新能源未来命运是“阿斗” or “卧龙” 关键在于技术创新-北极星风力发电网

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近几年，清洁能源的发展是我国甚至是全球化的主题，在《重塑电力市场》一书中，也明确指出未来的发展方向是“低碳转型”。我国近些年推行节能改造，开启碳市场等诸多措施，也无不在大力推行新能源的发展。即使这样的大环境下，新能源的发电量占比仍然相对较低，很多省份新能源出力占总出力的仅10%左右，这是由从能源格局、出力特性到发用电计划等多个环节共同影响导致的结果。

有人说新能源是卧龙般的存在，以后注定是新能源的天下；也有人说，新能源全靠政策，本身就是个扶不起的阿斗。且听慢慢道来。（注：以下的新能源均指当下占比最大的风电、光伏）

新能源发展现状

新能源得到充分重视，在国家和地方政府的指导和支持下，发展迅速。截至2017年底，新能源装机容量如下图所示。

新能源电量低的原因分析

1、受自然条件限制，风电、光伏机组利用小时数

风电、光伏这两种资源的有效利用小时数受资源条件影响较为严重，风资源并非全天高风速，夜间无光照，所以风电光伏机组有很多时段是低出力水平甚至零出力；另一方面，风电的出力有“逆负荷”特性，在负荷低谷的夜间往往因风大而有更大的出力空间。所以，整体来讲，机组利用效率受资源的时间特性影响较为明显。

2、电力装机增速大于负荷需求增速，电力装机盈余过多

能源转型的需求拉动着新能源装机容量的提升，整体上能源装机增量大于淘汰量，同时能源装机璔速大于负荷需求增速，造成了电力过剩的局面。以山西为例，截止2017年12月，山西省电力装机容量8072.71万千瓦（其中风电871.63万千瓦，太阳能发电590.38万千瓦），而2017年12月中的最大负荷峰值2899.8万千瓦，装机是负荷的2.5倍以上。

我国的能源整体上是僧多肉少，且因利益分配及电网运行需求等因素，不能单纯把新能源电量照单全收，进一步限制了新能源发电量的占比。

3、新能源电源与负荷的逆向分布造成消纳压力

由于风电、光伏机组的出力依托于风和光的自然资源，因此，在进行风电厂、光伏电站的选址时，对于资源的依赖性很强。以风电为例，下图展示了一般的风电厂开发流程，其中的“宏观选址”指的是基于风能资源及其他条件的分析和比较，进行场址的选择。从图中不难看出，依据风资源进行宏观选址是整个过程中相当重要的基础和先决条件，而其中风资源丰富和风能质量好是相当重要的参考依据。新能源电厂的分布与自然资源密切相关，但风光资源丰富的地区基本为“地广人稀”的地区，所以“三北”地区（东北、华北、西北），而电力负荷需求却主要集中在东南沿海地区。虽然有了大输的特高压输电项目来支撑“西电东送”“北电南送”等工程，但当前形势下，输电通道的输电容量仍难以完全满足新能源消纳的需求。

4、新能源出力不稳，对火电的依赖性较大

提到风电、光伏机组的出力特性，往往用间隙性、波动性、随机性来形容，且由于受风光等气象资源的影响明显，其出力预测的准确度也并不理想。

在制定电网运行的发输电计划的过程中，需要保证负荷曲线被满足，同时也要保证电力系统的安全稳定运行。新能源出力不确定的部分，需要由出力特性更加稳定和可控的火电来“兜底”。新能源出力波动产生的差额需要通过火电的快速调节来补足，为了保证足够的调节能力，火电的出力占比自然也不可以压到太低。

在一些地区，通过“风火打捆”的方式实现新能源消纳就是这个道理，尽量让风电多出力，但为了保证出力的稳定性，由“打捆”的火电补足其波动的部分。

正是由于对火电的依赖和电网运行的稳定性需求，高比例火电的结构仍将长期存在。

5、固定成本高，对补贴政策有很强的依赖

有时会见到这样一种说法，风电、光伏机组出力成本低，比火电更有竞争力。然而，这句话中的成本低仅指风、光这些自然资源的变动成本，实际上，其建设、设备等固定成本其实很高。当下很多电站都是靠政府补贴来维持。

利润是吸引投资的关键点，当前情况下地补贴的依赖性强，仍需要通过技术改进等方式真正实现全成本的降低，才能形成更有力的发展空间。

6、政策倡导下，机制和硬件基础的完善需要时间

不管是能源局和发改委的诸多文件，抑或是国网内部的“双降”要求，都在为消纳新能源，提升其出力水平指明方向。然而，真正的落实需要合理的机制规范，以及匹配的硬件基础支撑。机制的设计需要立足长远，兼顾多方利益，反复推敲；硬件的完善更需要时间来满足。我国的电力体制改革和电网建设就是提升新能源的软、硬件基础，目前尚不能达到最理想的状态。

未来技术攻坚方向

能源发展设想的落地说白了还是技术需求，真正的技术落地才是发展的最终状态。同时，技术的成熟度影响着新能源对政策的依赖程度，所以，是卧龙还是阿斗，最终还得看技术。

1、提升风电、光伏发电机组的技术性能

通过对发电机组的技术升级解决其出力波动性的问题，提升其出力稳定性，减少对火电的依赖性，是提高其出力占比的重要手段。

另一方面，通过技术革新降低机组建设、运维等固定成本，通过降本增效提高其市场竞争力，吸引社会资本，加速资源优化配置。

2、提高新能源出力的预测水平

在当前的“计划+市场”的调度模式下，受新能源消纳政策的影响，调度部门制定发输电计划时，需要在日前（执行日前一天）阶段新能源机组的出力预测，并编排到发输电计划中。计划编制过程中，需要考虑新能源预测的不准确性，而有所保留或留有一定备用。

通过新兴技术手段，整合更多的数据资源，提升新能源机组的出力预测精度，有效解决其出力的随机性问题，将为风电资源争取到更大的计划空间。

3、储能技术的有效补充

近两年储能技术开始迎来一波发展，从宏观来看，储能技术通过充放电，实现电能的时间转移，可以有效解决负荷与机组出力时间不匹配的问题。另一方面，储能的调节性能好，可以对新能源出力进行有效调整，平稳新能源出力。

4、新的发展形势促进就地消纳

近些年，电网的发展形势越来越多元化，微网越发流行。微网的存在其实就是通过微网部分的控制，实现微网内新能源的内部消纳。另外，分布式光伏可以有效解决新能源电源与负荷逆向分布的问题。通过分散化的处理方式，在一定程度上打破了对地域的限制，也极大的促进了新能源的就地消纳。

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