可再生能源未来特征分析

人类到现在经历了两次能源变革，都是在更高效的能源出现以后，替代了上一个能源的发展。现在基本上形成了油气、煤炭共存的发展格局。煤炭的黄金时代已经过去，但还占有一定比例。石油成为当前全球的主要能源，天然气处于继续增长的发展态势，在未来十年可能成为第一大能源。 当前，我们开始进入到第三次能源变革的发展阶段，第三次能源变革的特点跟前两次非常不同，这次的能源变革是外力驱动的变革，因为它是基于生态环保、气候变化、能源资源可持续供应等外部约束或者要求，是一次“被动式”变革。在这样的情况下，要变革的是由高密度能源向低密度能源的转移，由好用的能源资源向不好用的能源资源转移，因此，这个转移方向必然带来成本的上升，并且由之前的资源依赖转为技术依赖。技术依赖的特点也使新能源行业成为新的。经济增长点，这也使第三次能源变革更加复杂，甚至有人称之为进入人造能源的时代的变革。因此，未来的能源供应体系是需要重构的，表现为以下几个特征。 首先，能源产业结构会发生变化，会融合更多的能源供应消费体系，而且会有更多的投资主体。二是它改变了能源电力消费方式，能源系统都是以供定需，因为可再生能源的供应情况是不一样的，未来的消费者会响应供应侧的需求。未来，需方的响应可能要更多的通过政策或者是经济性手段来进行引导。第三，它会改变消费者的角色。之前的角色划分是非常清晰的，消费者就是消费者，生产者就是生产者。未来每一个人可能会成为产销者，既是消费者，也是生产者。第四，在这样的格局下，下一步能源行业的游戏规则会发生改变。可以说，分布式光伏发电是最更体现这一理念的能源形式，是实现普通人“能源梦”的能源形式。这也是为什么在当前分布式光伏受到如此关注和重视的原因之一。 必须重视并实现与电力系统相互适应和对接 第三次能源变革凸显以电力为主的特征。因为，在供应源头，将摆脱化石能源依赖，90%以上的非化石能源将转化为电力;在消费侧，电动汽车等新型用电技术和设施将大规模利用。 因此，新能源发展实现与电力系统相互适应和对接显得尤为重要。我们看到，实现能源绿色转换，大力提高光伏等可再生能源比例，是世界各国能源战略调整的共同选择。在实现大比例接纳可再生能源发电的同时确保电力系统安全稳定运行并控制成本，是全球电力发展的共同难题。关于可再生能源发电并网与消纳，国内外已经达成的基本共识是：一个特定电力系统(电网)接纳变动性可再生能源的能力，主要取决于该系统的电源可调节能力。一个特定地区的可再生能源资源的开发规模，主要取决于其所在电网的覆盖范围。 可再生能源高速发展给电力系统平衡带来的挑战是国内外研究的重点之一。因为风电、太阳能等不具备可调度性且变动性很大的电源的大量接入，使得瞬时平衡的电力系统在确保分钟级的系统平衡与可靠运行方面面临着极大的挑战。应对这样的挑战，需要整个电力系统的综合协调和优化资源配置。在电源结构方面，优化电源结构，提高常规发电设备的运行灵活性，尤其是有必要考虑建设一定规模的调峰电源。在电网基础方面，加快电网基础设施升级改造，加强电网网架结构，加快跨大区电网建设，提高区域互联能力，满足新能源大规模接网和送出的需要。在调度运行方面，提高电网调度运行的智能化水平，优化电网调度计划编制，开展日内和实时调度，提高电网接纳大规模新能源并网的能力。在需求侧响应方面，要求电力系统改变传统运营管理模式，通过政策措施，提高需求侧响应能力，改善负荷特性，充分调动各类需求侧资源参与系统平衡。 此外，还需要建立适应光伏等新能源并网的电力系统运行管理体系。在并网技术标准方面，出台具有强制约束力的国家层面的并网技术规范。在功率预测管理方面，新能源功率预测是新能源纳入发电计划、开展实时调度的基础。要求新能源发电场、电网调度机构都应建立功率预测系统。在运行监控管理方面，应因地制宜选择新能源实时监控系统的建设模式。规范新能源监控系统的基本功能，完善新能源运行信息接入。在调度计划管理方面，要求按节能调度办法优先调度新能源，制定科学调度运行规则，将风电、太阳能等纳入年度方式统筹，纳入月度和日前平衡。 当前及未来一段时期内，我国电力需求还将处于较大幅度增长阶段，因此对我国而言，尤其还要高度重视并加强发展中的统筹和协调。一是要高度重视规划、建设方面的协调性，包括电源项目发展与电网规划建设之间的协调，以及变动性电源(如风电、太阳能等)与常规电源(尤其是具备可调节能力电源)之间的协调。二是要高度重视电网建设。电力系统接纳变动性电源的能力取决于系统的电源结构、负荷特性以及电网覆盖范围。提高风电等变动性电源接纳比例的四大途径是：提高传统电源的调节能力、增加调峰电源、加强电网互联、提高需求侧响应能力。电网是决定四种灵活资源能否参与系统平衡的关键因素。重要输电线路阻塞是造成系统灵活资源无法共享的重要因素;风电等不稳定电源多位于远离负荷中心的电网相对比较薄弱的地区。大规模波动电源并网必须加强电网结构，加强电网互联。在中国，加强电网互联、发挥电网作用是当前和未来最具现实意义和有效性的措施。 长远看，大规模可再生能源开发利用，技术上不存在无法逾越的障碍，但就每个具体的发展阶段和系统而言，如果缺乏必要的技术措施和手段，则会带来许多现实的问题和矛盾。因此，在未来的可再生能源发展促进光伏发展的思路上，必须建立双向提升的概念，要提高常规可调节电源的运行灵活性和调节能力，扩大电网覆盖范围/跨区电力交换能力，改变传统的电力供用关系模式及系统的运行模式，构建不同利益相关方的盈利模式。 专业、创新是推动光伏实现可持续发展的关键 要满足电力系统运行管理的技术要求，这是光伏发电实现健康有序发展的“必修课”，也是让光伏真正成为“小而美”的新兴能源供应方式、成为未来主力电源的重要前提。德国早期对小型分布式光伏发电未采取任何监控措施，并网运行的技术要求也相对较低，随着光伏发电大规模增加，50.2Hz问题、电压超标问题、线路变压器过载问题等逐一暴露，其结果是，仅电网改造一项就需投入数百亿欧元，这还不包括将100kW以下分布式光伏发电纳入监控需要业主投资的配套设备成本。同时，技术创新和管理创新也是必须要加强的。对光伏来讲，尤其是在产业培育和商业模式方面的创新需求更加突出。 所有这些都是基于一个共同的能源发展目标。能源发展始终是要满足经济社会的需求，这是基本的任务目标。现在为了满足这些目标，还需要达到绿色、低碳、环境友好等。未来能源发展需要在环境友好、清洁高效的前提下为经济社会提供技术可获取、经济可承受的充足的能源供应，这是我们的发展目标。分布式光伏也要扮演相应的角色，在可承受的发展成本上，不光是自己的成本要降低，包括接入系统的配套也要尽量降低。德国的研究显示光伏发展达到5200万kW规模的时候基本上就可以跟用电电价持平，这个时候，政策就不会做给分布式光伏提供补贴。5200万kW的规模预计可以在2020年前后实现。这些政策都是基于可接受的发展思路进行调整的。 新能源已成为定义电力市场机制的新变量 我国现在正处在电力市场改革的关键期，社会各界也一直在议论电力改革的方案。电力市场化改革是一个正确的方向。但相对于多年前的电力市场化改革环境而言，其中有一个新要素的出现，就是新能源，它会重新定义电力市场基础。全球的电力市场化改革中，有两个方面的关切。一是在市场化建设目标里，怎么考虑可再生能源发展的要素。二是怎么构建包括可再生能源在内的市场机制。在新的可再生能源进入以后，电力的商品属性已经不是用电量和频率可以界定的，可能会体现在更小的时段，在分秒级、分钟级对系统进行支撑。 可再生能源发电是否可以参与市场、如何参与市场，这是国内外都在探讨的问题。美国加州正在推进可再生能源进入市场化的步骤。在2012年以前，加州和别的州一样，都免除了风电、太阳能等可再生能源的稳定供电责任。如今加州的可再生能源优先出清机制已经退出了。2012年以后，新投建的风电厂开始和其他电厂一样承担平滑输出责任，或者叫稳定供电责任，这是加州特有的。纽约州仍然继续让风电享有优先权。哪个制度更好，现在也没有达成共识的看法。德国也是如此，其“负电价”机制近期进行了调整，现在他们提出对2015年之前投运的、能够提供系统服务的风电厂给予0.48欧分/KWH的额外电价奖励。毫无疑问，这是在现行的政策补贴的基础上体现的系统价值。未来政府补贴取消以后，意味着这种系统服务的价值要通过市场体现。英国也在做相应的探讨。英国准备从今年年底开始建立容量市场，对系统容量进行拍卖，采用这种方式保证传统电源的市场价值。