū)以及冬季供暖期，問題集中體現(xiàn)在“三北”地區(qū)的系統(tǒng)調(diào)峰能力、跨省區(qū)外送能力無法支撐本地區(qū)新能源的大規(guī)模開發(fā)，以及由此帶來的“三北”與中東部地區(qū)之間的新能源開發(fā)布局優(yōu)化問題。

從“十三五”期間的新能源發(fā)展情況來看，前四年在穩(wěn)定的政策支持下，新能源裝機(jī)增幅整體上較為平穩(wěn)，年均新增約6000萬千瓦左右。2020年，受國家財政補(bǔ)貼退坡政策的影響，新能源全年新增并網(wǎng)裝機(jī)超過1.1億千瓦，創(chuàng)下歷史新高，這也直接帶動“十三五”年均新增裝機(jī)提升到7100萬千瓦，達(dá)到了“十二五”時期的2.5倍。截至2020年底，全國新能源累計并網(wǎng)裝機(jī)達(dá)到5.35億千瓦，占全部發(fā)電裝機(jī)的比重達(dá)到24.3%，新能源年發(fā)電量的占比也提升到了9.5%。

在裝機(jī)規(guī)?？焖僭鲩L的同時，新能源的開發(fā)布局也在不斷的優(yōu)化調(diào)整。“十三五”期間，新能源開發(fā)布局的主導(dǎo)因素由資源條件轉(zhuǎn)向消納條件。消納條件較好的中東部地區(qū)，新能源裝機(jī)占比持續(xù)提升。其主要原因有兩點(diǎn)：一是在較高的棄風(fēng)率、棄光率下，消納利用情況成為決定新能源項(xiàng)目收益水平和開發(fā)企業(yè)投資決策的關(guān)鍵，通過市場機(jī)制引導(dǎo)新能源開發(fā)布局優(yōu)化;二是在新能源消納預(yù)警機(jī)制的嚴(yán)控下，“三北”限電嚴(yán)重地區(qū)的新增建設(shè)規(guī)模受限，通過政策機(jī)制引導(dǎo)新能源開發(fā)布局優(yōu)化。在兩方面因素的綜合作用下，“十三五”期間，中東部地區(qū)的新能源裝機(jī)占比由26%穩(wěn)步提升至38%。

從消納情況來看，“十三五”期間，在各方的共同努力下，特別是電網(wǎng)企業(yè)持續(xù)深挖大電網(wǎng)的靈活調(diào)節(jié)潛力的支持下，全國新能源消納形勢持續(xù)向好。從全國來看，新能源利用率持續(xù)提升，風(fēng)電平均利用率由2016年的83%提升至2020年的96.5%;光伏平均利用率由2016年的90%提升至2020年的98.0%，均處于較高水平。從重點(diǎn)地區(qū)來看，新疆、甘肅、內(nèi)蒙古、黑龍江、吉林等消納困難省區(qū)，新能源就地消納能力與外送能力不斷提升，棄電率也由“十三五”初期的20%～40%，逐步下降至“十三五”末的10%以下，全面完成了利用率控制目標(biāo)，新能源消納壓力大幅緩解。

需要注意的是，雖然當(dāng)前消納形勢較好，但是支撐新能源未來持續(xù)高效消納利用的基礎(chǔ)還不牢固。分析來看，重點(diǎn)體現(xiàn)在兩個方面：一是系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力建設(shè)總體處于滯后狀態(tài)。“十三五”期間，火電靈活性改造、抽水蓄能、調(diào)峰氣電的規(guī)劃新增目標(biāo)，分別僅完成了40%、50%、70%左右。新型儲能的成本仍然較高、安全性還有待提升，當(dāng)前總體規(guī)模仍然較小。二是新能源跨省區(qū)輸送比例偏低。由于配套電源建設(shè)滯后或受電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的限制，部分跨省跨區(qū)通道的新能源電量占比低于30%，跨省區(qū)消納能力還有待提升?？紤]當(dāng)前大電網(wǎng)特別是“三北”地區(qū)的新能源消納空間裕度不大，如果出現(xiàn)新能源裝機(jī)短期大幅增長、用電負(fù)荷增速明顯下降等情況，新能源消納的平衡狀態(tài)極易被打破，棄風(fēng)棄光存在著發(fā)生反復(fù)的潛在風(fēng)險。

二、“十四五”新能源消納難度大幅增加，壓力整體較大

“十四五”期間，是碳達(dá)峰的關(guān)鍵期和窗口期，對新能源的更大規(guī)模發(fā)展提出了外部需求。同時，“十四五”也是新能源發(fā)展由補(bǔ)貼驅(qū)動轉(zhuǎn)為市場驅(qū)動的轉(zhuǎn)折期，新能源自身的度電成本持續(xù)下降，為更大規(guī)模發(fā)展提供了內(nèi)部支撐。初步預(yù)計，2025年全國新能源并網(wǎng)裝機(jī)將達(dá)到10.5億千瓦左右。“十四五”期間，新能源將保持年均1億千瓦左右的高速增長，這個規(guī)模是“十三五”時期的1.4倍;如果不考慮2020年底短期集中并網(wǎng)的特殊情況，實(shí)際上達(dá)到了1.8倍。與此同時，新能源消納的關(guān)鍵在于提升發(fā)電量。“十四五”期間我國新能源新增發(fā)電量占全部新增電量的比重，將由“十三五”期間的25%快速提升至45%。到2025年，新能源的年發(fā)電量占比，也將由2020年的9.5%快速提升至17%，接近翻一倍。整體來看，“十四五”新能源消納利用的難度將大幅增加。

從2021年情況來看，根據(jù)1～6月的行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，局部地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了棄風(fēng)棄光短時增長的現(xiàn)象。其中，青海棄風(fēng)率11.8%、棄光率11.7%，同比分別增加8個百分點(diǎn)、3.5個百分點(diǎn)，蒙西地區(qū)棄風(fēng)率10.5%，同比增加0.7個百分點(diǎn)。初步分析，可能有以下原因：一是青海上年度新能源集中新增并網(wǎng)規(guī)模較大，裝機(jī)同比增長55%，消納壓力在本年度集中體現(xiàn);二是內(nèi)蒙古自治區(qū)本年度執(zhí)行了嚴(yán)格的能耗雙控政策，影響了用電負(fù)荷增長，對消納情況產(chǎn)生了一定影響;三是今年來風(fēng)資源情況普遍偏好，客觀上造成了較大壓力。在多種因素的綜合作用下，造成了上半年局部地區(qū)棄風(fēng)率棄光率短期內(nèi)有所回升。結(jié)合青海、蒙西等地區(qū)的負(fù)荷增速、調(diào)節(jié)能力和外送能力情況，預(yù)計本年度新能源消納仍然存在著較大壓力。這也進(jìn)一步說明，新能源消納問題尚未永久解決，一定情況下棄風(fēng)棄光極容易發(fā)生反復(fù)，存在較大的潛在風(fēng)險。

從未來五年情況來看，全國新能源消納的壓力整體較大。初步研究，“十四五”期間，為合理消納新能源，在抽水蓄能、調(diào)峰氣電按預(yù)期投運(yùn)的基礎(chǔ)上，還需要新增火電靈活性改造1.2億千瓦;依托存量特高壓通道、火電點(diǎn)對網(wǎng)通道以及新建西電東送通道，新增跨省區(qū)輸送新能源1.3億千瓦;同時，建設(shè)新型儲能3000~5000萬千瓦(≥2小時)。以上措施如果落實(shí)到位，各地區(qū)的新能源利用率可以保持在合理水平范圍。但是，考慮當(dāng)前火電靈活性改造缺乏有力的市場激勵機(jī)制，新型儲能的建設(shè)成本仍然較高，新能源跨省區(qū)外送涉及到送受端網(wǎng)源協(xié)調(diào)和建設(shè)工期等問題，未來三到五年，以上措施落地實(shí)施還有較大的不確定性。如果未能落地實(shí)施，初步判斷，“三北”地區(qū)的新能源消納可能面臨較大壓力，部分地區(qū)有可能再次出現(xiàn)新能源消納困難的問題。

同時，還需要提前關(guān)注中東部地區(qū)的光伏消納問題。當(dāng)前，中東部地區(qū)消納空間相對較大，但新能源開發(fā)面臨土地環(huán)保等因素的制約。初步分析，“十四五”期間，結(jié)合建筑、交通、農(nóng)業(yè)等跨領(lǐng)域的建設(shè)條件，中東部地區(qū)的分布式光伏將進(jìn)一步加快發(fā)展。隨著光伏裝機(jī)占比的持續(xù)提升，電力系統(tǒng)的運(yùn)行特性將發(fā)生變化，部分地區(qū)有可能出現(xiàn)中午時段光伏消納困難的新問題，要求電力系統(tǒng)具備更加快速、靈活的調(diào)節(jié)能力。為此，對于浙江、江蘇、山東、河北等光伏裝機(jī)規(guī)模大、建設(shè)布局集中的地區(qū)，需要根據(jù)系統(tǒng)消納能力合理控制發(fā)展節(jié)奏，提前防范有可能出現(xiàn)的棄光限電問題。

海上風(fēng)電是未來五年中東部地區(qū)消納壓力增加的另一個重點(diǎn)領(lǐng)域。一方面，在廣東、山東、福建、廣西、江蘇等地區(qū)，近海風(fēng)電開發(fā)提速。初步預(yù)計，“十四五”期間新增投產(chǎn)規(guī)模有望達(dá)到3000萬千瓦以上，匯集送出和并網(wǎng)消納的難度將不斷加大，登陸點(diǎn)和輸電通道等資源將更加緊張。另一方面，“十四五”期間，海上風(fēng)電的開發(fā)將由近海走向深遠(yuǎn)海。深遠(yuǎn)海風(fēng)電的離岸距離更遠(yuǎn)、集約化規(guī)模更大、接入電壓等級更高，匯集并網(wǎng)難度更大，與大電網(wǎng)的聯(lián)系也更加緊密。需要加大與中東部地區(qū)電力規(guī)劃的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，采取有效措施應(yīng)對匯集送出和并網(wǎng)消納問題。

三、關(guān)于“十四五”新能源消納的幾點(diǎn)建議

一是打通關(guān)鍵政策堵點(diǎn)，保障各項(xiàng)消納措施落地見效。建議完善電力輔助服務(wù)市場機(jī)制，創(chuàng)新火電與新能源協(xié)同運(yùn)行的市場化收益分配機(jī)制，推動“三北”地區(qū)火電加快靈活性改造，引導(dǎo)自備火電積極參與系統(tǒng)調(diào)峰和新能源消納。儲能方面，建議推動“新能源+儲能”一體化開發(fā)模式，盡快完善電網(wǎng)側(cè)儲能的價格疏導(dǎo)機(jī)制，根據(jù)新能源消納的調(diào)節(jié)能力需求，合理布局建設(shè)新型儲能項(xiàng)目。分布式新能源方面，建議加快完善就地消納的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、交易機(jī)制、支持政策，推動分布式新能源的就地開發(fā)、高效利用。

二是推動技術(shù)與模式創(chuàng)新，開展新型電力系統(tǒng)的試點(diǎn)示范。一方面，建議通過新能源高效發(fā)電、長時間尺度高精度功率預(yù)測、智慧調(diào)度控制、新型儲能等技術(shù)，試點(diǎn)建設(shè)一批高可靠性、高靈活性的新能源綠色電站，在實(shí)現(xiàn)自身高效消納利用的同時，還可為電力系統(tǒng)提供一定的靈活調(diào)節(jié)能力，適應(yīng)匹配主體電源的功能定位。另一方面，建議按照“風(fēng)光儲”“風(fēng)光水儲”一體化開發(fā)利用模式，探索建設(shè)百分之百純可再生能源的新型西電東送輸電通道，最大化促進(jìn)新能源電力的跨省區(qū)消納，實(shí)現(xiàn)全局資源優(yōu)化配置。

三是持續(xù)開展新能源消納監(jiān)測預(yù)警，助力行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。一方面，依托全國新能源電力消納監(jiān)測預(yù)警平臺，常態(tài)化監(jiān)測、及時分析全國新能源消納情況，研判未來消納形勢，服務(wù)行業(yè)主管部門的管理決策。發(fā)揮新能源開發(fā)建設(shè)工期相對較短、布局相對靈活的優(yōu)勢，通過優(yōu)化制定各地區(qū)的新能源合理利用率、消納責(zé)任權(quán)重等宏觀政策，引導(dǎo)優(yōu)化新能源的開發(fā)布局和發(fā)展節(jié)奏。另一方面，向行業(yè)提供新能源開發(fā)和消納的綜合解決方案，在新能源發(fā)展規(guī)劃和項(xiàng)目策劃階段實(shí)現(xiàn)網(wǎng)源協(xié)調(diào)，提高新能源項(xiàng)目的消納利用率和收益水平，服務(wù)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。