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从以煤为主跨越到以新能源为主要加快电力市场建设

作者:崔晓利 来源:能源研究俱乐部 发布时间:2021-05-10 浏览:
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深化改革 消除障碍 推进能源转型

——专访中国社会科学院工业经济研究所能源经济室主任,副研究员朱彤

崔晓利

应对气候变化,推动能源转型,是全球共同面对的课题。2020年9月,我国宣布将提高国家自主贡献力度,力争于2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。今年3月,中央财经委员会第九次会议明确提出将碳达峰,碳中和纳入生态文明建设整体布局,构建以新能源为主体的新型电力系统。站在新的起点,我国能源转型面临的形势如何,新型电力系统如何构建,面临的关键任务和挑战有哪些?为此,记者专访了中国社会科学院工业经济研究所能源经济室主任,副研究员朱彤。

01,能源系统转型对实现碳达峰,碳中和目标至关重要

记者:“十四五”为碳达峰的关键期,窗口期。我国将碳达峰,碳中和纳入生态文明建设整体布局,提出构建以新能源为主体的新型电力系统,将对能源产业链产生深远影响。我们该如何理解当前的能源转型形势?

朱彤:能源转型的完整内涵包括“一个目标,三个支柱”。一个目标是指温室气体的减排,我国已经提出努力争取2060年前实现碳中和。三个支柱分别为:通过提高能源效率和节能降低化石能源的消费总量;大力发展可再生能源替代化石能源;power to X,即碳中性燃料。

碳达峰,碳中和目标的提出,为能源转型设定了倒计时牌,也带来了新的压力和动力。推动能源转型是实现碳中和,构建我国低碳经济竞争优势最重要的路径。从碳中和目标实现角度,能源系统必然转向零碳能源系统。系统转型意味着我国将从以化石能源为主导的能源系统转向以新能源和可再生能源为主导的能源系统。但这种转变很难通过自然过渡实现,因为这两个系统的技术与经济特征有很大不同。

光伏,风电等可再生能源,是对能源电力系统最关键的影响因素。可再生能源发电更多是分布式,中小规模,在用户侧出现的,特点是波动性和间歇性,这些都显著区别于传统化石能源。目前,可再生能源在能源消费中所占比重还比较低,还需要依托化石能源系统。未来,可再生能源比重不断提高,伴随而来的不只是电力系统中化石能源与可再生能源份额此消彼长的替代过程,更是电力系统的转型。传统能源电力系统需要主动变革来适应新形势。

02,从以煤为主跨越到以新能源为主还有很长的路要走

记者:我国从以煤为主的能源结构,过渡到以新能源为主体,电力系统转型将面临哪些挑战?

朱彤:我国火电比重近年来持续下降,非化石能源装机和发电量稳步上升。但从以煤为主的能源结构,跨越到以低碳电力为主还有很长的路要走。

首先,我国电力系统灵活性差是根本问题,远不能满足现阶段能源转型的要求。随着风光发电比重的上升,必然要求电力系统以更高的灵活性来应对这种波动性电源。根据欧洲经验,能够提升现有电力系统灵活性且边际成本相对低的技术手段有如下几种:一是对燃煤机组和热电联产机组进行灵活性改造;二是利用技术,经济等方面的综合手段提高电力需求侧灵活性;三是优化相邻电网互联互通,提高相邻电网的“间接储能”功能;四是发展可再生能源供热,增加储热装置,增加电厂灵活度;五是采用储能技术提高电力系统灵活性。目前,我国提高电力系统灵活性的主要举措是煤电机组的灵活性改造。其余 4 种途径则由于体制和利益障碍,或进展缓慢,或效果有限。

其次,火电机组的大型化与电力系统灵活性存在内在矛盾。在电力行业节能减排和淘汰落后产能的政策引领下,关停小火电机组的标准不断提高。随着可再生能源发电机组比例的进一步提高,火电机组未来将从基荷电源转变为备用电源。当风光发电出力不济时,火电机组要马上顶上去。这就要求火电机组有足够的灵活性。然而机组规模越大,灵活性越差。而且,60万千瓦的超临界机组如果低负荷运行,煤耗和碳排放都要大幅度增加,节能减排的目的也无法完全实现。

第三,输网强,配网弱的电网结构无法适应用户侧变革需要。能源转型对电力系统来说,至少会产生两个重大方向性变化:一是电能将从单向流动转变为双向流动,即用户端也能生产电能;二是电网从纵向一体化的集中式电网向分布式扁平化电网转变。这两个转变,都需要一个数字化智能化水平高,平衡能力强的本地配电网,因此加快实现配电网转型迫在眉睫。此外,电力系统需要适应用户侧“产销者”的增加,以及新商业模式的出现,需要利用数字化技术提高配,售,用电环节交互能力和响应速度,推动电力系统向分布式,扁平化,智能化转变。

03,构建新型电力系统需要提升技术和制度上的灵活性保障

记者:构建新型电力系统,面临哪些方面的关键任务?

朱彤:风电和光伏发电具有间歇性和波动性特征。新型电力系统必须进一步提高系统灵活性来加以应对。提高电力系统灵活性,一方面要在电力系统不同环节进行技术改造增加灵活性资源的供给;另一方面要建立相应的市场机制“发现”灵活性资源的价值,并使这些灵活性资源的投资获得回报。然而在我国,由于这些灵活性资源的市场回报机制缺位,电力系统灵活性资源供给严重短缺,远不能满足新能源发展的需要。此外,在当前电力体制下,电网企业也缺乏主动接受更多波动性新能源发电量并网的积极性。

电力系统技术上的灵活性决定了灵活性资源的数量,是电力系统安全稳定运行的基础,而市场制度灵活性决定灵活性资源的配置效率。提高电力系统灵活性的技术措施,需要制度上的灵活性保障。欧洲致力于完善统一的电力市场制度,在充分考虑风光发电波动性影响的基础上不断修正原有的电力市场交易和监管制度。尽管我国电力体制改革在稳步推进,但有利于促进可再生能源发展的一些改革举措,比如输配电价改革,可再生能源直接交易,增量配网改革等进展和成效有限。此外,提高电力系统灵活性的方法主要侧重于个别技术路径。

“十四五”期间,除非我国能够按照能源转型的要求,通过深化体制机制改革大幅提升电力系统的灵活性,否则在既有的电力系统和电力体制中可再生能源进一步大规模发展的空间有限。

04,消除体制与政策障碍为“十四五”能源转型的迫切任务

记者:“十四五”期间,对于做好能源转型和构建新型电力系统工作,您有哪些建议?

朱彤:近年来,由于风光发电的成本大幅下降,成本和技术已经不再是限制可再生能源发展的障碍。当前的主要问题是相关政策和体制机制落后于技术可行性,技术创新的“红利”没有得到充分释放,这是“十四五”我国能源转型迫切需要解决的问题。

首先要加快电力市场建设。欧美国家的电力市场化改革先于能源转型,并且在转型过程中,其市场机制也在进行调整。我国能源行业缺乏市场机制,市场和计划的杂糅带来了不少问题,因此我们需要改变底层运行的模式。不管是碳市场还是绿证市场,都要嫁接在能源市场基础之上。加快统一的电力现货市场和电力辅助服务市场建设,是可再生能源发展最重要的保障机制。缺乏电力市场的情况下碳市场和绿证市场,其“效果”和“效率”将会大打折扣。

其次要消除相关政策障碍。我国可再生能源发展需要彻底改革旧的体制,将构建有利于能源转型的新体制提上日程。体制改革的目的是提高效率,而能源转型的目的是去碳。碳减排具有外部性特征,需要政府出手进行一定的干预措施,但是干预不能过度,否则就会损失效率。同时,单一目标决策下的一些政策需要修正。要从能源系统转型的角度重新评价一些过去行之有效,但在能源转型的逻辑和碳中和要求下不再适用的产业政策。之前以节能减排和提高能效为名的一些政策,放在大的架构下已不再适用,或者跟大目标背道而驰。比如以降低单位煤耗为导向的火电机组的大型化政策,与以新能源为主的电力系统下煤电机组主要作为系统备用的定位的矛盾,煤电机组大型化与电力系统灵活性的内在矛盾问题。此外,要考虑电力市场,碳市场,绿证交易之间政策的协调性。

再次,判断一种技术路径或技术方案在能源系统中的价值和作用,需要从其对减碳贡献,对系统灵活性的贡献和经济性等方面综合考虑,而不能从单一角度判断。未来以新能源为主导的电力系统是技术,组织,制度,商业模式演进的综合结果。能源转型的最终目标是零碳能源系统,因此,对减碳的贡献程度是决定一种技术,一种能源未来“存在权”的首要标准。未来电力系统会被成本低的风光发电占据主导,因此具有灵活性的技术或能源是未来电力系统最稀缺的资源。若一种能源品种同时兼具经济性和灵活性,那么它将是不可替代的。

“十四五”期间,如果我们能够从体制政策方面多做协调改善,那么“十五五”以及更远时期的能源转型才会更加顺畅。

关键字:电力系统

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