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此外,新能源发展不但需要关注自身发电成本,也要关注系统成本。相比常规电源,新能源大规模并网必然增加系统的平衡成本和容量成本。风电等变动性电源出力波动,需要电力系统提供调峰、调频、备用等辅助服务,增加平衡成本。风电等变动性电源容量可信度低,需要提供备用容量,增加容量充裕性成本。参考IEA研究结果,当风电比例达到20%时,平衡成本和容量充裕性成本分别为1~7美元/(MW˙h)和4~5美元/(MW˙h)。
考虑到中国属于大陆季风性气候、风电保证出力相比欧美较低、新能源发电整体预测精度尚有差距、煤电比重高等原因,中国新能源所引发的额外系统成本要比欧美更高。
综合上述内容分析,得出如下3个观点。
(1)风电和光伏发电成本仍有较大下降空间,2020年基本实现“三北”地区风电在发电侧平价上网和东中部光伏发电在用户侧平价上网。
(2)中长期看,光伏发电比风电更具下降空间,2030年光伏发电平均度电成本有望低于风电;随着弃风弃光控制在合理水平,“三北”地区风电和光伏发电跨区送到东中部地区,相比东中部地区新能源开发消纳更具经济性。实现新能源开发中长期目标还得依赖“三北”地区和西部地区。
(3)风电、光伏发电等新能源发电不仅需要关注自身的发电成本,还需要关注给整个电力系统带来的额外系统成本,主要包括平衡成本和容量充裕性成本等。
3、中国新能源的可持续发展
3.1 国际新能源支持政策及启示
鉴于能源转型要求、政策框架、市场模式等方面存在差异,导致不同国家的新能源支持政策也存在差别。总体来看,目前多数国家采用固定上网电价机制(FIT)和奖励+市场价格机制(FIP)。
丹麦激励政策配套有效。丹麦采取了包括碳税、碳排放配额、环保税、上网电价补贴、研发补贴、基础设施建设、风能行业支持等相关政策,推动风电发展。早期丹麦采取了装机基金和电价补助,要求新能源优先上网,后来则以固定上网电价与差价补贴为主要支持手段。
西班牙价格激励“双轨制”。可再生能源电力上网实行“双轨制”。“政策轨”下,通过固定电价支持政策,保障可再生能源发电企业的基本收益;“市场轨”下,鼓励可再生能源发电企业在固定电价政策的基本保障下,更多参与市场竞争,获取额外收益。
美国建立完善的税收政策,积极推广配额制。美国新能源产业相关的税收政策贯穿了产业的生产和消费环节。美国是第一个推行配额制(RPS)的国家。目前,已有29个州制定并实施可再生能源配额制。
德国根据可再生能源发展阶段,及时调整支持政策。第一版可再生能源法EEG 2000版,确定了以固定上网电价为主的激励政策体系,可再生能源发电进入起步阶段。EEG 2004版进一步完善上网电价政策,并引入上网电价固定下调机制,可再生能源发电进入快速发展阶段。EEG 2009版建立基于新增装机容量的固定上网电价下调机制,并通过补贴方式鼓励自发自用。在此期间,光伏发电投资成本大幅下降,上网电价下调幅度没有及时跟上,光伏发电迅猛发展。EEG 2012版进一步完善基于新增装机容量的固定上网电价下调机制,提高下调频次,鼓励可再生能源发电进入市场,同时也将小型光伏发电纳入系统监控范围。EEG 2014版首次提出通过招标确定光伏补贴额度,进一步推动基于市场溢价机制的光伏发电市场化,降低并逐步退出补贴。EEG 2017版全面引入可再生能源发电招标制度,正式结束基于固定上网电价的政府定价机制,全面推进可再生能源发电市场化。此次修订既是响应欧盟关于各国可再生能源支持政策的要求,也有实现可再生能源发展目标、降低发展成本的内在动力。
综合分析,得出如下3点启示。
(1)新能源发展初期需要依靠多种方式的补贴,实现规模扩大和成本降低的相互促进,提升产业竞争力,但也不应长期依赖补贴。各国均根据本国国情、能源转型目标进程和自身承受力,采取逐步降低直至取消补贴的政策导向。
(2)引入市场机制可促进新能源持续发展。通过招标制实现开发投资权的竞争,倒逼降成本;由于新能源发电边际成本较低,在充分竞争市场机制下能够凭借其成本优势保证优先调度,推动新能源优先消纳。
(3)配额制在跨省区电力市场不完善的情况下可发挥重要作用,通过逐步提高配额要求,促进新能源在更大范围内消纳。
3.2 中国新能源可持续发展需要解决的问题
自“十一五”以来,中国逐步建立了涵盖上网电价、全额保障性收购、补贴基金、税收优惠等方面的新能源政策体系,促进了新能源快速发展,但也带来一些问题,值得关注。
(1)补贴强度高,补贴资金缺口较大,难以为继。中国新能源补贴强度高,2016年风电和光伏发电的补贴强度分别约为0.17、0.53元/(kW˙h)。截至2016年年底,补助资金缺累计缺口超过550亿元。如果维持现有政策(不考虑光热发电和接网补贴,按照当前基金征收比例计算),预期“十三五”期间可再生能源发展基金的累计缺口可能达到2 000亿元。
(2)现行价格机制对降低成本和促进消纳的作用不明显。近年来新能源发电,尤其是光伏发电成本下降幅度较大,但政策调整滞后,标杆电价下调往往滞后于成本下降,加上以市场竞争方式确定的规模有限,从而使开发商自身降低成本的动力不足。此外,现行以标杆电价为主的价格机制仅对新能源开发商起激励作用,而缺乏对常规电源补偿调节促进消纳的激励措施。
(3)缺乏对新能源引发的系统成本和对策研究,对相关方激励不足。新能源具有随机性、间歇性等特性,可信容量低,电力系统必须配备足够的灵活性电源,从而带来额外的平衡成本和容量充裕性成本等,目前对这些系统成本的研究不够,缺少补偿机制。目前中国正在探索建立相关的市场化机制,但进展不大。譬如,仅在西北地区开展了清洁能源替代自备电厂交易试点,辅助服务试点也仅限于东北、新疆、福建等地区。
4、结语
分析表明,2020年“三北”地区多数省份风电可实现发电侧平价上网,东中部地区光伏发电可基本实现用户侧(大工业用户和一般工商业用户)平价上网。从国际经验看,新能源可持续发展仍需激发产业内生动力,促进技术进步和成本下降,减少补贴依赖,降低发展成本,需要建立倒逼机制,以实现新能源开发预期目标和融入大电网。通过完善电价下调机制、优化规模布局、降低非技术成本、提高技术门槛等手段,引导产业升级,不断提升新能源发展质量;在开发容量和上网电量上引入市场机制,鼓励收益与常规电源共享,着力打破省间壁垒,促进新能源消纳,推动中国能源体系向清洁低碳加快转型。
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