【能源人都在看,点击右上角加'关注'】 新建煤电对电力系统灵活性和未来可再生能源发展意味着什么。
两位专家分别从电力系统调度运行和可再生能源发展形势的角度建言如何提升电力系统灵活性。
中国的电力系统需要什么样的市场机制和政策来合理调动灵活性资源的自主最优化配置。
在第75届联合国大会上,中国承诺力争2030年前碳排放达峰,争取在2060年前实现碳中和。
中国提升气候行动的决心将使能源结构加速向清洁低碳方向发展,这也意味着可再生能源占比进一步提升。
为实现电力系统低碳转型,国家发改委能源研究所预计2030年和2050年,我国可再生能源发电量占比将分别达到50%和85%以上,风光发电量占比将分别达到30%和60%以上。
近几年,中国可再生能源发展迅速。
据《BP世界能源年鉴2020》数据,2010-2019年,中国风电和光伏发电装机容量年均增长34%,发电量年均增长32%。
在未来情景下,实现高比例可再生能源发电的目标仍面临挑战——以煤电为主导的电力系统缺乏保持电力供需动态平衡的足够的应变和响应能力,即灵活性。
当前中国弃风、弃光和用电用热矛盾问题突出,难以适应未来可再生能源高比例发展。
绿色和平长期关注中国国内能源低碳转型发展形势,通过深入研究发展现状以及潜在问题,助力低碳发展工作的推进。
近日,绿色和平气候与能源项目主任邱程骋对话了国网能源研究院副院长蒋莉萍和中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩,两位专家分别从电力系统调度运行和可再生能源发展形势的角度建言如何提升电力系统灵活性。
(以下:邱=邱程骋、蒋=蒋莉萍、秦=秦海岩)邱:中国电力系统灵活性不足主要表现在哪些方面?制约灵活性提升的主要原因有哪些?秦:我国电力系统的灵活性还远没有释放出来。
因此,现在语境下所说的消纳空间不足也是没有具体含义的。
与国外相比,我们风电光伏电力占比还不到10%,区域电网最高占比也只有20%左右,现在的弃风弃光问题,皆因灵活性过于僵化。
蒋:我国电力系统灵活性不足最突出的表现是,局部地区在某些电力低谷时段的供给侧压负荷能力不足,比如在西北部地区冬季取暖期的电力日负荷低谷时段,多在半夜。
另外还有爬坡速率问题,尤其是在应对太阳能光伏因云层问题瞬时出力发生快速变化的情况下。
前者主要与系统的发电结构有关,后者主要与发电机组的技术性能有关。
制约灵活性提升的主要原因有现有的技术问题,但最主要的还是行业运行管理制度制约了系统中的灵活性资源潜力。
秦:缺乏经济性调度原则是制约可再生能源高比例增长的最大瓶颈。
我们必须看到的是,灵活性问题是技术问题,更是体制问题。
所以,仅从技术层面是解决不了灵活性资源的改造和提升问题的。
没有好的市场机制,一方面是灵活性资源缺乏动力,另一方面是可再生能源要充当灵活性成本的“替罪羊”,都不利于发展。
灵活性资源是全系统的资源,为全系统服务,也必须由全系统内所有利益方共同承担成本。
邱:灵活性不足的问题是否存在区域间差异?您能介绍一下地方在提升灵活性的路径上应该注意什么吗?蒋:在不同地区,提升灵活性确实有区别,成效也完全不同。
以提升火电机组灵活性为例,中东部地区的火电机组主要是常规发电机组,此类机组灵活性提升的重点是通过技术改造使其在更低的出力工况下还能够稳定高效运行。
而在东北地区,热电联产机组占火电机组的百分之八十左右。
热电联产机组的运行方式是“以热定电”,即以供热负荷的大小来确定发电量。
东北地区风能资源最丰富的时候通常都是用电最少的冬季的半夜,所以为保障热力供应,热电联产机组的压出力能力非常有限,甚至体现出一定的“刚性”。
解决这个问题在于实现机组运行环节的热电解耦和供热供电系统的融合,就是指热电机组在发电和运行技术上要把供热和供电分开,但供热系统和供电系统要融合起来。
前者主要是技术层面,后者主要是管理层面。
涉及到供热系统和供电系统之间的行业壁垒,在管理和利益格局上就需要市场机制发挥作用。
因此,在地方的灵活性提升路径上,要避免“一刀切”,与强制性改造要求相比,更好的方式是形成市场机制,鼓励自主参与,优者获益。
比如可以通过调度管理规范风电及太阳能发电站,对其提供的上网出力曲线的准确性和其它涉网性能进行考核,但是不必强制要求其配备定量的特定技术手段来达成该目标。
这是对政策制定者的考验。
邱:中国的电力灵活性资源潜力以及对应灵活性不足的解决方案有哪些?新建煤电对电力系统灵活性和未来可再生能源发展意味着什么?秦:目前,火电仍是最大的灵活性资源。
举例来说,加拿大安大略省的燃煤电厂在设备更新后,能够达到额定容量约10%至20%的最低稳定运行水平。
在丹麦,除了降低最低负荷约束,灵活性还来自热电厂。
电价较低时,热电厂可以转而消耗电力,然后通过储热提供电力。
法国会根据爬坡能力进行初次和二次调节。
提升传统电厂运行灵活性能提升电力系统灵活性。
这些手段也有成本,但不是可再生能源来承担,而是通过电力市场和辅助服务市场公平合理的规则来解决。
煤电扩张不仅挤占可再生能源发展空间,使电力系统更为僵化,对煤电自身而言也是沉没资产,随着竞争力逐渐丧失,成为不良资产,是社会资源的巨大浪费。
从发展方向来看,大量上马煤电有悖于国家低碳发展路径。
在电力市场逐渐成熟后,可再生能源价格将更具竞争力,煤电自身的竞争力会日渐丧失。
蒋:近期提升灵活性的技术或