當(dāng)前，我國正在加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系。系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力是指電力系統(tǒng)能夠可靠且經(jīng)濟(jì)有效地應(yīng)對供需平衡動(dòng)態(tài)變化，確保電力系統(tǒng)瞬時(shí)穩(wěn)定及供電安全的能力。電力系統(tǒng)新能源占比不斷提高，由于新能源發(fā)電具有隨機(jī)性、波動(dòng)性、間歇性特征，其并網(wǎng)后會(huì)對電力系統(tǒng)產(chǎn)生多種影響。因此，系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力是影響新能源發(fā)展與消納的關(guān)鍵，也是保障系統(tǒng)安全運(yùn)行、夯實(shí)新型電力系統(tǒng)基礎(chǔ)的核心及關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)前，我國迫切需要完善相關(guān)政策機(jī)制，整合各類調(diào)節(jié)資源，為更大規(guī)模新能源發(fā)展創(chuàng)造條件。
為深入貫徹落實(shí)黨中央、國務(wù)院關(guān)于構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的決策部署，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，推進(jìn)能源電力清潔低碳轉(zhuǎn)型，中電聯(lián)組織完成了《新型電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力提升及政策研究》報(bào)告，供政府有關(guān)部門決策參考。
系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力情況及問題基本情況
基本情況
電源側(cè)靈活調(diào)節(jié)能力持續(xù)提升。電源側(cè)調(diào)節(jié)能力主要包括靈活調(diào)節(jié)煤電、具有日調(diào)節(jié)能力的大中型水電、抽水蓄能、調(diào)峰氣電、新型儲(chǔ)能等。截至2021年底，全國靈活調(diào)節(jié)電源裝機(jī)占比約17%。其中，抽水蓄能方面，我國已建和在建裝機(jī)規(guī)模均居世界首位;靈活調(diào)節(jié)煤電方面，發(fā)電企業(yè)積極推進(jìn)煤電機(jī)組靈活性改造制造工作，新投產(chǎn)煤電機(jī)組調(diào)節(jié)能力進(jìn)一步提高;新型儲(chǔ)能方面，以電化學(xué)儲(chǔ)能為代表的儲(chǔ)能技術(shù)持續(xù)快速發(fā)展，度電成本穩(wěn)步下降。
電網(wǎng)跨省跨區(qū)輸電通道加快建設(shè)，為大范圍系統(tǒng)調(diào)節(jié)創(chuàng)造了條件。截至2021年底，我國跨省跨區(qū)送電能力達(dá)到3億千瓦以上，已建成“十五交十八直”33項(xiàng)特高壓工程。
電力需求側(cè)管理作用彰顯，響應(yīng)能力不斷提高。“十三五”期間，國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)累計(jì)實(shí)現(xiàn)削峰響應(yīng)1853萬千瓦，填谷響應(yīng)1925萬千瓦;南網(wǎng)通過簽訂可中斷協(xié)議，實(shí)現(xiàn)需求響應(yīng)共計(jì)570萬千瓦。
新能源得到高效利用，棄電率控制在合理水平。2021年，全國有28個(gè)省區(qū)的風(fēng)電、太陽能發(fā)電利用率在95%以上。新能源棄電率2.7%，比“十三五”初期下降13個(gè)百分點(diǎn)。
相關(guān)政策情況
電源側(cè)調(diào)節(jié)能力方面，政府相關(guān)主管部門分別就加快煤電靈活性改造制造，加快抽水蓄能電站建設(shè)，合理布局天然氣調(diào)峰氣電，積極支持太陽能熱發(fā)電提出實(shí)施方案、規(guī)劃或意見等正式文件。
電網(wǎng)建設(shè)方面，《國家發(fā)展改革委國家能源局關(guān)于提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的指導(dǎo)意見》、“十四五”規(guī)劃、《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》分別就加強(qiáng)源網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，推進(jìn)跨省跨區(qū)輸電通道建設(shè)，加快配電網(wǎng)改造升級等工作提出具體指導(dǎo)意見。
用戶側(cè)靈活性方面，《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》和《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機(jī)制和政策措施的意見》均支持發(fā)展用戶側(cè)可調(diào)節(jié)資源，鼓勵(lì)各類靈活性資源主體參與電力市場交易和系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)。
新能源配置儲(chǔ)能方面，國家發(fā)展改革委、國家能源局《關(guān)于鼓勵(lì)可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購買調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》提出，配建調(diào)峰能力的新能源項(xiàng)目優(yōu)先并網(wǎng)。自2020年至今，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國出臺(tái)38個(gè)地區(qū)、71條新能源配儲(chǔ)能相關(guān)政策。在新能源配儲(chǔ)能具體要求方面，新能源配置儲(chǔ)能的比例大概在5%～20%。
市場機(jī)制方面，我國圍繞進(jìn)一步完善抽水蓄能價(jià)格機(jī)制，加快新型儲(chǔ)能市場化步伐，進(jìn)一步完善分時(shí)電價(jià)機(jī)制，深化電力輔助服務(wù)市場機(jī)制以及完善電力需求響應(yīng)機(jī)制，陸續(xù)出臺(tái)了《國家發(fā)展改革委關(guān)于進(jìn)一步完善抽水蓄能價(jià)格形成機(jī)制的意見》《國家發(fā)展改革委關(guān)于進(jìn)一步完善分時(shí)電價(jià)機(jī)制的通知》等相關(guān)政策文件。
存在問題
系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力難以適應(yīng)更大規(guī)模新能源發(fā)展需要。“十三五”期間，新能源裝機(jī)占比從11.3%提升至24.3%，提升了13個(gè)百分點(diǎn);而抽水蓄能、調(diào)峰氣電等傳統(tǒng)調(diào)節(jié)電源占比一直維持在6%左右。比較而言，歐美等國家地區(qū)靈活電源比重較高，美國、西班牙靈活電源占比分別為49%、34%，靈活調(diào)節(jié)電源分別是新能源的8.5倍和1.5倍。“十四五”期間部分省區(qū)已批復(fù)新能源規(guī)模較大，遠(yuǎn)超系統(tǒng)消納能力。沙漠、戈壁、荒漠大型風(fēng)光基地已陸續(xù)開工建設(shè)，但配套煤電靈活性改造、新型儲(chǔ)能等未落實(shí)到具體項(xiàng)目，建設(shè)時(shí)序仍不明確。
新能源配儲(chǔ)能政策存在諸多問題。一是地方出臺(tái)“一刀切”強(qiáng)配儲(chǔ)能政策，已建項(xiàng)目利用率不高，僅為26%;二是儲(chǔ)能成本全部由新能源企業(yè)承擔(dān)，影響經(jīng)濟(jì)效益;三是電化學(xué)儲(chǔ)能安全問題頻發(fā)，設(shè)備性能有待提高，安全管理有待加強(qiáng);四是儲(chǔ)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范體系有待完善。
輔助服務(wù)補(bǔ)償力度小、補(bǔ)償機(jī)制不合理。一是輔助服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)用偏低，現(xiàn)階段我國輔助服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)用僅占上網(wǎng)電費(fèi)總額的1.5%，低于美國PJM市場的2.5%、英國的8%;二是輔助服務(wù)參與主體不全，尚未對虛擬電廠等新興服務(wù)品種進(jìn)行整體規(guī)劃;三是成本向用戶側(cè)疏導(dǎo)不暢，輔助服務(wù)費(fèi)用主要由發(fā)電企業(yè)分?jǐn)偅瑹o法將成本壓力傳導(dǎo)到用戶。
提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的電價(jià)機(jī)制尚未形成。一是抽水蓄能的電價(jià)疏導(dǎo)需盡快出臺(tái)實(shí)施細(xì)則，明確資本金核定、容量電費(fèi)分?jǐn)偟葐栴};二是尚未形成促進(jìn)新型儲(chǔ)能發(fā)展的價(jià)格機(jī)制，電網(wǎng)側(cè)替代性儲(chǔ)能電價(jià)政策尚處于研究探索階段;三是負(fù)荷側(cè)資源主動(dòng)參與調(diào)節(jié)積極性不高，通過價(jià)格信號調(diào)動(dòng)需求側(cè)資源的機(jī)制還未形成。
調(diào)節(jié)能力需求及調(diào)節(jié)措施適用場景
調(diào)節(jié)能力需求
未來電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力需求逐步攀升，并呈現(xiàn)不同時(shí)空尺度特性。“十四五”時(shí)期，新能源占比逐漸提高，煤電逐步向基礎(chǔ)保障性和系統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源轉(zhuǎn)型。根據(jù)《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，2025年靈活調(diào)節(jié)電源占比達(dá)到24%左右。
遠(yuǎn)期看，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，新能源成為主體電源之后，其季節(jié)性出力特性受天氣影響大，對調(diào)節(jié)能力的需求將更大，特別是對小時(shí)級以上的調(diào)節(jié)需求將更加突出。需要挖掘源網(wǎng)荷儲(chǔ)各環(huán)節(jié)的能力，要利用好可中斷負(fù)荷、虛擬電廠、跨省跨區(qū)交易等調(diào)節(jié)手段，推進(jìn)電動(dòng)汽車、遠(yuǎn)期的長周期新型儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能的利用。
從需求類型看，系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力體現(xiàn)為向下調(diào)節(jié)需求和向上調(diào)節(jié)需求。從時(shí)間尺度看，系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的需求可分為短期調(diào)節(jié)需求(秒級到數(shù)小時(shí))、中期調(diào)節(jié)需求(數(shù)小時(shí)到數(shù)日)、長期調(diào)節(jié)需求(數(shù)日到數(shù)月)。短期調(diào)節(jié)需求包括提高電能質(zhì)量、一次調(diào)頻、平滑新能源出力、無功支撐等;中期調(diào)節(jié)需求包括跟蹤出力計(jì)劃、二次調(diào)頻、日內(nèi)削峰填谷、提供系統(tǒng)備用等;長期調(diào)節(jié)需求包括長期需求側(cè)響應(yīng)、季節(jié)性調(diào)峰等。
調(diào)節(jié)電源特性
系統(tǒng)調(diào)節(jié)電源主要包括煤電靈活性改造、調(diào)峰氣電、有調(diào)節(jié)能力的水電、抽水蓄能和電化學(xué)儲(chǔ)能等，未來還將包括壓縮空氣儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能和合成燃料儲(chǔ)能等。不同調(diào)節(jié)電源在性能、成本和配置要求等方面存在差異，需要綜合考慮各類調(diào)節(jié)電源特點(diǎn)和應(yīng)用場景需求，因地制宜合理配置。
適用場景
針對新能源大規(guī)模發(fā)展帶來的超短期、短期調(diào)節(jié)需求，為提高新能源頻率響應(yīng)特性和短期調(diào)節(jié)能力，在集中式新能源場站配置一定比例儲(chǔ)能，主要選擇能夠快速響應(yīng)新能源波動(dòng)的電化學(xué)儲(chǔ)能。
針對新能源更大規(guī)模發(fā)展帶來的日內(nèi)、周調(diào)節(jié)需求，應(yīng)通過抽水蓄能電站、靈活煤電、可調(diào)節(jié)水電以及未來布局氫能等措施，進(jìn)一步提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。
調(diào)節(jié)能力提升路徑
電源側(cè)提升路徑
一是持續(xù)推進(jìn)煤電靈活性改造制造，提升煤電支撐保障能力。煤電靈活性改造技術(shù)成熟、綜合能效高，煤電深度調(diào)峰運(yùn)行煤耗升高，但考慮增加新能源消納后的綜合供電煤耗顯著下降，對于我國國情而言，煤電靈活性改造是提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的現(xiàn)實(shí)選擇。且國內(nèi)外運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，煤電靈活性改造技術(shù)可行。經(jīng)濟(jì)性上，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(chǔ)能電站等其他系統(tǒng)調(diào)節(jié)手段。因此，我國要加強(qiáng)規(guī)劃引導(dǎo)，有序安排煤電機(jī)組靈活性改造項(xiàng)目。
二是加快抽水蓄能電站建設(shè)及改造。推動(dòng)已開工的項(xiàng)目盡快投產(chǎn)運(yùn)行，盡早發(fā)揮作用;因地制宜，建設(shè)中小型抽水蓄能電站;對具備條件的水電站進(jìn)行抽水蓄能改造。
三是發(fā)揮流域水電集群效益。通過聯(lián)合調(diào)度，利用好梯級電站水能資源，形成梯級電站大型儲(chǔ)能項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)水電與新能源多能互補(bǔ)運(yùn)行。
四是因地制宜發(fā)展天然氣調(diào)峰電站。建設(shè)調(diào)峰氣電，同時(shí)鼓勵(lì)熱電聯(lián)產(chǎn)氣電開展靈活性改造，進(jìn)一步提升調(diào)節(jié)能力。
五是引導(dǎo)新能源積極主動(dòng)參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)。綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，合理確定新能源利用率目標(biāo);利用好其自身調(diào)節(jié)能力，多途徑提升新能源并網(wǎng)友好性。
電網(wǎng)側(cè)提升路徑
一是規(guī)劃建設(shè)跨省跨區(qū)輸電通道，提升資源大范圍優(yōu)化配置能力。預(yù)計(jì)2025年,“西電東送”能力達(dá)到3.6億千瓦以上。
二是加強(qiáng)送受端省份對接協(xié)作，優(yōu)化運(yùn)行方式，發(fā)揮大電網(wǎng)互聯(lián)綜合效益。充分利用鄰近省區(qū)調(diào)節(jié)能力，提升地區(qū)整體的新能源消納水平;建立送受端地區(qū)協(xié)作機(jī)制，最大程度發(fā)揮遠(yuǎn)距離大規(guī)模送電的效率效益。
三是加快配電網(wǎng)改造和智能化升級。滿足分布式電源、電動(dòng)汽車充電設(shè)施、新型儲(chǔ)能、數(shù)據(jù)中心等多元化負(fù)荷的靈活接入，推進(jìn)新能源就地開發(fā)、就近消納。
四是優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行機(jī)制，共享儲(chǔ)能資源。基于“低碳、高效、經(jīng)濟(jì)”的原則，構(gòu)建多層次智能電力系統(tǒng)調(diào)度體系，電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度“共享儲(chǔ)能”，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能在不同場站間共享使用。
負(fù)荷側(cè)提升路徑
一是挖掘需求側(cè)響應(yīng)能力。著力提升大工業(yè)高載能負(fù)荷靈活性，引導(dǎo)用戶優(yōu)化用電負(fù)荷，增強(qiáng)電網(wǎng)應(yīng)急調(diào)節(jié)能力。這對緩解電力供需矛盾，保障系統(tǒng)安全運(yùn)行也具有重要意義。
二是引導(dǎo)電動(dòng)汽車有序充放電。利用現(xiàn)代信息技術(shù)和價(jià)格手段，推動(dòng)電動(dòng)汽車參與電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)。
三是發(fā)展多元靈活性負(fù)荷。因地制宜發(fā)展電供暖、電制氫、電轉(zhuǎn)氣等多元負(fù)荷，在新能源富集地區(qū)，鼓勵(lì)熱泵供熱、電制氫、電制甲烷等靈活用電負(fù)荷，主動(dòng)參與系統(tǒng)運(yùn)行，減少系統(tǒng)峰谷差，從而提升新能源消納能力。
新型儲(chǔ)能提升路徑
一是根據(jù)系統(tǒng)需要，多元化推進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用。新型電力系統(tǒng)中的儲(chǔ)能系統(tǒng)需要具備大容量、長周期、響應(yīng)迅速、多層次支撐等多種功能，能夠根據(jù)系統(tǒng)需要，及時(shí)平衡系統(tǒng)功率波動(dòng)，同時(shí)通過電網(wǎng)調(diào)節(jié)策略，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。任何一種儲(chǔ)能技術(shù)電站都具有其優(yōu)缺點(diǎn)，這就決定了單一儲(chǔ)能技術(shù)無法滿足電力系統(tǒng)需求的多樣性，應(yīng)多元化推進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用。
二是優(yōu)化儲(chǔ)能布局場景，合理選擇儲(chǔ)能技術(shù)類型。統(tǒng)籌考慮系統(tǒng)需要，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)儲(chǔ)能布局。在新能源場站側(cè)，按需求合理配置新型儲(chǔ)能設(shè)施。在火電廠合理配置儲(chǔ)能，提升常規(guī)電源調(diào)節(jié)能力。應(yīng)用場景的多樣性決定了應(yīng)合理選擇儲(chǔ)能技術(shù)類別，發(fā)揮各類儲(chǔ)能優(yōu)勢，滿足不同的系統(tǒng)需求。
三是積極探索新的商業(yè)模式，推動(dòng)獨(dú)立儲(chǔ)能發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。獨(dú)立儲(chǔ)能技術(shù)優(yōu)勢明顯，應(yīng)進(jìn)一步完善政策機(jī)制，發(fā)揮獨(dú)立儲(chǔ)能效益。
政策機(jī)制提升路徑
一是健全電力輔助服務(wù)市場機(jī)制。我國可再生能源消納較為困難的區(qū)域，應(yīng)適當(dāng)增加爬坡類、系統(tǒng)慣性等交易品種，滿足系統(tǒng)不同時(shí)段的靈活需求;完善輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制，加大補(bǔ)償力度，激勵(lì)各方積極參與，有效引導(dǎo)企業(yè)提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。
已形成成熟的電力現(xiàn)貨市場的國家，并未針對調(diào)峰輔助服務(wù)設(shè)置單獨(dú)的補(bǔ)償，主要是采取現(xiàn)貨市場的邊際價(jià)格出清機(jī)制，通過不同時(shí)段的價(jià)格信號，來引導(dǎo)市場成員在高峰和低谷時(shí)段調(diào)整出力，在經(jīng)濟(jì)上體現(xiàn)了“誰受益、誰補(bǔ)償”的原則。我國電力現(xiàn)貨市場剛剛起步，市場化機(jī)制較為復(fù)雜，尚需較長的建設(shè)時(shí)間，且試點(diǎn)工作中未將調(diào)峰輔助服務(wù)作為市場組成部分，短期無法依靠現(xiàn)貨市場全面反映系統(tǒng)運(yùn)行成本，仍需完善輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制，加大補(bǔ)償力度，有效引導(dǎo)企業(yè)提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。
二是探索建立容量成本回收機(jī)制。隨著市場化深入，應(yīng)盡早布局謀劃建設(shè)容量市場，探索適應(yīng)我國資源稟賦和市場化改革的容量市場機(jī)制。
三是完善“新能源+儲(chǔ)能”配置政策。科學(xué)確定新能源配置儲(chǔ)能的合理比例，優(yōu)化儲(chǔ)能布局，推廣共享儲(chǔ)能，有效提升儲(chǔ)能設(shè)施的利用率。加快構(gòu)建獨(dú)立儲(chǔ)能企業(yè)和新能源發(fā)電企業(yè)或用戶之間的市場化交易機(jī)制，推動(dòng)共享儲(chǔ)能商業(yè)化發(fā)展。
有關(guān)建議
一是強(qiáng)化規(guī)劃引領(lǐng)，統(tǒng)籌推進(jìn)新能源發(fā)展與系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力建設(shè)。因地制宜，科學(xué)制定各地區(qū)新能源合理利用率目標(biāo);規(guī)范新能源項(xiàng)目開發(fā)機(jī)制，促進(jìn)新能源資源配置與調(diào)節(jié)能力、成本控制相結(jié)合;建立新能源開發(fā)與配套電網(wǎng)建設(shè)協(xié)調(diào)推進(jìn)機(jī)制，確保新能源能建盡建、能并盡并、能發(fā)盡發(fā)，促進(jìn)大范圍資源優(yōu)化配置。
二是完善電力輔助服務(wù)市場機(jī)制，合理分?jǐn)偸鑼?dǎo)系統(tǒng)性成本。加大有償調(diào)峰補(bǔ)償力度，根據(jù)煤電在系統(tǒng)中的作用，系統(tǒng)推進(jìn)煤電靈活性改造、制造;盡快明確可中斷負(fù)荷、虛擬電廠等輔助服務(wù)市場主體地位和準(zhǔn)入條件;構(gòu)建成本疏導(dǎo)機(jī)制，豐富交易品種，不斷完善輔助服務(wù)市場建設(shè)。
三是持續(xù)推進(jìn)電價(jià)改革，充分釋放各類資源調(diào)節(jié)潛力。探索建立容量成本回收機(jī)制，合理體現(xiàn)容量價(jià)值;完善需求側(cè)電價(jià)政策，激發(fā)需求側(cè)資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的潛力;出臺(tái)并完善面向新型儲(chǔ)能的電價(jià)政策及市場化機(jī)制。
四是打破省間壁壘，構(gòu)建多層次協(xié)同、基礎(chǔ)功能健全的電力市場體系。規(guī)范統(tǒng)一市場交易規(guī)則，破除電力交易地域界限，提高大范圍資源配置效率;加快建設(shè)適應(yīng)新能源消納的電力現(xiàn)貨市場;建立健全適應(yīng)多元主體參與的體制機(jī)制。
五是加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，保障電力供應(yīng)安全。優(yōu)化煤電靈活性改造技術(shù)路線，確保機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;完善儲(chǔ)能各環(huán)節(jié)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范產(chǎn)業(yè)鏈管理，推動(dòng)各類儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用和試點(diǎn)示范;加快關(guān)鍵技術(shù)突破創(chuàng)新，解決技術(shù)“卡脖子”問題。
作者：中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)
課題組組長：楊昆
成員單位：理事長、有關(guān)副理事長單位
主筆人：張琳、董博、李藝、張晶杰、李碩
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2022年12期，作者：中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)
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