煤電有多過剩？2020年的最優(yōu)電源結(jié)構(gòu)預(yù)測

2017-11-08 16:53:16 能源雜志　點(diǎn)擊量：評論 (0)

導(dǎo)語：要適應(yīng)可再生能源的份額要求，化石能源對應(yīng)的最優(yōu)份額在何種水平?為了應(yīng)對普遍存在的局地環(huán)境污染、能源安全與全球氣候變化問題，能源轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為越來越多國家的選擇。而發(fā)展風(fēng)電與光伏成了能源轉(zhuǎn)型的主要

可再生能源并不在這個(gè)體系中考慮，仍舊屬于政策驅(qū)動，技術(shù)學(xué)習(xí)的階段。到2020年，風(fēng)電按照裝機(jī)2.2億千瓦，利用小時(shí)數(shù)200小時(shí)，光伏按照裝機(jī)1.5億千瓦，利用小時(shí)數(shù)1100設(shè)定。水電與核電都是我國電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)成。它們的發(fā)展、布局以及運(yùn)營對社會系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)布局、空間規(guī)劃都會有重大影響，外部性非常明顯。因此，水電與核電的發(fā)展在所有國家都往往是政府控制節(jié)奏的電源類型，而不(應(yīng)該)是項(xiàng)目業(yè)主根據(jù)自身的盈利前景進(jìn)行分散決策，這區(qū)別于宏觀影響并不大的煤電等機(jī)組?；诖?，水電與核電的規(guī)模與節(jié)奏外生設(shè)定，根據(jù)政府規(guī)劃設(shè)定為2020年3.1億與5800萬千瓦。

基于扣除這部分非化石能源發(fā)電之后的剩余持續(xù)負(fù)荷曲線，通過模型優(yōu)化得到化石能源發(fā)電(主要是煤電與天然氣發(fā)電)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。模擬現(xiàn)實(shí)，到2020年，化石能源電力結(jié)構(gòu)仍舊是高度的以煤電為主，天然氣(單循環(huán)與聯(lián)合循環(huán))的裝機(jī)容量在1億千瓦左右。這一方面來源于煤電的廉價(jià)(并未征收較高的碳稅)，更與可再生能源在2020年的份額還不大(不超過15%)高度相關(guān)。

▷ 最優(yōu)結(jié)構(gòu)下的市場電力價(jià)格與可再生系統(tǒng)價(jià)值 ◁

由于風(fēng)電與光伏在市場中的份額還相對較低(<15%),持續(xù)負(fù)荷曲線的性質(zhì)改變還相對比較小，系統(tǒng)仍舊存在相當(dāng)數(shù)量的基荷發(fā)電，也就是全年都可以運(yùn)行的機(jī)組。在1年的大部分時(shí)段，市場的價(jià)格都是燃煤電廠的邊際成本(也就是煤電廠是邊際電廠)(圖 3)，只有1100小時(shí)左右是天然氣聯(lián)合循環(huán)與單循環(huán)成為邊際電廠，市場價(jià)格上升1-2倍。

在個(gè)別時(shí)段(幾十個(gè)小時(shí))，系統(tǒng)處于價(jià)格暴漲的階段，總的發(fā)電負(fù)荷要小于總需求，價(jià)格上漲到系統(tǒng)設(shè)定的最大電價(jià)水平(7元/度左右)。此時(shí)，切除負(fù)荷變成了最合理的選擇。

全年來看，市場的平均價(jià)格是230元/MWh，這大大低于目前大部分省市的標(biāo)桿電價(jià)水平，顯示了在電力過剩背景下相比市場形成價(jià)格與形成理性未來預(yù)期的仍舊虛高的標(biāo)桿電價(jià)水平。

在2020年可再生能源8%左右的市場份額下，在大部分時(shí)段可再生能源(特別是風(fēng)電)由于與電力需求之間的不匹配，呈現(xiàn)其收益小于其他可控電源的情況。

平均來看，相對于2020年230元/MWh左右的市場平均價(jià)格，風(fēng)電的市場價(jià)值要低9%，光伏要低5%。光伏在最初進(jìn)入市場時(shí)，其出力特性與需求特性相對一致，但是它將很快使得中午左右的用電高峰徹底消失，而改變整個(gè)電力價(jià)格曲線的時(shí)間分布，自身的價(jià)值相比風(fēng)電也將隨著份額增加更加迅速地下降。

基于其他條件相同(所謂all others equal)的2020年情景下，風(fēng)電的份額如果從6%上升到15%，其系統(tǒng)價(jià)值將進(jìn)一步下降為市場平均水平的85%。

▷ 煤電冗余的影響 ◁

隨著可再生能源進(jìn)入系統(tǒng)份額的增加，煤電等化石能源的利用率水平都隨著剩余負(fù)荷曲線的變化而減少。這意味著在系統(tǒng)成本最小化的要求下，大規(guī)模的發(fā)電類型將越來越失去競爭力(資本攤薄的機(jī)會在逐漸減少)。這體現(xiàn)在最優(yōu)結(jié)構(gòu)中，即使負(fù)荷在增加，但是隨著風(fēng)電、太陽能份額的增加，“應(yīng)該”增加的煤電份額是越來越少的(如果目前的煤電份額已經(jīng)超出了最優(yōu)份額，那么需要減少的程度更多)。圖4對此以風(fēng)電份額從5%增長到15%做了說明。

但是，必須指出，目前中國有超過2億千瓦，甚至更多的煤電機(jī)組已經(jīng)核準(zhǔn)、在建或者接近完成。這在短期內(nèi)將提升中國煤電的總體裝機(jī)容量至10億千瓦以上。這部分機(jī)組將是系統(tǒng)的“冗余容量”，他們?nèi)绻麉⑴c市場競爭，獲得市場份額，將對其本身及其他機(jī)組的利用小時(shí)數(shù)產(chǎn)生明顯的影響。煤電的小時(shí)數(shù)，將在很大程度上實(shí)現(xiàn)不了“最優(yōu)結(jié)構(gòu)”狀態(tài)下的利用水平。

▷ 公共政策視角應(yīng)該更關(guān)注的范疇 ◁

公共政策的視角，應(yīng)該更關(guān)注那些影響系統(tǒng)全社會成本最小化的方面，比如平均大鍋飯的市場份額劃定，缺乏有效競爭機(jī)制等;而不是私人成本嚴(yán)格等于社會成本的方面，比如所謂煤電總量過剩的問題?？偭窟^剩的成本是分散到每一個(gè)獨(dú)立市場參與者上的，消費(fèi)者往往還能從總量過剩中得到好處。這不應(yīng)該是公共政策需要操心的范疇。

原標(biāo)題:煤電有多過剩？2020年的最優(yōu)電源結(jié)構(gòu)預(yù)測