張樹偉：風電棄風問題何解？
來源：財新傳媒 | 0評論 | 7065查看 | 2014-07-19 18:11:00
2013年，按照國家能源局的統(tǒng)計，棄風問題得到了一定程度的緩解，平均棄風電量11%，比2012年降低6個百分點。吉林（22%）、甘肅（21%）、內(nèi)蒙古（蒙東20%，蒙西12%）、河北（17%）的棄風率仍顯得過高。到2013年年底，中國風電并網(wǎng)裝機達到7700萬千瓦，已經(jīng)超過美國（約6100萬千瓦），位居世界第一位。但是由于嚴重的發(fā)電限制，從發(fā)電量來看，仍舊比美國低15%左右。
風電實際運行小時數(shù)相比設(shè)計值大打折扣，影響風電業(yè)主的投資回收計劃。2012年以后，清潔發(fā)展機制（CDM）項目的核證減排量（CERs）價格大幅下跌，風電項目減少了約0.1元/千瓦時的減排量出售收益。而10%-20%的棄風，其對電廠收益的影響也大致如此。二者相加，風電場的年收益要下降30%，其平均利潤較高峰時期要減少2/3以上。過去幾年，風電設(shè)備制造行業(yè)技術(shù)進步、成本下降的效應完全被抵銷了。
從公共政策的角度，這也影響到標桿電價（FIT）水平的下調(diào)。解決風電棄風問題，關(guān)系到短期風電行業(yè)與產(chǎn)業(yè)經(jīng)營、中期電力系統(tǒng)多元化轉(zhuǎn)型（風電避免鎖定在“高成本、低份額”的均衡狀態(tài)，進入“低成本、高份額”的新的均衡），以及長期的節(jié)能減排目標的實現(xiàn)與綠色低碳發(fā)展。
傳統(tǒng)電網(wǎng)的功能是實現(xiàn)可控的電力供應與變化的需求間的平衡?，F(xiàn)在，隨著風電、太陽能發(fā)電越來越多，不可控的電力供應比例將越來越大。從技術(shù)上來講，減少棄風有以下5個方面需求與供應側(cè)的措施：
改進天氣預測的精度，用于風電出力預計
這種改進，面對大氣系統(tǒng)固有的不連續(xù)與不確定性，其效果也基本是“成事在天”的，總會存著或大或小的誤差。這一改進的潛力是極其有限的。
需求側(cè)響應
在我國電力市場基本還沒有建立的情況下，這一途徑短中期內(nèi)還只能“束之高閣”。
靈活電源
特別是起停迅速的天然氣，以及一些配合的煤電機組。但是無疑，頻繁的起停將增大設(shè)備運行的難度，增加設(shè)備維護的成本，減少這些機組的利用率。這一增量成本如何補償必須解決。
擴大聯(lián)網(wǎng)范圍
需要巨大的投資，由于建設(shè)的長周期也需要假以時日。
建立儲能系統(tǒng)
抽水蓄能、風電供熱等形式較為可行。其他的技術(shù)都屬于遠景技術(shù)，其商業(yè)化的難度甚至要大于風電的并網(wǎng)本身。
技術(shù)上的可行性并不是實際中需要采用的充分理由，需要經(jīng)濟性的考量與比較。這也是在特定情況下，少量棄風是有效率的選擇的原因。而現(xiàn)實中的物理的、經(jīng)濟的、政策與體制的約束眾多，也會限制技術(shù)充分發(fā)揮作用。本文結(jié)合不同的時間尺度（短期、中期與長期）與空間尺度（具體項目、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃與宏觀政策、體制安排），討論棄風的解決思路。
第一、短期項目層面棄風問題的解決——改變調(diào)度優(yōu)先次序
西部風能物理資源豐富地區(qū)大規(guī)模的風電裝機已是既成事實。短期內(nèi)，電力系統(tǒng)的調(diào)峰備用機組不可能迅速增加，而風電的其他利用方式，比如供熱也因為技術(shù)實踐不足等原因，無法迅速的展開。電力需求不旺，新的電源發(fā)展與擴大聯(lián)網(wǎng)外送也面臨成本較高的問題。短期內(nèi)棄風問題的大幅改觀（比如降到3%以內(nèi)，這接近北美與歐洲情況）似乎無解。
然而事實并非如此。分析幾個“棄風”的重災區(qū)，可以發(fā)現(xiàn)，其傳統(tǒng)的煤電機組的利用小時數(shù)仍舊高達3500-4000小時，甚至更高，現(xiàn)存電力系統(tǒng)接納風電的技術(shù)潛力（比如調(diào)峰深度達到20%以內(nèi)，利用小時數(shù)在1500-2000小時）還遠未實現(xiàn)。
這一現(xiàn)象在電力市場環(huán)境下是不可想象的。因為風電可以以邊際成本低的優(yōu)勢，以零報價上網(wǎng)，在壓低市場價格的同時，獲得市場份額，優(yōu)先滿足或低或高的電力需求。德國可再生能源大發(fā)展的背景下，其傳統(tǒng)機組利用率下降嚴重。2013年夏季，天然氣機組出力就因為燃料成本高昂（邊際成本高），其利用率下降了20%，而同期電價也下降了13%，這一傳統(tǒng)機組不賺錢的情況已經(jīng)使得系統(tǒng)維持足夠的備用容量都困難。因此探討建立容量市場(Capacity market) 變得必要（盡管理論上，因為機組可以通過足夠高的尖峰負荷時段的“稀缺租金”回收固定資本投資，容量市場并沒有因為可再生能源發(fā)電而存在的必要）。
而我國目前顯然處在另外一個極端上——系統(tǒng)存在過度冗余。原因之一，在于我國調(diào)度體系中仍然維持的所有機組“平均上網(wǎng)小時數(shù)”的政策，并且省級政府具有巨大的自由量裁權(quán)。必須指出的是，風電對傳統(tǒng)電源的擠壓，這是其技術(shù)特點與電力市場設(shè)計所決定的。同時，成本低（指的是可變成本，固定部分已經(jīng)沉沒，不體現(xiàn)在決策之中）的排序優(yōu)先（merit-order）是有效率的市場建設(shè)的要求。
2013年棄風的改善，在筆者看來，大部分來自于優(yōu)化調(diào)度、減少線路的阻塞，以及新增的需求。這一優(yōu)化的潛力在未來仍將是存在的，隨著互聯(lián)的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的改進可能會持續(xù)改善。但是相比而言，更大的結(jié)構(gòu)性調(diào)整在于改變調(diào)度的排序規(guī)則，模擬市場競價行為。這需要調(diào)峰補償機制的更良好運行，以及對這一改變的分布式影響(distributional impacts)問題的解決。
比如如果改變調(diào)度規(guī)則，火電機組的市場份額將受到進一步壓縮，甚至有些省份在某些時段會成為一個純可再生能源電力供應系統(tǒng)，火電完全“淪為”備用。應該講，這是全局有效率的選擇，是基于本地資源稟賦、技術(shù)特點以及社會經(jīng)濟形態(tài)下的“最優(yōu)”（socially-optimal）的電源結(jié)構(gòu)的反映，無疑是一個需要努力的方向。
這是機制安排問題，不是風電與傳統(tǒng)電源間的所謂利益“分餅”游戲。但是，必須承認，這一政策改變對于火電行業(yè)的分布式影響將是非常巨大的，其政治上的可行性存疑。在“最優(yōu)”無法實現(xiàn)的情況下，業(yè)已出現(xiàn)的風電與火電之間的“發(fā)電權(quán)”交易，相比目前的格局，是一種雙方都可以接受的次優(yōu)選擇。
而對于新項目，詳細的并網(wǎng)安排對于項目的可行性論證是必不可少的。事實上，一個典型的風電可研報告，其中重要不可或缺的章節(jié)就是電網(wǎng)接入方案。項目的電網(wǎng)接入設(shè)計，本來就是項目邊界內(nèi)的一部分，二者是“項目與電網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃”的。這一問題在已有裝機未能及時并網(wǎng)的問題暴露之后，已經(jīng)得到了極大的改善。未來風電項目的及時并網(wǎng)，應該不會是大的問題，關(guān)鍵在于接入電網(wǎng)之后的利用率是否可以達到可研預期。
第二、中期產(chǎn)業(yè)規(guī)劃規(guī)避棄風問題——明確目標、條件與方法論
風電的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃超越了項目層面，是對風電整體發(fā)展的政策，甚至裝機的規(guī)模、時序、布局的確定與控制。在筆者看來，要避免潛在大規(guī)模棄風問題的出現(xiàn)，風電與電網(wǎng)的規(guī)劃的關(guān)鍵是要區(qū)分清楚哪個是目標，哪個是條件（target and means)，有哪些物理、環(huán)境、經(jīng)濟約束是起作用的，而哪些是需要改變的。風電的發(fā)展如果是目標，那么其他的基礎(chǔ)條件，包括電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)，都是需要提升以滿足風電發(fā)展的途徑。而風電的目標確定，往往基于的是更廣的能源、經(jīng)濟與環(huán)境系統(tǒng)的發(fā)展要求，比如節(jié)能減排目標、新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展等等。
條件提升的過程中可能會遇到可行性的障礙，比如短期內(nèi)的投資缺口、工期問題等，但是這不存在不能改善的絕對性“邊界”。因此，設(shè)定政治性目標，包括風電份額與電網(wǎng)調(diào)峰能力的政治性目標，是有可操作性的方式。
過去，我國曾經(jīng)出現(xiàn)過大量的4.95萬千瓦的容量現(xiàn)象。究其原因，在于規(guī)避中央政府的審批。這一度被認為是“無序發(fā)展”的亂象 。那么試問：如果沒有這個“口子”，最初的可再生能源“十一五”規(guī)劃得以嚴格執(zhí)行，那中國2010年的風電裝機規(guī)模也就500-1000萬千瓦，風電機組能否取得如此大幅度的成本下降？不恰當?shù)恼苤?，恰恰是發(fā)展的“障礙”。1000萬千瓦風電可能不會有“棄風”問題，但是風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要滯后太多，陷入“自我鎖定”的困境當中。風電審批的下放，可以說是基于一個錯誤的理由（風電項目偏小，拿到中央審批有點繁瑣），做了一件正確的事情。 <
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