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图 1 不同能源类型的定性价值评估
(一) 经济性评估
火电的经济性适中,既有初始投资的固定成本,也有燃料成本为主的变动成本,将其作为经济性的中值参考基准;水电虽然初始投资仍比较大,但由于不需要燃料,变动成本优势明显,是高经济性的代表;核电初始投资成本昂贵,尤其是三代核电机组的投运,相对成本差异更为明显,其经济性次于火电;新能源以风电、光伏为代表,建设成本略高于火电,但变动成本很低,加之需要平衡调节支撑,经济性可粗略认为与火电持平;储能主要包括抽水蓄能和电储能装置等,但目前单位容量造价仍居高不下,加之不能生产电能,且有转换能效损失,总体经济性甚至低于核电。
(二)灵活性评估
火电作为目前我国辅助服务市场的主力参与资源,能够提供几乎全部品种的辅助服务,但受到启停状态、最小运行出力和爬坡速度等限制,可设定为灵活性适中的标杆基准;水电的运行约束较为宽松,调节速度也相对更快,因此灵活性要高于火电;核电并不适合进行频繁调节,但在必要时也可以进行较为平缓的出力调整,灵活性较低;新能源长期以来被认为是不能参与辅助服务的,其实风电、光伏也具备一定调节能力,如通过可以发挥其控制手段来完成一些二次调频的功能,但在满发时仅能提供单向调节,灵活性较低;储能的灵活性是最高的,可利用充放状态的切换实现正负双向的调节,且电储能装置的爬坡和响应速度远高于传统发电机组。
(三)环保性评估
火电由于需要燃烧化石能源,气体排放是环境治理的重点,环保性相对较低,但可以通过超低排放技术进行改善;水电开发受水电资源分布的限制,目前我国水电资源开发已较为充分,大型水电项目增量空间有限,因此作为环保性的中值参考基准;核电受限于安全性的考虑,以及核废料的处理,在内陆核电解禁之前选址空间有限,环保性也评估为中值;新能源分布广泛,资源储量大,多数可在生命周期内提前实现自我碳中和,环保性最佳;储能技术中,抽蓄电站受限于选址,而电化学储能则存在生产和回收过程的污染物处理问题,目前尚无完善的废旧电池回收处理方案,因此其环保性最低。
04“碳中和”目标下电源拼图的重构
从不同电源经济性、灵活性和环保性价值的分析可以直观的体现出多能互补的必要性。考虑到能源转型所需的时间周期规律,2030年碳达峰仍需基于现有电源结构进行优化调整,而2060年碳中和则需要电源结构的革命性重构。笔者将不同能源类型板块拼接得到如图 2所示电源结构拼图。“碳达峰”场景下,火电和水电比例约为3:1,辅以一定比例的核电、新能源以及储能,主要是对当前电源机构的补充和优化。“碳中和”场景下,新能源占主要比例,核电装机规模大幅扩张,火电装机规模显著下降,仅保留小部分作为调节性电源维持系统安全运行,水电规模保持稳定,储能规模相应配置。
(a) “碳达峰”电源结构优化拼图
(b) “碳中和”电源结构重构拼图
图 2 “碳达峰”、“碳中和”场景的电源结构拼图
05坚持高质量发展道路
在向“碳中和”目标前进的征途上,我国新能源产业将成为主力军,不仅要在产量上满足规模增长的需要,更需要不断迭代升级技术装备,全面提高新能源的价值,实现对传统电源的有效替代。构建公平开放的能源市场体系,通过有序竞争发挥多元能源的互补优势,是破解能源行业“不可能三角”的必然选择。此外,能源行业要牢记历史使命,不断探索领先技术,通过国内市场孵化出具有国际竞争力的产品体系,用中国制造的能源装备为世界绿色发展赋能。(本文作者来自金风设计研究院。)
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