目前，隨著大規(guī)模可再生能源的開發(fā)使用，如何將這些發(fā)電更靈活地并入電網(wǎng)并減少對電網(wǎng)穩(wěn)定性的沖擊，如何更加有效地利用可再生能源發(fā)電，成為世界各國研究的課題。德國的新能源發(fā)電消納比例相當高，其在政策支撐、管理模式、技術(shù)創(chuàng)新等方面對新能源發(fā)電采取的措施，值得電力同行借鑒。

歐洲新能源負電價是怎么形成的?

與傳統(tǒng)燃料相比，可再生能源的優(yōu)勢除了環(huán)保，還有一個重要的因素——成本接近零。傳統(tǒng)的電源邊際成本主要是燃料成本，可再生能源發(fā)電的燃料成本卻為零，其邊際成本也接近零，因此在完全市場競價的機制下是最優(yōu)先上網(wǎng)的電源，這種優(yōu)勢在里夫金的《零邊際成本社會》和國家電網(wǎng)公司董事長劉振亞的《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》中都有介紹。

其他電源邊際成本從低到高依次為核電、煤電、氣電，這也是各類電源競價上網(wǎng)順序。如果可再生能源能夠滿足或超過用電負荷，而系統(tǒng)中又出現(xiàn)大量瓶頸，電力市場將出現(xiàn)零電價或負電價。當可再生能源進入市場后，電力批發(fā)價格會出現(xiàn)下跌。一種特殊的情況是，當可再生能源發(fā)電量本身就滿足用電負荷時，批發(fā)電價就是零。

引入這一機制是歐洲電力市場發(fā)展的一個趨勢，2007~2012年，諸多歐洲國家的電力市場規(guī)則中允許出現(xiàn)負電價，包括加入歐洲電力日前交易市場EPEX的四個國家(法國、德國、奧地利、瑞士)以及北歐、比利時和荷蘭，其他電力市場仍不允許批發(fā)電價跌至零以下。

近年來，新能源裝機在中國快速增長，2015年，在直購和發(fā)電權(quán)交易等政策已有所實施的情況下，中國的新能源企業(yè)將區(qū)域標桿電價全部讓出，發(fā)出零電價信號，僅得國家補貼，為了獲得部分發(fā)電權(quán)。拿到國家補貼的新能源在電價讓利，形成了重新補貼污染企業(yè)、高耗能的怪圈。這與當年歐洲的負電價的意義不同，歐洲的負電價/零電價為日前市場，作為市場定價，是發(fā)電設(shè)備商的被動行為;而中國的零電價是發(fā)生在中長期交易中，是發(fā)電設(shè)備商的主動行為。由此看來，中國對新能源消納技術(shù)創(chuàng)新更加迫切，亟待解決的政策與管理問題也很明顯。

本圖展示了德國最適合需求側(cè)響應(yīng)的工業(yè)用電大戶的潛力，包括制鋁、制氯、造紙、鋼鐵、水供應(yīng)和水泥產(chǎn)業(yè)。

中德新能源發(fā)展情況對比

德國水電協(xié)會(BDEW)公布的數(shù)據(jù)顯示，2015年德國電力凈過剩量同比升高47%，達到502億千瓦時，德國2015年能源消耗總量同比增長了1.3%。這與氣溫變低、經(jīng)濟形勢轉(zhuǎn)好和包括移民在內(nèi)的100萬新增人口有關(guān)。另外，由于能源使用效率的提高和清潔能源的發(fā)展，2015年德國碳排放比去年又減少了11%。截至2015年年底，德國全境裝機容量近2億千瓦，風電與光伏總裝機為8500萬千瓦，但德國的棄風棄光率不超過1%，在較高新能源裝機前提下仍可以達到如此高的消納率。

根據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)顯示，截至2015年年底中國電力總裝機容量近15億千瓦，風電累計并網(wǎng)裝機1.29億千瓦，全國光伏發(fā)電累計裝機量達到4300萬千瓦，超越德國成為全球光伏累計裝機量最大的國家。而全國總體棄風棄光率超過10%，個別地區(qū)更加極端，并且火電機組全年平均發(fā)電小時數(shù)持續(xù)下降。

德國提高新能源消納比例的措施

德國提高新能源消納的措施分為政策創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新等幾個維度。如采用新能源直接上網(wǎng)交易新政策、建設(shè)并網(wǎng)評估和規(guī)劃體系、增加新能源的主動可調(diào)節(jié)性、電力系統(tǒng)再調(diào)度、主動改善負荷特性等手段。各種手段對于提高新能源消納能力的權(quán)重是無法評估的，卻在不同層面達到了異曲同工的效果。

直接上網(wǎng)交易的政策創(chuàng)新。在固定電價補貼模型下，德國新能源電站所有者與政府簽訂長達20年的固定電價收購合同，新能源電力由電網(wǎng)運營商全額收購后在電力現(xiàn)貨交易所中進行交易。但是由于新能源的成本正在迅速降低，固定補貼機制突顯眾多弊端。德國重要的《可再生能源法》在2014年版中就進行了大量修訂，其核心為要求新并網(wǎng)的新能源電站進行直接上網(wǎng)交易，這一舉措改變了之前新能源電力只能通過電網(wǎng)運營商上網(wǎng)交易的狀況，改為委托直售電商進行交易，可再生能源電力也不僅能夠在現(xiàn)貨市場上交易，還能簽訂場外合約和長期合約，極大地增強了新能源的可交易特性，也為新能源消納提供了政策基礎(chǔ)，各種不同角色都將主動促進新能源的發(fā)展。

合理規(guī)劃，做好并網(wǎng)評估。減少新能源發(fā)電的不利影響，需要在電源電網(wǎng)規(guī)劃階段通過相關(guān)的評估流程予以引導(dǎo)。德國已建立相應(yīng)的新能源并網(wǎng)(集中并網(wǎng)或分布式并網(wǎng))評估體系。在新能源電站的詳細設(shè)計方案完成后，需要對新能源并網(wǎng)的影響予以技術(shù)評估或認證，確保分布式新能源并網(wǎng)后電網(wǎng)的可靠穩(wěn)定運行。

增加新能源的主動可調(diào)節(jié)性。當大規(guī)模分布式電源并網(wǎng)時，電網(wǎng)阻塞也可能來自配電網(wǎng)，這不僅需要對集中式大型電站，也要對分布式新能源進行功率調(diào)節(jié)(包括有功和無功)，這已在德國所有配電網(wǎng)投入使用，這樣的技術(shù)手段可以減少輸網(wǎng)配網(wǎng)阻塞，提高新能源消納。德國通過新能源法對分布式電源遠程調(diào)控提出了規(guī)定，幾乎所有的風電都可以被遠程調(diào)控，將近一半的光伏太陽能能夠被遠程調(diào)控。

電力系統(tǒng)再調(diào)度。新能源優(yōu)先并網(wǎng)難以避免傳輸阻塞問題，針對這一問題,電網(wǎng)運營商開發(fā)了多個預(yù)測分析及決策模塊來輔助調(diào)度決策。預(yù)測模塊包括日間、日前、兩日前三個面向不同交易時間點的計算功能模塊，使電網(wǎng)調(diào)度人員提前了解到可能出現(xiàn)阻塞的時間和線路。分析模塊將分析出現(xiàn)阻塞的線路，找出所有可能的解決方案。決策模塊將對所有方案進行成本和時間分析，從而找出最優(yōu)方案。在阻塞無法通過非市場手段解決時，只能對電廠發(fā)電進行再調(diào)度，在保證阻塞緩解的情況下使發(fā)電成本最低化。這一系統(tǒng)已實現(xiàn)對德國四家輸電網(wǎng)統(tǒng)一進行再調(diào)度的管理，對解決新能源消納問題作用突出。

主動改善負荷特性。德國政府希望通過充分挖掘需求側(cè)的靈活性，使得從全民經(jīng)濟最優(yōu)的角度維持電力系統(tǒng)運行的高可靠性。通過這樣的方式，現(xiàn)有電力市場功能優(yōu)化后，可以放棄容量市場并且更多地消納新能源。電網(wǎng)公司通過需求側(cè)管理，用最少成本獲取靈活性來保證系統(tǒng)安全運行，并減少由于新能源導(dǎo)致的電網(wǎng)擴建從而提高新能源消納效率。用電客戶希望在盡可能少影響自己的舒適度或者生產(chǎn)的情況下降低購電成本，甚至主動參與到現(xiàn)有的輔助市場中獲得額外利潤。第三方聚合商可以集成各類客戶，利用規(guī)模效應(yīng)更容易參與市場競價收取服務(wù)費。

我國新能源消納可以借鑒的經(jīng)驗

總而言之，高比例新能源下的電力系統(tǒng)將要發(fā)生巨大變化，也將帶來多重挑戰(zhàn)。為了迎接未來電力系統(tǒng)，我們應(yīng)該從政策創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新等幾個維度去審視這一問題。積極采取以下措施：研究應(yīng)對大比例新能源的電力市場建設(shè)方案、建設(shè)并網(wǎng)評估和電源電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃體系、增加新能源的主動可調(diào)節(jié)性、增強電力系統(tǒng)再調(diào)度能力、熟悉和采用負荷特性調(diào)節(jié)手段等。

我國電力行業(yè)應(yīng)持續(xù)推動智能電網(wǎng)技術(shù)革新并支撐能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和能源消費革命，以德國經(jīng)驗為例，深挖電力能源產(chǎn)業(yè)鏈，從基礎(chǔ)研究、相關(guān)技術(shù)手段到典型示范應(yīng)用電力全產(chǎn)業(yè)鏈條的布局都將為大規(guī)?？稍偕茉聪{、多元用戶供需互動用電模式、多能互補的分布式功能和智能電網(wǎng)發(fā)展提供技術(shù)手段，這樣的布局也符合建設(shè)全球能源互聯(lián)網(wǎng)的要求和內(nèi)涵，為迎來新時代電網(wǎng)做出前瞻性貢獻。

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