“10年間，我國風電并網容量增長了約100倍，光伏發電更是僅用了5年時間就實現了并網容量的百倍增長。當前，新能源已成為我國第3大主力電源。未來，更高比例的光伏、風電將源源不斷接入電網，新能源到底該如何充分消納?”11月13日，在2018年電機工程學會年會上，國家電網有限公司華東分部顧問張啟平將新能源消納的困惑再度拋出，立刻便引起了在場嘉賓的共鳴。

“高比例”有多高？

中國科學院院士周孝信研究指出，綜合考慮人均負荷需求、經濟發展、環境要求等因素，到2030年，太陽能、風電等新能源裝機總量將達到28.74億千瓦。其中，風電裝機約占63%，光伏占比將維持約17%。屆時，新能源年發電總量將達到8.94萬億千瓦時。其中風電發電量將在80%左右。“到2050年，新能源裝機總量將達到約52.08億千瓦，風電和太陽能發電的占比將分別在32%和41%左右。年發電量也將達到約12.13萬億千瓦時，風電電量占比將下降至52%，太陽能發電量占比將達到27%。”

在裝機總量和發電量如此增長的場景下，張啟平表示，新能源在整體電力裝機中的占比也將“突飛猛進”。“基于這樣的場景推斷，西北地區新能源裝機占比將由2017年底的32.8%提高到2025年的44%和2030年的55%，華中、華東地區的新能源裝機占比也將由2017年底的10%左右提高到2025年的20%左右和2030年的30%左右。”

新型儲能不可替代靈活性電源

基于新能源占比的不斷推高，張啟平表示，大規模消納的同時要同步增加新能源裝機60%以上的靈活性調節電源，為系統安全運行提供必要的頻率、電壓響應和轉動慣量、短路容量支持等輔助服務。“即便是新型的儲能系統也不能完全替代靈活性電源在保障系統安全上的作用。”

不僅僅是安全性，在經濟性上，靈活性電源也有著明顯優勢。

“光伏和風電要成為電力系統中可靠的保障，必須配置至少6小時的儲能電站。特別是光伏電站，要滿足晚高峰的用電需求，如果不配備儲能裝置根本不能參與電力平衡。”張啟平給記者算了這樣一筆賬，以光伏發電疊加磷酸鐵鋰電池儲能的方式為例，電廠壽命按25年計算，磷酸鐵鋰電池在壽命期內需要更換2次，電池平均儲能效率以80%計算，如果資本金內部收益率要達到10%，含稅上網電價要達到1.5元/千瓦時。而同樣收益條件下，光熱發電的含稅電價僅需1.048元/千瓦時。

此外，張啟平也表示，煤電機組改造、集中式燃氣輪機發電機組以及抽水蓄能電站都是靈活性調節電源的重要選項，而當前在相關領域還有大量問題需要克服。“例如在燃煤機組靈活性改造方面，機組靈活運行會帶來改造與運行成本的增加。因此要確定合理的調峰深度和速度，還要建立長效的輔助服務機制，確保靈活性改造有序進行。”

通道與交易市場仍待完善

在系統靈活穩定的前提下，外送通道的暢通堅固同樣關乎新能源消納的質量。國家電網有限公司副總經理劉澤洪援引國際能源署的最新研究預測，在未來20年，全球的電網建設投資將達到7萬億美元。“加強電網建設是提升新能源友好并網能力的重要支撐。”

“目前，哈鄭線、酒湖線都面臨受端網架薄弱的問題，致使線路運行效率難以達到設計值。隨著新能源發電比例的增加，必須要及時消除電網結構中的薄弱環節。”為此，張啟平強調，盡快建成華北和華中交流特高壓主網架才能解放已投運特高壓線路的輸電能力。

與加快通道建設相比，完善電力交易市場的呼聲則更為強烈。劉澤洪指出，市場設計中的不合理是造成新能源棄電的重要原因。以2017年西北地區電力市場交易為例，統計顯示，2017年西北地區棄電率為21%。“若無省間交易，這一數據將在46%左右。”

為此，在電力交易市場健全方面，與會專家建議，可通過市場機制減少新能源間歇性出力影響，建立健全新能源對常規能源發電權的替代機制，同時豐富新能源交易品種，開拓消納市場，通過市場手段鼓勵需求側定向消納新能源。