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行業(yè)新聞
專業(yè)從事工業(yè)環(huán)保節(jié)能及資源綜合利用的國家級高新技術(shù)企業(yè)

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碳中和 中國的雄心與軟肋
2021-02-03
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北極星大氣網(wǎng)訊:2021年是“十四五”開局之年,中國的新能源產(chǎn)業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展空間。習(xí)近平主席在2020年9月和12月兩次表態(tài),定下了中國二氧化碳排放2030年前達到峰值、2060年前實現(xiàn)碳中和,以及2030年非化石能源占一次能源消費比重達到25%、風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機達到12億千瓦以上的新目標(biāo)。

所謂碳中和,是指每年的排放量與減排量互相抵消,二氧化碳零排放。

氣候變化已是國際政治的核心議題,這是《巴黎協(xié)定》簽訂五年之后,中國首次承諾提高自主貢獻力度。對中國而言,改變以煤炭為主的高碳能源、電力結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)向清潔能源為主的低碳能源結(jié)構(gòu),是大勢所趨和必由之路。業(yè)界相信,在新的氣候變化承諾下,在規(guī)模上已經(jīng)領(lǐng)跑全球的中國新能源產(chǎn)業(yè),還將迎來更快速的增長。

風(fēng)電、光伏產(chǎn)業(yè)對未來十年年均新增裝機規(guī)模預(yù)測分別為5000萬-6000萬千瓦和7000萬-9000萬千瓦。這一預(yù)測下,屆時新能源裝機規(guī)模將大大超過12億千瓦的國家承諾下限,達到17億千瓦以上。增速也將顯著超過“十三五”時期。過去5年,風(fēng)電年均新增約3000萬千瓦(其中2020年新增超過7000萬千瓦),光伏年均新增約5000萬千瓦。即便是第三方機構(gòu),給出的風(fēng)光合計年均裝機預(yù)測也普遍達到1億千瓦以上。

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資本市場已經(jīng)提前開始狂歡,由于有著更積極的規(guī)模增長預(yù)期,光伏概念標(biāo)的在過去半年市值大漲。1月29日收盤,光伏上游龍頭企業(yè)隆基股份(601012.SH)市值4057億元,超過煤炭巨頭中國神華的3277億元,逼近中國石化的4565億元。但若對比2020年前三季度營收,隆基只有神華的五分之一,中國石化的五十分之一。

氣氛一片樂觀,但前路并不平坦。

新的挑戰(zhàn)主要并不在于新能源的發(fā)展規(guī)模,相反,2030年裝機規(guī)模顯著超過國家承諾的12億千瓦下限已是共識。挑戰(zhàn)在于,現(xiàn)有的能源電力體制需要做出重大改變,方能承接新能源的大發(fā)展,確?!疤歼_峰、碳中和”的大目標(biāo)。

中國同時迎來了能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、電力體制改革、電力供需變化,中國也是全球主要經(jīng)濟體中唯一一個電力需求仍有顯著增長的大國。毫無疑問,未來風(fēng)光等新能源將從配角上升為主角,這給傳統(tǒng)電力系統(tǒng)帶來了從技術(shù)、成本、市場、安全等多方面的挑戰(zhàn),如果后者無法應(yīng)對這些挑戰(zhàn),前者的發(fā)展也將后繼無力。

2020年末,個別省份重新出現(xiàn)限電,限電最為嚴(yán)重的湖南,可再生能源比例也位居國內(nèi)前列,這是能源綠色轉(zhuǎn)型面臨的典型困難。如何應(yīng)對高比例新能源帶來的新問題,兼顧能源轉(zhuǎn)型和能源安全,矛盾已經(jīng)無法回避。

事實上,“十四五”并非新能源的收割期,而是播種期,電力市場、碳市場、綠證等多種市場化的制度設(shè)計需要協(xié)同并進,為新能源大發(fā)展打下體制基礎(chǔ)。

國家應(yīng)對氣候變化戰(zhàn)略研究和國際合作中心首任主任、學(xué)術(shù)委員會主任李俊峰告誡,風(fēng)電、光伏行業(yè)不要著急實現(xiàn)超快速的發(fā)展,“十四五”的核心任務(wù)是解決機制問題。構(gòu)建清潔、低碳、高效的能源體系,各界必須對這個目標(biāo)達成共識,才能制訂相關(guān)的技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、價格、市場等方面的政策。同時,新能源也要擺脫多年單兵突進帶來的慣性,建立系統(tǒng)性思維模式,自覺融入能源系統(tǒng),為“十四五”之后的大發(fā)展做好準(zhǔn)備。

“中國能否成功實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型,關(guān)鍵就在‘十四五’?!敝袊鐣茖W(xué)院工業(yè)經(jīng)濟研究所能源經(jīng)濟室主任朱彤對《財經(jīng)》記者說,當(dāng)務(wù)之急是要讓體制改革的步伐跟上技術(shù)進步的速度。

中國人民大學(xué)應(yīng)用經(jīng)濟學(xué)院院長鄭新業(yè)有一個廣為流傳“能源不可能三角”模型,即很難同時確?!凹扔心茉从谩⒂譀]有污染、價格還便宜”。體制機制改革的背后,是決策者對能源三角優(yōu)先級的考量,碳達峰、碳中和已是國家承諾,能源安全也沒有退步余地,能源價格勢必面臨更多的變量。

風(fēng)光電消納隱憂

棄風(fēng)棄光一度是困擾中國新能源發(fā)展的關(guān)鍵問題,2016年前后,部分省份棄風(fēng)率一度超過30%,2017年之后雖然迅速緩解,但在未來更高比例的新能源裝機下,消納隱憂依然揮之不去。

國家能源局下屬研究機構(gòu)中電能源情報研究中心發(fā)布的《能源發(fā)展回顧與展望(2020)》報告稱,未來五年,中國風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源裝機占比將由五分之一提升至三分之一,發(fā)電量占比邁過10%。屆時,電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力將嚴(yán)重不足,負(fù)荷尖峰化加劇,消納能力將成為新能源開發(fā)的前置條件。

2020年12月的中國光伏協(xié)會年會上,國家能源局新能源司副司長任育之對光伏企業(yè)界人士表示,隨著光伏發(fā)電未來大規(guī)模高比例地接入電網(wǎng),消納將變得越來越困難?!拔蚁嘈旁谧母魑唤裉煲延羞@些感受,明天你們會感受更深?!?/p>

業(yè)界已開始對此憂慮。全球最大的光伏組件企業(yè)晶科能源(JKS.US)副總裁錢晶對《財經(jīng)》記者表示,十四五前期,產(chǎn)業(yè)鏈的供應(yīng)能力是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵,而電網(wǎng)消納力則是對光伏行業(yè)后續(xù)發(fā)展影響最大的因素。

新能源一有消納矛盾,電網(wǎng)公司常常是眾矢之的,這與中國的電力體制有關(guān)。在過往的電力體制下,電網(wǎng)公司是電力統(tǒng)購統(tǒng)銷的主體,因而也承擔(dān)了新能源的消納責(zé)任。消納問題本質(zhì)上是匹配供需,最終消納新能源的仍是電力用戶,中國電力需求的增長也是消納問題轉(zhuǎn)好的重要原因。

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面向“十四五”及更遠(yuǎn)的未來,除了消納通道、電力需求這些影響消納因素之外,由于新能源發(fā)電“靠天吃飯”,自身是不穩(wěn)定的波動性電源,需要其他電源配合新能源的波動來維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。而電力系統(tǒng)中靈活性電源的比例偏低、以及缺乏相應(yīng)的市場機制,是當(dāng)前應(yīng)對消納亟需解決的結(jié)構(gòu)性問題。

回顧《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》,風(fēng)電、光伏實際裝機數(shù)據(jù)遠(yuǎn)超過當(dāng)初規(guī)劃的2.1億和1.1億千瓦目標(biāo),分別達到2.8億和2.5億千瓦。而靈活性電源方面,規(guī)劃“三北”地區(qū)靈活性改造約1.33億千瓦,純凝機組改造約8200萬千瓦,抽蓄電站裝機達到4000萬千瓦,氣電裝機達到1.1億千瓦。最終抽蓄電站裝機約為3000萬千瓦,氣電裝機不足1億千瓦,而火電靈活性改造方面,截至2019年5月,三北地區(qū)完成5078萬千瓦,僅占規(guī)劃目標(biāo)的24%。

新能源發(fā)展遠(yuǎn)超預(yù)期,而靈活性電源發(fā)展卻明顯低于規(guī)劃?!笆濉逼陂g尚且通過外送通道建設(shè)、電力需求增長和推動新能源參與市場化交易來幫助消納,但這一結(jié)構(gòu)性問題正日益突出。

中電聯(lián)2019年12月發(fā)布的《煤電機組靈活性運行政策研究》顯示,歐美國家的靈活電源比重普遍較高,西班牙、德國、美國占比分別為34%、18%、49%,而中國占比不到6%。在中國新能源資源富集的三北地區(qū),風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機分別占全國的72%、61%,但靈活調(diào)節(jié)電源還不足3%。

靈活電源此前主要包括抽水蓄能和燃?xì)獍l(fā)電兩類,煤電則在近幾年逐漸成為了輔助新能源調(diào)峰的主要靈活電源。中電聯(lián)上述報告稱,煤電靈活性改造技術(shù)成熟,經(jīng)濟合理,是提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的現(xiàn)實選擇。煤電靈活性改造,單位千瓦調(diào)峰容量成本約在500元—1500元之間,低于抽水蓄能、氣電、儲能電站等其他系統(tǒng)調(diào)節(jié)電源。

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靈活性電源的回報機制缺乏,是建設(shè)速度滯后的原因。目前大部分地區(qū)靈活性電源調(diào)峰僅獲得少量輔助服務(wù)的補貼或補償,缺乏可持續(xù)發(fā)展的商業(yè)模式。中電聯(lián)上述報告顯示,中國輔助服務(wù)補償水平偏低,2018年,全國輔助服務(wù)補償費用占上網(wǎng)電費總額的0.83%,遠(yuǎn)低于美國的2.5%、英國的8%。

在2020年11月20日舉行的電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型研討會上,華北電力大學(xué)教授袁家海表示,如果當(dāng)前不加快部署靈活電源,曾經(jīng)高棄風(fēng)棄光率的情況還將重演。靈活電源參與調(diào)峰這項輔助服務(wù)是電力系統(tǒng)的公共產(chǎn)品,成本應(yīng)傳導(dǎo)到電力用戶,其價格機制應(yīng)該向市場化并軌。

不僅風(fēng)光大基地面臨消納隱憂,分布式項目亦面臨同樣的困擾。不愿具名的龍頭民營光伏電站運營商對《財經(jīng)》記者表示,“十四五”時期,開發(fā)光伏電站所需的空間和電網(wǎng)消納指標(biāo)將越來越緊張。工商業(yè)分布式電站可以實現(xiàn)就地消納,但如果沒有電網(wǎng)側(cè)改革的持續(xù)推進,讓隔墻售電政策廣泛落地,那么工商業(yè)分布式電站就會變成雞肋。

隔墻售電是指分布式發(fā)電項目所發(fā)電量不僅自用,還能在其附近地區(qū)進行市場化交易。國家發(fā)改委、國家能源局于2017年宣布將試點“隔墻售電”政策,允許分布式光伏電站通過配電網(wǎng)將電力直接銷售給周邊用戶。但直到2020年1月初,首個隔墻售電項目才在江蘇落地。

對此,電價專家、中國人民大學(xué)兼職教授侯守禮對《財經(jīng)》記者分析,高電壓等級的輸電成本低,低電壓等級的配電成本高,輸電電價與配電電價應(yīng)有明顯差異。目前兩者的價格雖已有所調(diào)整,但差異仍然不夠明顯。未來應(yīng)進一步拉大輸配電電價差異,才能讓電網(wǎng)有動力推進配電區(qū)域內(nèi)的自平衡機制。

對于新能源業(yè)界常詬病的電網(wǎng)公司對消納新能源發(fā)電態(tài)度消極,國家能源“十四五”規(guī)劃專家委員會副組長周大地認(rèn)為,這其實是市場政策的問題。目前沒有對電網(wǎng)消納新能源的激勵政策,電網(wǎng)公司作為企業(yè),自然難有積極性,而且消納比例也不是電網(wǎng)公司自己說了算。目前的調(diào)度模式和經(jīng)濟政策都是與集中式大發(fā)電模式配套的,整個電力體系現(xiàn)在都需要轉(zhuǎn)變思路,主動適應(yīng)高比例新能源發(fā)電時代的到來。

新能源仍然昂貴

過去十年,光伏和風(fēng)電的度電成本分別下降了約八成和四成,且仍有進一步下降空間。

隆基股份總裁李振國曾對《財經(jīng)》記者表示,到2035 年和2050年,中國的光伏發(fā)電成本會比當(dāng)前分別下降50%和70%,達到0.20元/千瓦時和0.13元/千瓦時的水平。

遠(yuǎn)景能源高級副總裁田慶軍對《財經(jīng)》記者說,“十四五”期間預(yù)計每臺風(fēng)機的發(fā)電量可提升30%,風(fēng)電場的建設(shè)成本可下降30%,再加上良好的運維和風(fēng)機質(zhì)量,風(fēng)電的度電成本最低可降至0.1元/千瓦時。目前,三北地區(qū)風(fēng)電度電成本約為0.2元/千瓦時,中東南部約為0.3元-0.35元/千瓦時。

據(jù)國際能源咨詢公司伍德麥肯茲近期發(fā)布的報告,未來十年,火電的成本還將上升,光伏、風(fēng)電則有40%—50%的成本下降空間。2035年是一個分水嶺,屆時中國所有可再生能源發(fā)電的成本都將比煤電低。如果再加上為碳排放支付的費用,煤電成本將高出10%—15%。

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但新能源平價上網(wǎng)不等于平價利用。新能源的上網(wǎng)/度電成本的下降,并不意味著其利用成本同步下降。相反,新能源比例越高,消納成本越高,很可能推高電價。而當(dāng)前的機制設(shè)計中,新能源的消納成本還難以有效傳導(dǎo)出去,這是面向“十四五”新能源發(fā)展亟需解決的問題之一。

國家電網(wǎng)能源研究院研究員張晉芳對《財經(jīng)》記者表示,過去十年新能源發(fā)電成本快速下降,為實現(xiàn)“十四五”風(fēng)電、光伏等補貼退出,全面進入“平價上網(wǎng)”時代提供了強有力的支撐。但新能源出力的隨機性和波動性,對電力系統(tǒng)也在影響持續(xù)加深,使得系統(tǒng)需要同時應(yīng)對來自電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)的“雙重”波動,將為消納新能源付出更多的系統(tǒng)成本。相關(guān)研究表明,新能源電量滲透率超過10%到15%之后,系統(tǒng)成本將會呈現(xiàn)快速增加趨勢。

張晉芳表示,結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究,從電力系統(tǒng)系統(tǒng)角度評估新能源利用成本,包括新能源場站成本和系統(tǒng)成本兩部分,其中系統(tǒng)成本包括靈活性電源投資/改造成本、系統(tǒng)調(diào)節(jié)運行成本、大電網(wǎng)擴展及補強投資、接網(wǎng)及配網(wǎng)投資等4類。未來隨著新能源裝機和發(fā)電量增加,系統(tǒng)成本各項組成部分將持續(xù)保持?jǐn)U大趨勢,其中調(diào)節(jié)運行成本增幅最大。而調(diào)節(jié)運行成本主要由系統(tǒng)內(nèi)的其他可調(diào)節(jié)型電源予以承擔(dān),包括因平衡新能源波動增加的火電深度調(diào)峰運行成本和抽蓄、電化學(xué)儲能等運行成本。

一位發(fā)電集團人士對《財經(jīng)》記者直言,一些制造企業(yè)為了炒概念,只強調(diào)上網(wǎng)電價的成本,給公眾造成很不好的預(yù)期,這是不對的。

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宋楓基于Ueckerdtet al. (2013)修改提出

中國人民大學(xué)應(yīng)用經(jīng)濟學(xué)院副教授宋楓總結(jié),新能源的出力特性和負(fù)荷特性匹配度不高、自身的波動性,以及中國新能源資源稟賦和需求的空間差異,導(dǎo)致新能源在消納時還要考慮匹配成本、平衡成本和電網(wǎng)建設(shè)成本,這些成本加上額外的系統(tǒng)性成本,構(gòu)成了新能源的消納成本。

消納成本很可能導(dǎo)致電價上漲。

宋楓在今年1月人民大學(xué)的學(xué)術(shù)研討會上所做的報告中指出,盡管技術(shù)手段能夠在一定程度上緩解消納難題、提升新能源滲透率,但實證研究和國際經(jīng)驗均表明,新能源全系統(tǒng)消納成本隨滲透率提升而增加;估算結(jié)果表明,若中國2030年達到20%-30%的風(fēng)光滲透率,可能帶來全社會度電成本增加0.031-0.059元。宋楓還對《財經(jīng)》記者強調(diào),新能源消納成本估算很重要,結(jié)果也會受到方法、假設(shè)、參數(shù)不同的影響,希望有更多相關(guān)研究來互相參考。

芝加哥大學(xué)能源與環(huán)境政策研究所(EPIC)2020年11月發(fā)布的一份研究顯示,在美國實施可再生能源配額制(RPS)政策的29個州和哥倫比亞特區(qū),7年后可再生能源電量比例提高了2.2%,同時零售電價提高了11%,12年后可再生能源電量比例提高5%,零售電價提高了17%,主要是新能源電網(wǎng)接入成本所致。

未來,新能源發(fā)電成本的下降速度能否快過系統(tǒng)成本上升的速度,將決定新能源利用成本能否繼續(xù)下降,這一點并不樂觀。

張晉芳表示,從電力系統(tǒng)總體發(fā)展來看,預(yù)計在“十四五”、“十五五”期間,新能源場站成本減少量不能完全對沖系統(tǒng)成本增加量,新能源“平價”利用面臨挑戰(zhàn),但合理控制發(fā)展節(jié)奏,將有利于緩減新能源利用成本上升。同時也需要通過市場競爭機制,推動全社會共擔(dān)綠色發(fā)展成本。

多位受訪的專家都談到,新能源的消納成本要有傳導(dǎo)出去的機制。中電聯(lián)專職副理事長王志軒撰文表示,對與電網(wǎng)連接的電源來講,只計算發(fā)電端的電量成本并以此衡量是否“平價”,無法估計電力轉(zhuǎn)型成本和艱難程度,也不利于防范電力轉(zhuǎn)型中的風(fēng)險。沒有將電能全成本傳導(dǎo)到用戶,不利于用戶認(rèn)識低碳發(fā)展的艱巨性,不利于強化節(jié)能意識,也會間接影響到碳價格,進而影響到碳市場的正常運行。

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中國各電源平準(zhǔn)化發(fā)電成本(US$/MWh)

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全球風(fēng)電、光伏基準(zhǔn)度電成本



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