文｜華夏能源網(wǎng)
中國新能源裝機在以超預期的速度飛漲。
據(jù)官方統(tǒng)計數(shù)據(jù)，原計劃要在2030年實現(xiàn)的風光總裝機12億千瓦目標，在2023年底就已完成了10億千瓦。照此速度，2024年就可以完成12億千瓦裝機目標，整整提前六年。
然而，另外一個數(shù)據(jù)也非常值得注意——2023年，煤電電量占比從59%回升至63%，終止了連續(xù)4年的下降趨勢，漲回到了2019年的水平。
兩項數(shù)據(jù)對比說明，風光發(fā)電的電量占比，并沒有隨著裝機大幅增長而上升。新能源“有裝機，無電量”的尷尬現(xiàn)狀，與中國正在加緊構建的以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)并不匹配。
究其原因，有電源側、用戶側的種種不適應，其中最關鍵的，還是大電網(wǎng)所表現(xiàn)出的超級不適應。電網(wǎng)消納的瓶頸問題，正在成為走向碳中和進程中最薄弱的一環(huán)。
對這個問題，電網(wǎng)企業(yè)其實已經(jīng)深刻意識到了。華夏能源網(wǎng)注意到，近日，國家電網(wǎng)在2024年工作會議上鄭重提出，將“加快建設新型電網(wǎng)，打造數(shù)智化堅強電網(wǎng)”。為此，國家電網(wǎng)2024年將投資超5000億元。
“新型電網(wǎng)”的提法，對標的新型電力系統(tǒng)建設目標。這一提法的深意在于，現(xiàn)有的大電網(wǎng)對間歇性的、不穩(wěn)定的風光新能源“消化不良”，為適應高比例新能源接入電網(wǎng)的時代，大電網(wǎng)需要從頭到腳來一次徹底的革命。
特高壓“困局”
近年來，為了適配新能源大發(fā)展，國家電網(wǎng)一直在真金白銀加大投入，2020年至2023年，國家電網(wǎng)的電網(wǎng)投資分別為4605億元、4882億元、超5000億元、超5200億元。
國家電網(wǎng)投資的一大方向是特高壓，即輸電環(huán)節(jié)。截至2023年年底，西北地區(qū)新能源發(fā)電裝機容量達2.1億千瓦，占比超50%。未來幾年，西北地區(qū)風光大基地、沙戈荒項目還將有逾5億千瓦的裝機落地。要將西北地區(qū)豐富的風光資源輸送到東部，加強特高壓建設刻不容緩。
截至2023年底，國家電網(wǎng)累計建成19項交流、16項直流，共35項特高壓工程；2023全年投產(chǎn)6項特高壓工程，包括駐馬店—武漢1000千伏特高壓交流工程等項目。2024年，結合各地多條重點特高壓工程的建設進展，還有武漢至南昌、川渝1000千伏特高壓交流等6項工程，有望在年內建成投運。
但是，即使特高壓在狂飆突進加快建設，西北地區(qū)的棄風棄光現(xiàn)象還是驟然抬頭。過去一年中，在風光新能源裝機占比達到65%的青海省，中午高峰時段，電網(wǎng)已經(jīng)要求新能源場站停止發(fā)電三到四個小時。
在西北地區(qū)，由于電網(wǎng)系統(tǒng)面臨在發(fā)、輸、配、受端不匹配的問題，窩電、調峰不到位等矛盾也很突出。
比如，青海窩電嚴重，主要就受限于省內唯一特高壓外送通道——青豫直流的外送能力上。青豫直流2020年底建成投運，設計年送電能力400億度，但直到2023年全年實際送電量尚不及設計能力的四分之一。
青豫直流利用率不達標的原因之一是技術因素。高比例新能源缺少常規(guī)電源支撐，疊加新能源的間歇性、不穩(wěn)定性，給電網(wǎng)帶來巨大沖擊。在為新能源配套的煤電發(fā)電機組尚未到位投產(chǎn)的情況下，青豫直流外送電力組織困難。
盡管青海省正在積極推動第二條特高壓通道——海西州送廣西通道的建設，但是鑒于青豫直流的前車之鑒，新建特高壓線路的必要性備受質疑。
除了根深蒂固的技術因素，風光大基地、沙戈荒基地新能源發(fā)出來的電，最終能不能順利送出去，也很成問題。目前沙戈荒基地外送通道都還只是意向，要想最終落地，送端和受端還要經(jīng)過艱苦的談判與博弈。
以已納入“十四五”規(guī)劃的庫布齊中北部基地的“蒙西至京津翼”通道為例，本來這條通道按規(guī)劃要落地在河北省滄州市，要實現(xiàn)蒙西發(fā)電為中部地區(qū)所用，但現(xiàn)在河北南網(wǎng)的電力也是過剩的，河北省內的分布式光伏突飛猛進，和蒙西地區(qū)的新能源出力曲線相近。也就是說，河北可能不需要如此大量的外送電力。
此外，在特高壓通道路線設計上，中間落地哪些省份，受端和送端的電價、電量如何確定，相關各方也博弈激烈。
按照要求，新建特高壓通道可再生能源電量比例原則上不低于50%。然而，由于新能源的間歇性給電網(wǎng)帶來不穩(wěn)定性，當前西北地區(qū)的特高壓利用小時數(shù)受限，現(xiàn)有特高壓線路規(guī)劃中的新能源比例，也遠低于可再生能源50%的要求。據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)，2022年，天中、靈紹、祁韶、昭沂、吉泉、陜武等特高壓線路可再生能源占比分別為40%、20%、15%、28%和28%。
大手筆投建的特高壓通道，需要直面上述種種運營上的窘境。如何突破特高壓的特有困局，有待國家電網(wǎng)提出的“新型電網(wǎng)”概念來進一步破題。
配電網(wǎng)迷途
“大基地+特高壓”支撐的“電從遠方來”模式，受到了行業(yè)人士質疑，如中國工程院原副院長、中國工程院院士杜祥琬就極力呼吁“電從身邊來”的模式，也就是鼓勵中東部分布式新能源的“就地開發(fā)、就地消納”。
但不容樂觀的是，中東部的分布式新能源目前正在受到配電網(wǎng)的抑制，消納難的問題成為“攔路虎”。
中國76%的國土面積上的風能和幾乎100%的國土面積上的太陽能都具有開發(fā)潛力。以太陽能光伏發(fā)電為例，業(yè)內專家測算，如果充分利用我國東部地區(qū)的太陽能資源發(fā)電，可以提供2050年全社會總用電量（15萬億度）的三分之一。
目前，中東部分布式新能源開發(fā)卡在了配電網(wǎng)建設不足上。近一年多來，分布式光伏開發(fā)走在前面的冀魯豫等地區(qū)，由于配電側可接入容量有限，特別是農(nóng)村電網(wǎng)普遍薄弱，隨著戶用光伏大量接入，很多區(qū)域出現(xiàn)配變、線路、主變上送重過載問題。冀魯豫部分市縣，由于配電網(wǎng)臺區(qū)與線路的承載能力已達到飽和，戶用光伏在380伏側接入已無容量可用，因而暫停了380伏側的并網(wǎng)申請，待擴容后再開放。
伴隨著容量超限問題的持續(xù)發(fā)酵，一度讓市場產(chǎn)生了政策口徑不一的錯覺：上面要求“應并盡并”，下面卻不得不嚴令“應停當?！?。
要解決電網(wǎng)承載力問題，電網(wǎng)公司需要根據(jù)戶用光伏接入有源配電網(wǎng)需要，加大配電網(wǎng)改造力度，提高戶用光伏在低壓側的接入能力。我國北方省份戶均配電容量大多在3千瓦左右，而國際上如德國等發(fā)達國家和國內浙江等省份，這一數(shù)據(jù)在6-8千瓦。
配電網(wǎng)在現(xiàn)有基礎上擴容一倍，當然是解決方案之一。但問題是，誰來扛起配電網(wǎng)擴容的責任呢？巨額投資誰來承擔？這背后有一個機制體制與積極性的問題。
2017年，國家發(fā)改委、能源局出臺文件，鼓勵分布式發(fā)電項目與就近的電力用戶以多種方式實現(xiàn)電量的就近消納，電網(wǎng)公司可針對分布式市場化交易收取“過網(wǎng)費”。但是，由于政府希望降低分布式光伏的開發(fā)難度，進而規(guī)定農(nóng)戶不繳納上一級電壓等級的輸電價格，且“過網(wǎng)費”的標準準過低。
現(xiàn)行“過網(wǎng)費”標準減去了輸配電價中的交叉補貼、政府性基金和附加，每度電僅有1.5分到5分，如在同一電壓等級之下，“過網(wǎng)費”甚至為零。這一標準執(zhí)行前，在同檔情況下，電網(wǎng)公司收取的包括交叉補貼和政府性基金及附加在內的輸配電價一般都在0.2元/千瓦時以上。
也就是說，“過網(wǎng)費”標準過低、機制不科學，導致在配電網(wǎng)擴容上陷入了“誰建誰陪錢”的尷尬。
事情的復雜性還不止于此。戶用光伏所發(fā)電量，最好的消納方式是“隔墻售電”，但是，“隔墻售電”知易行難。隨著分布式新能源越來越多，隔墻用戶真的有那么多的用電需求嗎？
此外，還不是多與少的問題，現(xiàn)有的配電網(wǎng)從根本上來說還與分布式新能源不相適應。
風能和太陽能的間歇性和不確定性，使得風光機組很難單獨運行，需要配套一些功率補償或平滑的燃煤機組、儲能，以及需求響應和電動汽車。后兩者既是靈活性措施，又具有不確定性。這就需要一個能集成這一切的新型電網(wǎng)。
現(xiàn)有的配電網(wǎng)絡是按單向潮流設計的，不具備有效集成大量分布式電源的技術潛能，需要升級成接納高比例分布式可再生能源、適應雙向潮流的電力交換網(wǎng)絡，這便是國家電網(wǎng)投巨資建設“新型電網(wǎng)”的應有之義。
系統(tǒng)結構之變
在火電時代，由于火電機組具有高度的穩(wěn)定性和可靠性，電力供給可以隨著電力需求的變動而變動。用電高峰時段，火電機組開足馬力全力供應；用電低谷時段，火電機組減少出力。這一過程中，源隨荷動，電網(wǎng)調度是這一系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的核心。
到了新能源時代，一切都變了。新能源根本就不聽電網(wǎng)的調度，電力系統(tǒng)需要新能源多出力時，它可能夜間一度電也發(fā)不出來；電力系統(tǒng)需要新能源減少出力的時候，它中午的強光照耀根本停不下來。
也就是說，新能源成為主體電源后“源隨荷動”那套傳統(tǒng)玩法就玩不轉了。到那時，電網(wǎng)的不適應性就不是特高壓夠不夠、配電網(wǎng)夠不夠的問題了。電網(wǎng)企業(yè)不改變原有“源隨荷動”的舊思維，建再多的特高壓、配電網(wǎng)也無濟于事。
在新型電力系統(tǒng)下，要從“源隨荷動”轉變到雙向互動，或者說是“源網(wǎng)荷儲一體化”。新能源發(fā)電要通過風光火打捆、儲能等手段去適應變動不居的電力負荷，電力負荷也要去主動適配不穩(wěn)定的新能源發(fā)電。
目前已成共識的是，新型電力系統(tǒng)的構建，應該把用戶側需求響應的潛力充分發(fā)揮出來。有發(fā)電央企人士舉例稱，用戶側中，僅僅一個紡織行業(yè)的需求側靈活調節(jié)能力就達到35%，即可調負荷占行業(yè)用電負荷的35%。鋼鐵、電解鋁等行業(yè)的可調負荷占比，最大也能達到20%。
中國光伏行業(yè)協(xié)會副秘書長劉譯陽此前曾表示，現(xiàn)在的“風光大基地+特高壓”、“分布式新能源+配電網(wǎng)”的模式，并非新型電力系統(tǒng)的終極解決方案，未來還是要過渡到能源互聯(lián)網(wǎng)、源網(wǎng)荷儲一體化的發(fā)展模式。
源網(wǎng)儲荷一體化、雙向互動的愿景美好，實施起來離不開電源方、制造業(yè)、電網(wǎng)公司等多方形成合力。作為整個系統(tǒng)的關鍵，現(xiàn)行電網(wǎng)體系將面臨靈魂之問：早已習慣了中心化調度、源隨荷動的電網(wǎng)企業(yè)，做好變革的準備了嗎？
以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，將很難用傳統(tǒng)大電網(wǎng)的科層式管理邏輯去“理清”。就像分布式新能源“隔墻售電”業(yè)務，現(xiàn)有的、高度中心化的電網(wǎng)管理體制就很難與之相適應。數(shù)千萬個分布式發(fā)電設備，與幾十億上百億的各類用電負荷之間，進行高頻、小額、本地化的電能量交換，不可能靠大電網(wǎng)的集中管理和集中市場交易去實現(xiàn)。
就像中心化的銀行，永遠做不了支付寶的“花唄”“借唄”業(yè)務一樣，集中式、中心化的大電網(wǎng)不是技術方面不行，而是無法適應分布式這樣一個全新的生態(tài)結構。
這也要求，電網(wǎng)企業(yè)在大手筆建設“新型電網(wǎng)”的過程中，除了上馬特高壓、配電網(wǎng)等硬件，更需要加強新型電網(wǎng)的軟件建設。向著新型電網(wǎng)轉型，電網(wǎng)企業(yè)甚至需要有“革自己命”的勇氣，這是一場深刻的、系統(tǒng)的變革。