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報告:中國實現(xiàn)碳中和的必經(jīng)之路——電力增長零碳化(2020–2030)

2021-01-25 11:30:41 太陽能發(fā)電網(wǎng)
1.碳中和加速電力增長零碳化進(jìn)程2020年9月22日舉行的聯(lián)合國大會上,習(xí)近平主席承諾中國將在2030年前實現(xiàn)碳排放達(dá)峰,并在2060年前實現(xiàn)碳中和。1 這 是全球應(yīng)對氣候變化工作的一項重大進(jìn)展,顯示了中國作為 負(fù)責(zé)任大國承擔(dān)起全球領(lǐng)導(dǎo)力的決心。我們認(rèn)為,中國能夠在2060年前,甚至有可能在2050年實現(xiàn)碳中和,并全面發(fā)展成為一個發(fā)達(dá)經(jīng)
2030年和十四五量化目標(biāo)

量化目標(biāo)將推動中國風(fēng)電和光伏項目開發(fā)和產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)降低 成本的規(guī)模經(jīng)濟(jì)和學(xué)習(xí)曲線效應(yīng)。未來十年和五年目標(biāo)都很重要:

十年目標(biāo)的重要性體現(xiàn)在,它可以避免在十三五后期多個 省份出現(xiàn)過的由于提前完成裝機(jī)目標(biāo),可再生能源發(fā)展速 度放緩的情況。因此,應(yīng)確立“所有新建裝機(jī)都來自零碳電 源”的指導(dǎo)性方針,并將其轉(zhuǎn)化為零碳電力消納率的具體目 標(biāo),如圖2所示的53%。

但同樣重要的是,為十四五制定可再生能源消納和裝機(jī)容 量增長目標(biāo),將其分解為每年的指標(biāo)并對每個省份提出具 體的要求。 要實現(xiàn)“所有新建發(fā)電裝機(jī)都來自零碳來源”這一目標(biāo),裝機(jī) 容量目標(biāo)應(yīng)與圖2所示的結(jié)果基本保持一致,包括:

風(fēng)電和光伏裝機(jī)都以每年50-60GW速度增長,到2030年各 自達(dá)到800GW以上;

核電與水電也按照現(xiàn)有計劃繼續(xù)增長,到2030年分別達(dá)到 120GW左右和440GW;

除已經(jīng)在建的燃煤電廠外,停止新增煤電投資。

實現(xiàn)目標(biāo)所需的政策 為了確保可再生能源的快速發(fā)展和成本的進(jìn)一步下降,有必 要通過多樣的采購形式繼續(xù)為可再生能源發(fā)電企業(yè)的大部分 發(fā)電量提供長期穩(wěn)定的價格保障。具體采購形式包括:

繼續(xù)現(xiàn)行的平價制度以標(biāo)桿煤電價為并網(wǎng)的光伏/風(fēng)電項目 提供價格保證。隨著風(fēng)電和光伏發(fā)電經(jīng)濟(jì)性的不斷改進(jìn),簽 訂標(biāo)桿煤電價合約的陸上風(fēng)電和光伏項目將獲得越來越高 的溢價,激勵短期內(nèi)的快速部署。

沿用競價機(jī)制來確保激烈的競爭。中國也應(yīng)考慮對特定規(guī) 模的風(fēng)電和光伏開發(fā)項目采用競爭性機(jī)制,給中標(biāo)者相當(dāng) 一部分發(fā)電量提供確定的固定價格。隨著時間的推移,競價 價格將逐步下降,漸漸低于目前標(biāo)桿煤電電價。如果其他兩 項政策下裝機(jī)量不足以實現(xiàn)省級目標(biāo),就應(yīng)啟用此類競價 機(jī)制。

鼓勵長期市場化合同。在大多數(shù)國家,上述兩類政府組織的 采購形式一直都是可再生能源發(fā)展的主要推動力。但在一 些國家,特別是美國,市場化的長期電力合同(PPA)也發(fā) 揮著較大作用。因此,最優(yōu)政策也應(yīng)激勵大型市場化電力用 戶直接與發(fā)電企業(yè)簽訂長期電力合同,作為公開競價機(jī)制的 補(bǔ)充。可再生能源消納責(zé)任制(通常稱為“RPS”)將有助于 推動市場化長期電力合同機(jī)制在中國的發(fā)展。

以上所有建議均需結(jié)合明確可再生能源并網(wǎng)規(guī)則,優(yōu)化并網(wǎng) 過程、降低并網(wǎng)成本。

通過市場和電網(wǎng)改革來支持靈活性電力供給

隨著可再生能源發(fā)電成本的下降及其滲透率的提高,電力系 統(tǒng)面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)已從降低發(fā)電成本轉(zhuǎn)變?yōu)楸緢蟾娴谒恼鹿?jié) 討論的問題——如何在小時、日和季節(jié)時間范圍內(nèi)實現(xiàn)電力供 需平衡。在某種程度上,這是一個技術(shù)問題,可以通過技術(shù)創(chuàng) 新和投資來提高火電廠和水電廠的潛在靈活性。但最重要的 是市場和電網(wǎng)管理的改革,以及更透明的數(shù)據(jù)公開,以實現(xiàn)所 有資源的靈活使用。

推進(jìn)實時能源批發(fā)市場建設(shè)。目前,實時價格信號缺失和經(jīng) 濟(jì)激勵不足,導(dǎo)致火電和水電運行缺乏靈活性。時間精度 更高的日前和實時市場能發(fā)揮更大的作用,可以更好的將 可再生能源出力的變化在市場價格中體現(xiàn)出來,并刺激所 有系統(tǒng)資源通過跟蹤價格信號來響應(yīng)系統(tǒng)需求。國際經(jīng)驗 已證明了這一潛力,中國也自2019年6月起在8個省份開展 了現(xiàn)貨市場試點。 但為了平衡眾多利益相關(guān)方的利益和 減少阻力,很大一部分機(jī)組或電量仍然遵循著原有的計劃 調(diào)度和標(biāo)桿電價模式,這將會阻礙系統(tǒng)實現(xiàn)最優(yōu)化和靈活 運行的目標(biāo),放緩低碳化的步伐。

向所有參與者公平開放市場。電力能量市場和輔助服務(wù)市 場也應(yīng)面向所有技術(shù)類型的機(jī)組公平開放。xviii 僅涵蓋部分 種類機(jī)組或部分電量的開放市場將可能破壞市場的有效 性,無法實現(xiàn)真正的優(yōu)化調(diào)度。它還可能阻礙電力系統(tǒng)平衡 技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展,而隨著2030年以后清潔能源發(fā)電比例增 長到較高水平,系統(tǒng)對這些技術(shù)的需求將越來越高。目前, 電池儲能只能在少數(shù)省份獲得輔助服務(wù)的補(bǔ)償,需求響應(yīng) 等需求側(cè)資源能夠日常參與的市場機(jī)制也尚未建立。

相互協(xié)調(diào)且靈活的跨省調(diào)度及區(qū)域市場。正如本報告第四 章所討論的,如果中國作為一個統(tǒng)一的電力系統(tǒng)運行,到 2030年,實現(xiàn)零碳投資情景的電力平衡將不會面臨巨大挑戰(zhàn);由于只有兩家大型電網(wǎng)公司作為電力系統(tǒng)的主要運營 者,中國比起其他國家地區(qū)更具備建立區(qū)域市場或協(xié)調(diào)跨 省交易的優(yōu)勢。但目前缺乏靈活性的跨省年度交易和執(zhí)行 方式,將大大增加高比例可再生能源系統(tǒng)實現(xiàn)平衡的難度。 要解決這一問題,應(yīng)考慮:

短期內(nèi),在當(dāng)前調(diào)度結(jié)構(gòu)下要求跨省交易和調(diào)度能夠更 好響應(yīng)省級的價格信號,并與省級供需動態(tài)進(jìn)行更加即 時的協(xié)調(diào)。而不是采用目前作為邊界排出省級市場、以年 為單位固定價格和送電安排的方式。

在中長期,應(yīng)堅持?jǐn)U大調(diào)度平衡區(qū)域范圍并發(fā)展高度協(xié) 調(diào)的跨系統(tǒng)調(diào)度。

對技術(shù)中性容量市場的潛在需求。良好運作的能量市場本 身就能夠提供足夠的激勵來幫助系統(tǒng)獲得靈活性 (這應(yīng)是 發(fā)展的重點),靈活性不斷增加的火電廠也可以通過容量費 用來獲得補(bǔ)償。盡管天然氣電廠只在每年非常少的時間內(nèi)才開啟,能量市場將促進(jìn)該領(lǐng)域的投資。但需要注意的一點 是,容量市場的必要性和合理性應(yīng)基于能量市場的穩(wěn)定運 行。同時,容量市場應(yīng)面向所有可以提供所需服務(wù)和具備相 關(guān)功能的技術(shù)類型機(jī)組開放,包括未來需求會逐漸增加的 電池和氫能等。

數(shù)據(jù)披露及公開獲取。多樣化的市場參與和公平的競爭可 以提供低成本的靈活性資源并推動創(chuàng)新。保證市場參與主 體對重要基本信息(如負(fù)荷分布和負(fù)荷預(yù)測等)的平等訪問 權(quán),也是市場運行最重要的基礎(chǔ)。目前只有少數(shù)幾家主要公司擁有和控制專有數(shù)據(jù),新的參與者很難有效參與競爭。因此,制定披露行業(yè)數(shù)據(jù)類型、精細(xì)度和頻率的標(biāo)準(zhǔn)將是非常重要的。

優(yōu)化電力規(guī)劃流程以支持可再生能源項目的開發(fā)

更精細(xì)的預(yù)測和公開也是指導(dǎo)電網(wǎng)規(guī)劃和引導(dǎo)投資所必須的。

全面且精細(xì)的負(fù)荷預(yù)測。電力公司/電網(wǎng)公司目前會發(fā)布電 力負(fù)荷分布和預(yù)測,但這通常只包括典型負(fù)荷曲線,和未來 最大負(fù)荷或年用電需求的增長。目前在美國也激發(fā)大量討 論,認(rèn)為這種只公布最大負(fù)荷預(yù)測,而不明確尖峰需求頻率 和時長的方式,很可能會造成對火電投資的偏好而不利于其 他儲能及需求側(cè)調(diào)峰選項。公開全年實際每日負(fù)荷曲線的 詳細(xì)數(shù)據(jù),以及對這些數(shù)據(jù)將如何隨需求增長而變化的預(yù) 測,將有助于推動清潔資源更高效的開發(fā)和布局。

電網(wǎng)規(guī)劃與可再生能源裝機(jī)增長協(xié)調(diào)發(fā)展。隨著非水可再 生能源滲透率的增長,應(yīng)確保輸電級和配電級電網(wǎng)升級規(guī) 劃都與長期可再生能源量化目標(biāo)相協(xié)調(diào)。此外,透明地公開 評估未來可再生能源并網(wǎng)消納能力的方法學(xué),將使可再生 能源發(fā)電企業(yè)對未來的發(fā)展規(guī)劃有更清晰的預(yù)判,從而制 定長期的發(fā)展計劃,降低可再生能源開發(fā)的非技術(shù)成本。

支持電網(wǎng)瞬時平衡管理的技術(shù)方法和市場機(jī)制

如本報告第二章節(jié)所述,要在2030年實現(xiàn)非水可再生能源比例 遠(yuǎn)高于圖2提到的28%,技術(shù)上顯然也是可行的。但這將需要: 有效的輔助服務(wù)市場,如調(diào)頻輔助服務(wù)。就如同能量現(xiàn)貨 市場和容量市場,這些市場應(yīng)都建立在“技術(shù)中性”的基 礎(chǔ)上。

技術(shù)管理升級。本報告第三章描述的技術(shù)規(guī)范、并網(wǎng)要求和 管理流程對于保證系統(tǒng)穩(wěn)定,支持可再生能源高速增長十 分重要,具體包括:

優(yōu)化非水可再生能源出力預(yù)測,減少棄風(fēng)棄光,同時減少 對系統(tǒng)備用的需求。

對風(fēng)電出力施加嚴(yán)格的規(guī)定,控制風(fēng)電出力的大幅變化, 減少對系統(tǒng)平衡的影響。

強(qiáng)制要求非水可再生能源機(jī)組具備高電壓穿越能力,提升在系統(tǒng)發(fā)生擾動時的運行性能,進(jìn)而避免連鎖故障。

實現(xiàn)對系統(tǒng)慣性的量化和管理,保障可再生能源比例增 加時的系統(tǒng)可靠性。




作者: 來源:落基山研究所 責(zé)任編輯:jianping

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