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中国的风电如何才能不白白浪费

旁观中国2018-06-19 04:13:48

伍慧雅|文

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中国风电装机占全球风电装机总量的近三分之一,而美国仅占17%,但是中国风电用量却比美国低。这是为什么呢?

可再生能源专家们称,这是因为现有的能源市场结构限制了风电上网。其中两位专家向中外对话解释了导致这一现象的原因并提出了一些解决方案。

一位是美国麻省理工学院可再生能源利用领域研究员迈克尔•戴维森;另一位是清华大学电机系电力系统规划讲师张宁。

中外对话(以下简称“中”):中国目前采取了什么政策措施促进风电能源并网?从全球范围来看,这些措施的力度怎么样?

迈克尔•戴维森(以下简称“戴”):自2006年施行《可再生能源法》以来,中国落实了许多推动风电发展的政策,但是基于目前庞大的产能,其实际发电量并没有达到预期。2010年以前便有许多地区开始大规模“弃风”,电网调度部门限制风电场并网配额,极大地浪费了风电资源。

许多国家也曾有过在电网调度上大规模弃置风电的经历。尽管现在美国德克萨斯州的弃风率趋近于零(如下图所示),但在2012年之前,该地弃风率是中国以外地区中最高的。在巴黎气候峰会召开之前,中美两国发布了《中美气候变化联合声明》。中国国家主席习近平在声明中表示,中国将推动“绿色电力调度”,促进风力发电上网。同时,中国还计划到2030年将非化石能源占一次能源消费比重提高到20%。

张宁(以下简称“张”):中国政府通过补贴和收购机制支持风电产业发展。2003年,国内风电场刚刚起步之时,政府确定了风电电价以确保风电投资收益。到了2009年,风电场开始得到大力发展,当时政府开始执行“上网电价”,确保电网以固定的价格购买风电。为了鼓励使用风电,电网公司购买风电的价格和“上网电价”之间的差价由国家可再生能源发展基金支付。

 

弃风率散点图


中:是什么阻碍了中国提高风电并网呢?中国面临的技术与政治挑战,尤其那些中国所独有的挑战又有哪些? 


: 导致弃风的原因主要在于技术层面,比如如何调节风力资源不稳定这一情况,如何应对风电场、用电需求中心、电网之间位置不匹配等。

然而,我们会倾向于将诸如此类的许多问题归于“技术经济类”问题。因为能否有效解决这些问题取决于突破某项技术限制所耗费的成本。比如说,当关闭一座低效燃煤电厂的成本足够低时,那么便可以通过关闭燃煤电厂为风电换取更多的上网配额。

:中国是世界上最大的风力涡轮机制造国,拥有成熟的产品供应链。该行业的技术已经接近欧美水平。

:对于中国来说,所有传统的技术难题都是相关的。而另一方面,中国电力行业还面临着许多政治束缚,从而加剧了其所面临的技术经济挑战。风电电价由中央政府统一制定施行,无法及时就风能供需变化或火电电价变动作出相应调整。不仅如此,中国电网调度部门还会通过行政手段提前确定燃煤电厂的最低发电量,而且通常标准定的很高。

:技术难点在于无法大规模贮存风电,而且在实际运营中,不能根据用电供求变化对风电发电量进行调整。我们曾做过一项实验,连续两周对内蒙古电网进行监测,结果发现绝大部分风电是在晚上用电需求不大的情况下被浪费的。

另外,输配不畅也是一个问题。目前,输配不畅已经导致吉林省和河北省张北地区的大量风电被弃置。

最根本的原因在于中国将重心放在1000kV超高压电网(UHV)的建设上,忽视了风电上网配套的220kV和500kV电网的建设。当前,主要的阻碍在于220kV输电线路严重不足。图二总结了几个省份“弃风”的主要原因。



中国多省份“弃风”的主要原因


最后,风电并网的市场机制还存在一个重大的问题。火电厂、水电厂、燃气电厂的发电量和电价都由政府调控。虽然风电和火电的价格一样,但是目前尚没有针对“弃风”的处罚措施。与火电相比,风电场不具备任何价格优势。刮风的时候,电网公司不仅没有动力去增加发电量,反而会在前一天下达风电场的最高发电。鉴于风能的不稳定性,这一数值是相当低的。


中:怎样才能提高现行的体系的效率?

:继2002年《电力体制改革方案》出台以后,暌违十多年,2015年国务院发布了《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(简称“9号文”),强调要提高效率,改善可再生能源入网难的问题。“9号文”及配套文件中的两点提议我认为非常重要:一是减少风电发电量计划配额;二是逐步引入市场定价。改变监管政策,使电网公司与国际最佳实践接轨对消除配电企业的利益冲突也具有重要意义。

我和我同事最近的研究表明,如果中国降低燃煤电厂的最低发电量水平,提高电力调度频率和灵活性,那么到2030年,仅风电一项占一次能源消费的比重就可以达到14%,几乎达到2030年目标(到2030年将非化石能源占一次能源消费比重提高到20%)的四分之三。再加上其他低碳能源,中国将顺利实现其推广非化石能源的承诺。

:需要进行体制改革,加大灵活性。中国的风电消费需要更为灵活的电费定价机制,从而建设发展现货市场、短期市场,避免签订长期供电合同。允许风电场自主定价将有利于其根据供需情况及时作出调整,从而提升竞争力。

目前中国的能源结构以火力发电为主,且以大规模电力传输为主要输配途径,将不稳定的风电纳入进来是很困难的。增加燃气电厂等更为灵活的能源供给渠道,提高多能源电力系统的并网或许会有助于解决这一问题。然而目前,在中国,不同的能源体系之间都相对独立。

中:中国和美国的媒体都十分关注中国可再生能源并网,您觉得有哪些信息是被两国媒体误解且有必要在此进一步向公众传达的?

:我想更好地解释一下过剩产能的影响。举一个很明显的例子,尽管2015年电力行业的煤炭消费紧缩,但在这一年,中国新增煤电装机5100万千瓦。在钢铁和水泥等行业,产能过剩导致供过于求,产品价格下降,资源使用效率降低,进而影响贸易。而在电力行业,在统一的价格计划下,其结果却是不同的:发电配额分配向燃煤电厂倾斜,导致整体配额紧张,原定风电配额被挤占。去除煤电的过剩产能可以为风电营造更多空间,尽管风电还存在其他不稳定因素阻碍其发展。

:国内媒体的报道有时候误解了导致可再生能源消费不高的真正原因。这一问题的根本原因通常不在于技术不过关,而在于市场机制的缺失。很多时候,问题的矛头会指向电网公司。这一问题解决起来很简单,那就是政府必须贯彻落实加强风电消费的政策。

尽管政府每年都会发布文件,鼓励风电消费,但是弃风仍然是一个重大问题。很明显,发文要求电网公司消纳风电没有什么效果。我们应该提高市场、价格体系、调度机制的灵活性,激励传统能源行业、电网公司、乃至消费者消纳更多风电。

 

翻译:金枝


作者曾任卡内基国际和平基金会中国经济研究助理,她关注的领域包括美国 - 中国关系、可持续农业以及经济增长中的环境考量


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