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开启煤电“双降通道” 重视可再生能源“双占比”——关于构建以新能源为主体的新型电力系统的若干问题

北极星电力网新闻中心  来源:先思录  作者:尹明  2021/4/16 8:59:27  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 煤电 新型电力系统 可再生能源

北极星火力发电网讯:构建以新能源为主体的新型电力系统,是我国电力领域完成“双碳目标”的战略举措,也是我国电力领域贯彻新发展理念、推动“双循环”新发展格局建设,促进能源、生态、经济协调发展的内在变革方向。

新型电力系统的价值和优越性主要是通过装机和电量在规模(投资)和结构(排放)维度上的改变体现出来的。例如,光是新能源发电装机和发电量实现快速增长了,但是新能源发电装机占比低、发电量占比低,也不能算是新型电力系统。可能还是靠粗放的规模扩张模式下的发展,“新瓶装旧酒而已”。

(来源:微信公众号“先思录” ID:foresight-thinking 作者:尹明)

对于我国电源规模和结构的变化趋势的理解程度如何,将对制定新型电力系统相关的政策、战略产生重大而深远的影响。

一、认清影响我国电源发展的主要矛盾

认清我国电源规模和结构的变化趋势的前提,是要认清影响我国电源发展所面临的主要矛盾。

除了能源资源富集区与电力负荷中心之间的空间不匹配外,笔者认为,影响我国电源结构的最重要因素主要包括两方面:

一是我国的用电需求还将保持多年较快增长。参考多家研究机构预测结果,笔者采用多类方法预测后,提出我国2025、2030和2035年的用电量需求将达9.45、11.15和12.8万亿千瓦时左右,对应“十四五”“十五五”和“十六五”时期的阶段年均增长率分别是4.7%、3.4%和2.8%。每年三四千亿千瓦时的净增量,相当于每年增加1个英国全年用电量。

二是来自于多年以煤电为主的电源结构,造成存量包袱太重。“十三五”时期,我国采取多种政策措施调整电源结构,煤电发电量占比和装机占比分别下降了5和9个百分点,但是煤电仍呈现“一煤独大”。表1和表2分别给出了“十三五”时期,我国煤电发电量和装机占比变化情况。煤电不仅以数万亿元的固定资产的物理形态存在,同时,长期以煤电为主建立起来的电力系统生产运行交易和管理体制机制等,都从多个方面影响着新型电力系统构建政策、战略和决策。

表1.“十三五”时期我国发电量构成

表2.“十三五”时期我国发电装机构成

可以看出,我国构建以新能源为主体的新型电力系统,就如同对一辆快速行驶的重载卡车进行技术改造一样。车既不能停下来,也到了不得不改的时候了。因为我们即将进入一个需要大家共同遵守更严格“排放标准”的年代。同场竞技拼得不再单单看谁的速度快,还要比谁排放的二氧化碳、温室气体少(不光是排放强度低,还要考虑绝对排放量要低)。以前我们常提到的“人口多、底子薄;我们是世界工厂、支撑全球消费”等理由,很难被人认可和接受了。从周围获得帮助将很有限,因为我们的体量太大,速度太快。我们唯有在更加开放、更加国际化、更加规范化的基础上,充分借鉴国际成功经验,加强自主创新、强化国际合作,踏实推进,才能较顺利进行被国际社会认可的对电力领域的重构和变革。

在确保安全前提下,实现我国大体量、高速度发展的“一煤独大”的电力体系向以新能源为主体的新型电力系统的重构与变革,就是我们所面临的主要问题和主要矛盾。

二、对2025、2030和2035年我国电源发展的量化分析

从存量与增量、煤电与可再生能源发电的对比分析,是理解我国电源发展趋势的有效途径。

为研究我国电源发展,“先思录”建立了基于发电利用小时数和煤电发电量占比的“面向新型电力系统的电力发展预测模型”(以下简称“FST-NERPS”)。

FST-NERPS的建模逻辑如下:

1.以煤电与风电、太阳能发电为动态调整部分,水电、核电、燃气发电、生物质发电和余温余压余气发电的装机、发电利用小时数,以及风电(陆上、海上风电)和太阳能发电(集中式电站、分布式)发电利用小时数等为输入参数。

2.通过设定总发电量(可用全社会用电量预测值代替)、煤电发电量占比和风电、太阳能发电新增装机比例为场景设定条件,通过调整煤电利用小时数和总装机容量实现模型平衡。

设定2025、2030和2035年,煤电发电量占比分别是51%、43%和33%,总发电量采用9.45、11.15和12.8万亿千瓦时;新增风电、太阳能发电装机比为2:3;煤电装机“十四五”时期每年净增量为1500万千瓦,“十五五”时期每年净增为0,“十六五”时期净增量为-2000万千瓦。

在不考虑碳交易等其他因素影响下,2025、2030和2035年电源装机构成、发电量构成如表3、表4所示,煤电发电利用小时数和风电、太阳能发电装机情况如表5所示。

表3.2025、2030和2035年我国各类电源装机结构预测(亿千瓦、%)

表4.2025、2030和2035年我国各类电源发电量结构预测(万亿千瓦时、%)

表5.2025、2030和2035年煤电发电利用小时数和风电、光伏装机的预测(小时、亿千瓦)

以下分析均将主要基于FST-NERPS测算结果展开。

三、深化对我国电源发展趋势的认识1.有序推进煤电进入电量与装机规模“双降通道”

煤电是我国电力领域完成“双碳任务”的关键。存量煤电规模大,基础发电能源功能长期存在,但要确保煤电在“十四五”末进入电量与装机规模的“双下降通道”。这是我国电力领域2030年前实现碳达峰的关键。“十四五”时期是关键期。

(1)煤电发电量在2025年之后应进入“绝对下降通道”,即,煤电发电量及其在全国发电量占比均要下降。

(2)煤电发电装机规模在“十四五”时期达峰,“十五五”时期处于平台期,2030之后进入规模“下降通道”。

此种安排,既可以保证已经获批的、且有合理需求的煤电机组在“十四五”时期集中建设投运,也可保证煤电在“十五五”时期有一个发展缓冲和转型期,为进入“十六五”时期的“绝对下降通道”做好准备。

2.先增量清洁化,再存量清洁替代,确保可再生能源发电2030后尽早突破“两个100%”

可再生能源发电(包含风光发电、水电、生物质发电等,主要是风光发电)是新增发电部分的关键,即,要大力提高可再生能源发电在全国新增装机、新增发电量中的“双占比”,即,可再生能源新增装机占比和可再生能源新增电量占比,定义如下:

可再生能源新增装机占比=可再生能源新增装机量/全国同期新增装机量

可再生能源新增电量占比=可再生能源新增发电量/全国同期新增发电量

根据FST-NERPS测算,我国可再生能源新增装机占比,“十四五”期末应超过80%,“十五五”期末超过90%,“十六五”期间超过100%。

可再生能源新增电量占比,“十四五”期末应超过60%,“十五五”期末超过90%,“十六五”期间超过100%,实现新增发电量全部来自可再生能源,实现对煤电发电量的存量替代。

尽早实现可再生能源发电在全国新增发电“双占比”突破100%,是我国电力领域清洁化和低碳化转型中的“里程碑”,标志着我国电源(装机和电量结构)真正由增量清洁化向存量清洁化的进阶。

四、深化对提高可再生能源新增装机和新增电量“双占比”的认识

提高可再生能源新增装机和新增电量“双占比”的关键,是如何做大可再生能源发电的“蛋糕”份额,通过市场和政策的作用,逐步建立新能源的主体地位,搭建好与新型电力系统发展相匹配的平台和“软环境”。主要思路包括:

思路1:从供给侧入手,通过降低煤电在全国发电量占比(不同于煤电发电量规模降低),扩大可再生能源发电量占比。主要手段包括:大力开展分布式可再生能源发电市场化交易,提高跨省跨区输电中可再生能源发电比例,通过建立灵活性资源市场机制、完善辅助服务市场和建立容量市场支持煤电转型,通过碳市场机制倒逼煤电的落后产能退出等。

思路2:从需求侧入手,通过合理控制用电量增长,减少新增发电量规模,降低可再生能源发电新增装机和新增电量“双占比”提升任务的难度。主要手段包括加强价格信号引导、采取节能和能效技术/产品、提高供给侧与需求侧互动响应、对工业和建筑等进行能效节能升级等。

表6给出了在2025年煤电发电量占比51%情境下,可再生能源新增装机和新增电量“双占比”及在全国发电装机占比随总发电量变化的情况。

表6.可再生能源新增装机、新增电量占比和发电装机占比随发电量变化情况

51.png

测算结果验证。在3月30日国务院新闻办公室举行的可再生能源新闻发布会上,国家能源局传递出“十四五”末可再生能源发展量化目标,即,可再生能源发电装机占全国电力总装机的比例将超过50%、可再生能源在全社会用电量增量中占比将达到三分之二左右。与这两个目标对照表明,在总发电量为94500亿千瓦时情境下,可再生能源发电装机占比为50.5%;可再生能源新增发电量占比为63.2%,如果扣除线损和厂用电量的影响,也基本达到65%-67%左右。可见,FST-NERPS模型设计及测算结果具有较高的合理性。同时,可以预见,“十四五”末煤电发电量的全国发电量占比也大致在51%-52%左右,较2020年9-10个百分点的下降。

根据FST-NERPS测算结果,随着总发电量增加,可再生能源新增装机占比和发电装机占比均呈增加的趋势,而可再生能源新增电量占比呈现下降趋势。因此,提高可再生能源新增装机和新增电量“双占比”,在发电量规模上,具有反向操作的关系,即,发电量规模越大,对提高可再生能源发电装机占比更有利;反之,对提高可再生能源新增电量占比更有利。因此,我们需要特别重视全社会发电量规模的规模与速度问题。

在限制煤电发电量占比情况下,全社会发电量规模能保持在一个合理增长速度,确保可再生能源新增装机占比较快增长,尽快突破第一个“100%”。同时,全社会发电量的增长速度还不宜太快,以此促进可再生能源新增发电量占比较快增长,尽快突破第二个“100%”。从突破“100%”的先后时序看,可再生能源新增装机占比要早于新增电量占比率先突破100%,这也主要是由可再生能源发电低发电功率密度、低发电利用小时数决定的。

重视节能、能效和需求侧资源价值。全社会发电量规模是由全社会用电量规模决定的。在国际减排标准日益严格环境下,在越来越多期待投向中国情况下,如果我们自身还是一个“跑冒滴漏”严重的经济体,大量产品和服务无法通过国际认可的碳排放标准(尽管有些标准不合理)进入更大、更有价值国际市场的话,我们的国际地位、国际形象以及在应对气候变化方面的国际话语权,无疑将会大打折扣。因此,我们需要从加强生态文明的高度、从提高供应链和产业链安全的高度,更加重视节能能效和需求侧资源价值。在构建新发展格局的过程中,在工业、建筑和交通等重点领域,充分利用5G和云大物移智链等先进技术,将强化节能优先、能效优先、绿色优先与新技术、新业态发展紧密融合,吸引更多的市场主体和个人参与其中。利用市场机制充分挖掘和发挥需求侧资源的价值,实现生态效益与经济效益价值“兑换”,让贡献者的参与行为得到实实在在的经济回报。

总之,利用好市场配置资源的决定性作用与政府有效管理,保持发展规模与发展速度之间的协调、保持存量与增量之间的协调、保持煤电有序退场与新能源发电加快发展之间的协调,将是我们在构建新型电力系统过程中需要考虑的长期战略性问题。

本文提出的“有序推进煤电进入电量与装机规模‘双降通道’”和“先增量清洁化,再存量清洁替代,确保2030后可再生能源新增装机占比和可再生能源新增电量占比尽早突破‘两个100%’”,以及重视发电量规模和速度的协调等观点,有助于开阔我们认识未来我国电源结构调整的思路,有助于制定更加合理的评价指标。

原标题:开启煤电“双降通道”,重视可再生能源“双占比”——关于构建以新能源为主体的新型电力系统的若干问题(中)

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