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

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)型的主要與重要內(nèi)容。風(fēng)電與光伏具有區(qū)別于傳統(tǒng)化石能源機組的波動性、間歇性的出力特點。要實現(xiàn)高比例的可再生能源利用，電力系統(tǒng)需要適應(yīng)可再生能源的這一特點。

那么，可再生能源在系統(tǒng)中的最優(yōu)份額如何?相應(yīng)的，要適應(yīng)這一可再生能源的份額要求(以滿足各種物理、排放約束)，化石能源對應(yīng)的最優(yōu)份額在何種水平?現(xiàn)實中的可行性相比理論上的可能性存在哪些額外的障礙?目前，我們的煤電行業(yè)存在相對數(shù)量的過剩產(chǎn)能，公共政策的關(guān)注視角應(yīng)該在哪個方面?這是本文探討的主要問題。

▷ 風(fēng)電光伏的最優(yōu)份額 ◁

可再生能源發(fā)展多少，發(fā)展多快的問題，不應(yīng)該從系統(tǒng)平衡的視角出發(fā)，而應(yīng)該從節(jié)能減排需要的“必要性”出發(fā)。這也是需要反復(fù)強調(diào)“可再生能源友好型的電力系統(tǒng)”的原因。可再生能源是目標(biāo)，而電力系統(tǒng)是條件。系統(tǒng)的平衡與成本最小化無論在運行還是新建環(huán)節(jié)都是需要保證的約束。這存在以可再生能源更大份額為前提的政策與技術(shù)可以發(fā)揮作用的空間。

那么，可再生能源的最優(yōu)份額是多少呢?基于滿足本地環(huán)境污染與全球氣候安全的約束，這部分的份額顯然要遠(yuǎn)高于目前的水平。但是，也肯定不會是100%，因為100%的波動性可再生能源，物理的平衡約束都可能無法滿足。此外，可再生能源開發(fā)大到一定程度，其開發(fā)的成本會上升，而自身的市場價值卻在下降，因此必然也存在一個依賴于政策環(huán)境(可能會影響市場的電價，也就是可再生能源避免的成本)最優(yōu)的水平。

對這些政策與各種競爭性技術(shù)(比如能效、碳捕集、利用和封存)的不同程度的考慮，以及可再生發(fā)電成本最終下降程度的預(yù)期，會導(dǎo)致截然不同的最優(yōu)份額的結(jié)果。目前的實證研究給出的結(jié)果范圍在20%-70%左右，而且結(jié)果高度依賴于生物質(zhì)發(fā)電與碳回收方面(二者聯(lián)合可以構(gòu)成負(fù)排放)的利用程度。這無疑是一個需要繼續(xù)研究的方面。

當(dāng)然，這僅是考慮部分現(xiàn)實約束的情況。如果現(xiàn)實中，其他的競爭性技術(shù)由于各種原因缺乏考慮邊界之外的可行性，那么可再生能源的份額還需要進一步加大。比如碳回收目前仍舊是一個充滿風(fēng)險與缺乏社會接受度的技術(shù)，而能源效率提升也總是處于“理論潛力很大，實際實現(xiàn)程度非常有限”的境地，我國一直倡導(dǎo)的節(jié)能優(yōu)先仍舊處于缺乏機制設(shè)計與集體行動邏輯、不知道相對什么優(yōu)先的套話階段。

因此，總體上，從“多一點還是少一點”的問題出發(fā)，我國的可再生能源的發(fā)展份額，距離其最優(yōu)份額還非常之遠(yuǎn)，仍舊需要堅定的政治與政策承諾，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的投資者提供確定穩(wěn)定的長期預(yù)期，降低投資風(fēng)險從而降低資本成本，促進更快的成本下降。

▷ 基于剩余負(fù)荷曲線與Screening Curve的2020年化石能源最優(yōu)電源結(jié)構(gòu) ◁

筆者之前的文章一再強調(diào)，煤電的過剩在于偏離了其最優(yōu)系統(tǒng)份額，而非總量平衡意義上的衡量。那么，煤電等化石能源發(fā)電在系統(tǒng)中的最優(yōu)份額在何種水平呢?這可以通過剩余負(fù)荷曲線(總負(fù)荷減去需要優(yōu)先調(diào)度的可再生能源)與Screening Curve的結(jié)合來簡單推算。

基于持續(xù)負(fù)荷曲線，如果以費用為縱坐標(biāo), 以每年利用小時數(shù)8760 h 為橫坐標(biāo), 把電力系統(tǒng)中各種不同發(fā)電機組(如果太多, 可以分類, 同類的用一種典型機組特性代表) 的年費用曲線畫在同一圖上, 則可得到類似于圖1的曲線族(上部)。每條年費用曲線與縱軸的交點處的數(shù)值表示年固定成本費用的大小, 曲線的斜率表示每發(fā)1 度電的(單位) 可變成本。在圖中, 由年費用曲線的交點可以確定出兩個時間交點。顯然, 當(dāng)機組的年利用小時大于第二個時間點時，基荷機組——煤電的年總費用最小。當(dāng)年利用小時數(shù)小于第一個時間點時, 則第1 類機組——天然氣單循環(huán)最經(jīng)濟。當(dāng)年利用小時數(shù)位于二者之間, 第2 類機組CC的年總費用最小。

責(zé)任編輯：lixin

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