促進西北新能源高比例發展：保供前提下以最低成本消納新能源

中國經濟導報、中國發展網訊 記者白雪報道 近日，自然資源保護協會（NRDC）與中國能源研究會合辦“西北新能源高比例發展“研討會，發布了由NRDC支持、“中國電力圓桌項目”課題組完成的報告《建設多層次市場機制，促進西北新能源高比例發展》。會上，NRDC清潔電力高級顧問王萬興博士、西安交通大學副教授李更豐、國網西北分部專家陳天恩、電力規劃設計總院副總工程師王霽雪、國網能源研究院副院長蔣莉萍、中國電力企業聯合會專家委員會首席專家肖創英以及中國能源研究會碳中和產業合作中心主任黃少中等專家，結合目前西北地區的新能源發展現狀，從國際經驗、國家發展戰略、地方發展實踐等角度，探討了促進新能源高比例發展的路徑和支撐環境以及區域電力部門的低碳轉型方案，為全國“雙碳”目標的實現提供參考。

西北電網是全國六大電網之一，包括陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆五?。ㄗ灾螀^）電網。西北電網的電力供大于求，是我國供電面積最大、電力外送比例最高的區域電網。截至2021年底，西北電網新能源（除特別說明之外，本文中的“新能源“特指風光）裝機占該地區全部裝機規模的42%，發電量占比21%，遠超全國新能源裝機占比27%和發電量占比12%的平均水平，已超過歐盟同期水平。2022年，西北電網新能源單日發電量和最大出力均創新高，新能源日最大發電量占比35%、（瞬時）最大出力占比48%。青海省的新能源發電出力占比達到了驚人的79%，比當時全省用電負荷還高出4%。

根據國際能源署（IEA）提出的可變可再生能源（簡稱VRE，即風光）發展的六個階段，中、美、加、法、日等國家都處于第二階段，VRE發電量占比為10%左右，依賴系統現有的靈活性來消納VRE。西北地區已由第三階段邁入第四階段，即以VRE為主的新能源在特定時段內可以提供大部分的發電量。目前，英、意等國處于第三階段。進入第四階段的只有丹麥、愛爾蘭和德國等少數國家。IEA指出，進入第四階段面臨的挑戰是，一方面需要更先進技術方案來保障系統的穩定，另一方面還需要改變電力系統運行方式與監管規則以適應大量VRE的接入。

自2018年以來，“中國電力圓桌項目”課題組先后開展了“西北區域電力現貨市場及監管機制研究”、“適應新能源發展的西北區域電力輔助服務市場研究”和“‘雙碳’背景下西北電網新能源消納的市場化機制研究”。在此基礎上，課題組完成并在今天的研討會上發布了最新研究報告《建設多層次市場機制，支撐西北新能源高比例發展》（以下簡稱研究報告）。

研究報告認為，在“雙碳”目標以及風光大基地規劃建設的新形勢下，西北電網新能源占比將進一步提高。預計2022年西北電網新能源總裝機將超過火電，成為西北第一大電源。西北電網也將因此成為全國首個新能源裝機第一的區域電力系統，同時面臨腰荷時段的消納與早晚高峰的保供壓力。預計到2025年，新能源裝機占比將超過50%，成為西北電網的主體電源，電力系統將率先實現碳達峰目標。另外，西北地區市場主體組成形式復雜，亟待通過市場手段厘清運行關系。截至2021年底，西北外送電量占全網用電需求的37%。“大送端”電網特性日益凸顯，外送對消納的影響越發重要。

為促進西北新能源高比例發展，研究報告建議，應擴大資源的優化配置范圍、打破消納壁壘，并針對電力市場建設提出了三點具體建議：

首先，應分階段完善西北電力市場架構。對于現貨市場建設，應從分散式逐步過渡到集中式市場；對于輔助服務市場，應分階段建設、遵循“先區域、后省內”的發展模式；對于容量補償機制，應建立“可靠性+靈活性”雙軌運行制容量市場。

其次，應豐富電力市場的參與主體。充分推進新興市場主體參與電力市場，提升電力系統的靈活調節能力。通過電源側、電網側、需求側、儲能側等方面來推動電力系統的靈活調節能力提升，適應大規模新能源并網后的要求。

此外，應完善新能源外送機制。構建配套電源和富余電能相輔相成的西北外送交易體系，在滿足系統安全穩定的前提下，逐步增加輸電通道的新能源占比，通過各省多送端合作互補互濟，有效平抑新能源的隨機性和波動性。

NRDC首席代表張潔清強調，實現“雙碳”目標，電力系統是關鍵。要“破”化石能源占主導地位的能源體系，就要先“立”新能源的供給和消費能力。西北地區的新能源裝機規模和發電量均處于全國乃至全世界的領先水平。圍繞西北新能源高比例發展進行研究，對其自身的發展和全國電力部門的低碳轉型，都具有非常重要的意義。 

NRDC清潔電力高級顧問王萬興博士在介紹國際經驗時表示，穩定的政策與激勵機制對降低成本和擴大可再生能源技術市場需求是不可或缺的。在全球很多地區，可再生能源的平準化成本已能夠與煤、油、氣等常規能源進行競爭。過去兩年，新增可再生能源裝機占到了全球新增電力裝機容量的80%以上。如何從電力系統的規劃、建設、調度、運行以及電力市場的架構與規則上進行創新，安全高效地消納新能源，是我國建設清潔低碳的能源系統，實現電力行業低碳轉型的關鍵。 

西安交通大學李更豐教授表示，隨著更大規模的新能源接入電網，系統消納面臨著巨大挑戰。2016年以來西北地區新能源利用率“五連升”的勢頭預計將在今年被打斷；比如今年5月甘肅省棄風率上升至18.3%、青海省棄光率上升至16.3%等情況均說明西北地區新能源大發展帶來的消納壓力持續增長?？紤]到西北地區現有市場交易機制還不能完全適用于未來新能源大規模開發和高效利用，因此如何充分利用西北地區資源稟賦優勢、省間互補特性，建立多層次靈活市場交易體系，突破西北地區新能源受阻的瓶頸，從而促進全區的新能源消納水平提高，成為亟需解決的問題。

國網西北分部專家陳天恩指出，在新能源發展過程中，曾出現嚴重的棄電問題。2016年西北地區的平均棄電率為29%，甘肅的風電棄電率高達43%。西北新能源棄電倒逼消納率先市場化，并取得了顯著成效。新能源棄電率由2016年的29%降低到2021年的5%，利用率由71%提高到95%。面向“雙碳”目標，新能源電量滲透率從20%提高到40%的時候會出現更嚴峻的挑戰，目前的峰谷價差和輔助服務機制會顯得力不從心，需要重新完善乃至重塑現行電力市場。因此，現階段的工作重點是推動西北電力市場由大到強。完善乃至重塑現行電力市場，在保障電力可靠供應的前提下，以最低的成本接納新能源，助力實現碳達峰、碳中和目標。

電力規劃設計總院副總工程師王霽雪認為，新能源的高質量發展對于保供是有好處的。西北地區風光資源豐富，具有巨大的發展潛力，在全國能源低碳轉型中具有獨特的地位，在“十四五”到“十五五”期間將承擔更為重要的作用。目前已安排一定規模的保障性并網和市場化并網項目，可以支持西北地區完成可再生能源消納指標。但作為重要的送端地區，需要做好新能源、支撐電源和外送通道的要素協同，對支撐電源和區域網架加強等工作提早進行謀劃。

國網能源研究院副院長蔣莉萍提出，在著力構建高比例可再生能源新型電力系統的語境下，對于諸如西北這樣的新能源發電量占比已超過20%的電力系統而言，我們需要用建團隊的思路，探討如何通過創新的技術手段、管理手段和市場機制，通過跨省跨區互濟并充分挖掘新能源參與電力系統平衡的能力和優秀表現，實現“不斷降低化石能源發電量比例”這一目標，而不應該繼續停留在過去新能源占比較低的“消納”階段的養孩子思路上。今年四川電力系統出現的缺電狀況，雖然屬于極端天氣年份里特殊事件，但是傳遞出一個信號：靠天吃飯的高比例可再生能源電力系統出現時段性的缺電現象是難以避免的。所以，此類系統的能量供應充裕性問題，必須作為規劃和運行中的重點關注和系統研究分析的關鍵點之一。西北的實踐已經證明有兩條路徑是行之有效的，一是擴大資源優化配置范圍，另一條是電力系統與其他能源供應系統之間的協同。

中電聯專家委員會首席專家肖創英認為，在享受高比例可再生能源帶來的利好的同時，也將承擔著潛在的災害天氣帶來的代價。對此要有認識上的準備，要認識到保供的艱難。作為可再生能源高比例的樣本，四川缺電問題帶給西北的一個重要借鑒，是要充分提升電網的調節能力，未來應加強電網互濟能力的建設，發揮跨區域的調節能力來支撐送端的新能源發展，調動受端資源在提升送端電網靈活性方面的作用。

中國能源研究會碳中和產業合作中心主任黃少中提出，隨著“雙碳”目標的提出，我國能源轉型發展擺到了更加突出的位置，駛入了快車道。西北地區作為典型的能源生產和外送基地，風光資源異常豐富，是我國能源轉型發展的主要依托，同時傳統能源也相對豐富，是保障能源安全的壓艙石。因此，西北能源轉型發展具有典型特征和意義，把西北地區能源轉型發展問題分析透、解決好，對全國乃至世界都有重要的借鑒和示范作用。如何推進西北的能源轉型發展，必須要統籌謀劃，多措并舉。一是要放眼全國統籌考慮，不能就西北論西北。二是要在外送通道和機制設計兩方面發力。三是要發揮市場有效和政府有為的雙重作用。四是要實現能源轉型發展和能源安全保障的協調統一。