自2020年9月以來，碳達峰、碳中和成為能源圈內(nèi)的熱門話題，風光等新能源被寄予厚望。在能源規(guī)劃中，風光等新能源得到大力支持和發(fā)展，要在30·60目標中承擔主力電源作用；而煤炭生產(chǎn)要受到限制，燃煤機組裝機規(guī)模甚至要裁剪。近期寒潮之下，湖南、江西等地的“拉閘限電”又讓業(yè)內(nèi)外感到困惑：風光等新能源在冰凍覆雪中無法出力、省間輸電通道難當大任，各級政府被迫首選協(xié)調(diào)各種資源促進煤炭生產(chǎn)和運輸，保證煤電機組滿負荷運行，配合有序用電方案，才能確保民生用電不受影響。暫時的困難，并不能阻礙碳達峰、碳中和成為中國人對美好生活的向往，更不會動搖電力行業(yè)走向“脫碳”的決心。在30·60目標下，高比例風光發(fā)電模式將成為必然的電源選擇，在可預(yù)見的時間內(nèi)，“風光+大電網(wǎng)”也將是電力行業(yè)實現(xiàn)碳中和的必然技術(shù)方案。但我們還是要清醒地認識到，風光發(fā)電的大比例發(fā)展將對電網(wǎng)必須的轉(zhuǎn)動慣量和備用產(chǎn)生致命影響，嚴重威脅電網(wǎng)的平穩(wěn)運行，大量調(diào)節(jié)備用機組損失的機會成本和沉沒成本也會使電網(wǎng)的運行費用上升。在2019年倫敦大停電事故的警示之下，我國電力行業(yè)如何健康穩(wěn)定發(fā)展，謀求“安全、經(jīng)濟、環(huán)保”能源不可能三角的最優(yōu)妥協(xié)點，需要廣大專業(yè)人士認真思考和討論。
電力行業(yè)注定是碳中和的重點行業(yè)
首先，電力是最大的碳排放行業(yè)。2019年全社會發(fā)電量73253億千瓦時，其中火電發(fā)電量為50450億千瓦時，折合二氧化碳排放大約50億噸，占全國碳排放總量的51%。電力行業(yè)不僅是能源供給大戶，同時還是能源消耗大戶。電網(wǎng)企業(yè)的網(wǎng)損和發(fā)電企業(yè)的廠用電合計占到全社會用電量百分之十以上，電力行業(yè)不但在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了碳排放，自身電力消耗也引發(fā)了相當一部分碳排放。因此，如何實現(xiàn)電力行業(yè)碳減排將是實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵因素之一。
其次，電力資產(chǎn)較為集中，易于整體考慮政策。2020年全國火電總裝機11億千瓦，90%以上的火電資產(chǎn)屬于國有資產(chǎn)，其中五大電力集團（華能、大唐、華電、國電投和國家能源）火電總裝機達5.6億千瓦，占比51%。國有企業(yè)有高度的社會責任感，落實國家政策和要求從不打折扣。全國輸電網(wǎng)資產(chǎn)集中在國網(wǎng)、南網(wǎng)、內(nèi)蒙古電力公司三個電網(wǎng)公司，輸電網(wǎng)長期保持統(tǒng)一運行、統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運行的空間較大。電力企業(yè)資產(chǎn)集中的特點，容易實現(xiàn)政策上、技術(shù)上的集中處理，相較其他行業(yè)有著天然的優(yōu)勢。
第三，電力行業(yè)技術(shù)和資金條件較好。實現(xiàn)碳達峰需要新技術(shù)投入和大量資金支持。國有電力企業(yè)的研究機構(gòu)長期關(guān)注能源轉(zhuǎn)型，很好地把握了新的發(fā)電技術(shù)成果和技術(shù)發(fā)展方向，儲備了大量用于能源轉(zhuǎn)型的各類技術(shù)，擁有碳中和相關(guān)技術(shù)的專業(yè)化研究隊伍，相對于行業(yè)外的技術(shù)專家，實操能力更強，對轉(zhuǎn)型的痛點和各種設(shè)想的可行性認識更為深刻。電力企業(yè)有著雄厚的資金積累和支持，這些都為碳中和的實現(xiàn)提供了堅強的物質(zhì)基礎(chǔ)。
此外，電力行業(yè)屬于社會基礎(chǔ)行業(yè)，事關(guān)千家萬戶。目前電力行業(yè)開始轉(zhuǎn)型，逐步建設(shè)電力現(xiàn)貨市場，由市場決定的電力價格可以實現(xiàn)用戶側(cè)引導(dǎo)，促進節(jié)能技術(shù)的投入使用。由此可以看出，電力行業(yè)將首先開始碳中和工作，實現(xiàn)用戶側(cè)引導(dǎo)，可實現(xiàn)社會生產(chǎn)和人民生活習慣的改變，逐漸帶動其他行業(yè)形成合力，實現(xiàn)全社會在碳中和方面的和諧共振。
電力行業(yè)碳中和的實施方式
高比例風光新能源是現(xiàn)階段電力生產(chǎn)側(cè)實現(xiàn)碳中和的必然選擇
目前全社會用電量需求還在逐年上升，而在碳捕獲與封存（Carbon Capture and Storage，簡稱CCS）技術(shù)尚不成熟的條件下，電力行業(yè)需要大力發(fā)展零碳發(fā)電技術(shù)。目前成規(guī)模的零碳發(fā)電技術(shù)一般是核電、水電、生物質(zhì)和風光等非化石燃料發(fā)電技術(shù)。
水電大規(guī)模增長空間有限。水電目前已成為我國第二大主力裝機電源，裝機達3.6億千瓦，占總裝機17.7%，成為世界第一水電裝機大國。而水電發(fā)展由于資源受限、廠址選擇受限、移民安置困難、季節(jié)性豐枯期發(fā)電不均、生態(tài)保護影響大等原因，就目前的技術(shù)水平，水電在未來全社會用電量中的占比總體可能成下降趨勢。
核電大規(guī)模增長的條件尚不具備。國內(nèi)核電技術(shù)發(fā)展較快，已發(fā)展至第四代核電技術(shù)，核電裝機達4874萬千瓦，占總裝機2.4%，成為世界第三核電裝機大國。然而，核電受制于安全約束、技術(shù)難度伴隨固定投資增加、廠址選擇受限和核廢料處理困難等問題，就目前技術(shù)水平來看，核電尚不具備大規(guī)模增長的條件。
生物質(zhì)發(fā)展難占“C位”。生物質(zhì)發(fā)電是眾多發(fā)電類型中的一個小眾發(fā)電模式，但是由于其發(fā)電可控，二氧化碳排放為零，引起了行業(yè)內(nèi)部重視。目前生物質(zhì)發(fā)電主要有氣化發(fā)電和直接燃燒發(fā)電兩種形式，以直接燃燒發(fā)電較為普遍。而生物質(zhì)發(fā)電由于燃料運輸半徑受限，單機容量普遍較小，造成投資成本和運行成本較大，電量占比上升空間有限。
相對于其他電源種類，風光新能源發(fā)電雖然存在季節(jié)性能源分布不均，天氣影響較大，發(fā)電出力波動性、隨機性較大等問題，但是由于風光等新能源資源豐富、地域分布廣、廠址選擇受限較小、運行成本小、固定投資成本相比水電、核電較低等優(yōu)勢，高風光電量占比的系統(tǒng)在國際上有一定的運行經(jīng)驗，是現(xiàn)階段技術(shù)經(jīng)濟條件下，實現(xiàn)碳中和必然選擇的電源。因此，國家也在電力規(guī)劃中重點發(fā)展風光發(fā)電，到2030年，風電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上（較2019年增長近8億千瓦）。
大電網(wǎng)為主消納是現(xiàn)階段高比例風光消納的唯一選擇
2020年中國風電、太陽能發(fā)電總裝機容量4.4億千瓦，裝機容量占比達20%。根據(jù)規(guī)劃，到2030年風電、太陽能發(fā)電裝機容量占比將達40%以上，而到2060年風電、太陽能發(fā)電裝機容量占比將接近70%。風光發(fā)電出力不可控的波動性和隨機性，造成風光發(fā)電出力曲線與電力系統(tǒng)負荷曲線不符甚至是相反。為了有效解決風光新能源的波動影響用戶電力使用平穩(wěn)的問題，目前解決平衡消納的手段主要有大電網(wǎng)和儲能兩種。
儲能消納風光發(fā)電的優(yōu)劣：儲能技術(shù)可以很好地起到移峰填谷作用，有效消除風光新能源的波動性。目前實施的儲能技術(shù)主要分為物理機械儲能、電化學儲能和氫儲能。物理機械儲能以抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能為代表。物理儲能的優(yōu)勢就是安全系數(shù)較高、儲能容量大、技術(shù)成熟、壽命長，而劣勢則是投資成本大、選址困難、效率低。電化學儲能以鋰電池、鉛酸電池為代表，優(yōu)勢是效率高、充放電速度快、選址容易，劣勢是投資成本大、安全系數(shù)低、環(huán)境溫度影響大。氫儲能以電解氫+氫燃料電池為代表，優(yōu)勢就是能量密度大，劣勢是技術(shù)尚不成熟，安全問題沒有徹底解決?？傊?，目前除了尚不成熟的儲能技術(shù)，較為成熟的抽水蓄能和化學電池儲能之外，其他儲能技術(shù)都存在投資成本過大和運行成本高的缺陷，抽水蓄能電站的綜合效率一般為0.65~0.75，而化學儲能目前的度電成本大致在0.6~0.9元千瓦時。在電網(wǎng)托底的條件下，京津唐地區(qū)大負荷期間如需使用高比例風光電源，則需要具備存儲50億千瓦時的能力，按目前最經(jīng)濟的存儲方式也需要5萬億的投資，類推全國則需要100萬億以上投資，是目前全國電網(wǎng)資產(chǎn)的20倍以上。如不用電網(wǎng)托底，完全依靠配套儲能的方式，投資還要有數(shù)十倍的增加。因此，在可預(yù)見的時間內(nèi)或者至少近期，在經(jīng)濟性上尚無一種儲能技術(shù)可以成為風光發(fā)電消納的主要手段，就是說傳統(tǒng)的“電力不具備大規(guī)模經(jīng)濟存儲條件”的規(guī)律仍然發(fā)揮作用。
大電網(wǎng)消納風光發(fā)電的優(yōu)劣：大電網(wǎng)消納風光發(fā)電就是利用電網(wǎng)的電能輸送能力，將風光發(fā)電發(fā)出的具有波動性、隨機性的電能及時輸送到電力需求側(cè)，利用電力系統(tǒng)內(nèi)部可調(diào)節(jié)性機組的調(diào)節(jié)能力（虛擬儲能）實現(xiàn)風光發(fā)電消納。大電網(wǎng)消納風光發(fā)電相對于儲能技術(shù)的優(yōu)勢就是經(jīng)濟性明顯，而存在的劣勢就是存在安全事故聯(lián)鎖反應(yīng)風險，而且大電網(wǎng)消納容易出現(xiàn)經(jīng)濟責任難以劃分的情況。
考慮到儲能技術(shù)突破的周期通常為20~30年，因此達成30·60目標不能寄希望于儲能技術(shù)快速解決其經(jīng)濟劣勢，實現(xiàn)風光發(fā)電消納的唯一選擇仍是依靠大電網(wǎng)的電能調(diào)配手段。盡管大電網(wǎng)消納是風光消納的唯一經(jīng)濟性現(xiàn)實選擇，但是要實現(xiàn)未來如此高比例的風光發(fā)電消納，目前仍有系列障礙難以跨越，需要加大科研力量，以問題為導(dǎo)向，尋求解決這些障礙的技術(shù)經(jīng)濟方案。
大電網(wǎng)消納方式的現(xiàn)實障礙和解決方案
2019年8月9日，英國倫敦發(fā)生了2003年以來最嚴重的停電事故。雖然導(dǎo)致這次事故的原因有很多，但其中最重要的原因是高比例風光發(fā)電的電網(wǎng)轉(zhuǎn)動慣量不足，異常擾動導(dǎo)致頻率異常波動，風電機組群對頻率波動抗干擾能力不足而脫網(wǎng)，系統(tǒng)備用不足造成的聯(lián)鎖反應(yīng)。此次停電事故，給我們敲響了警鐘，需要我們認真思考電網(wǎng)實現(xiàn)高比例風光發(fā)電消納的技術(shù)和經(jīng)濟約束，以及可行的解決方案。
高比例風光發(fā)電接入系統(tǒng)影響轉(zhuǎn)動慣量的問題及解決方案
電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行需要足夠的轉(zhuǎn)動慣量。電網(wǎng)頻率是交流電網(wǎng)運行的重要參數(shù)，需要保持在恒定范圍內(nèi)。電網(wǎng)轉(zhuǎn)動慣量就是系統(tǒng)內(nèi)同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中，根據(jù)自身轉(zhuǎn)速信號實現(xiàn)的一次調(diào)頻功能來保持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定的能力。目前世界范圍內(nèi)，低轉(zhuǎn)動慣量或無轉(zhuǎn)動慣量電網(wǎng)的運行經(jīng)驗是完全沒有的，對于低轉(zhuǎn)動慣量的電網(wǎng)，一旦出現(xiàn)短時電力不平衡問題（擾動），將出現(xiàn)電網(wǎng)頻率大幅波動，對系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定是極為不利的，繼而形成連鎖事故。所以對交流電網(wǎng)的穩(wěn)定能力而言，系統(tǒng)必須配置足夠的轉(zhuǎn)動慣量。
高比例風光發(fā)電明顯影響系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量。目前主流的風力發(fā)電機組是變速恒頻機組，其基本并網(wǎng)原理是將異步發(fā)電機發(fā)出頻率不定的交流電整流為直流電，再由逆變器逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率的交流電后與系統(tǒng)并列。光伏發(fā)電由發(fā)電板直接發(fā)出直流電后，由逆變器逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率的交流電后與系統(tǒng)并列。經(jīng)過整流器和逆變器等電子系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的電力，缺失了同步發(fā)電機大重量轉(zhuǎn)子維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的能力。隨著風光發(fā)電接入系統(tǒng)，直接造成系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量下降，風光發(fā)電比例越高，在線運行的其他同步機組越少，轉(zhuǎn)動慣量下降越快，嚴重威脅系統(tǒng)的運行穩(wěn)定。
高比例風光發(fā)電接入系統(tǒng)的可行解決方案。高比例風光發(fā)電機組會造成系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量下降，為了防范大電網(wǎng)轉(zhuǎn)動慣量下降過多，威脅系統(tǒng)安全，現(xiàn)階段高比例風光發(fā)電影響系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量問題，可采用兩個技術(shù)方案解決，但是經(jīng)濟代價均較為高昂。一是運行足夠比例的火電機組。為了碳中和目標，電量的生產(chǎn)并不需要大量的火電機組，但是為了保證轉(zhuǎn)動慣量足夠，必須保證足夠比例火電機組在線。即利用大電網(wǎng)消納風光發(fā)電時，為了保障交流電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定能力，電網(wǎng)運行中必須有一定比例的同步發(fā)電機?？紤]到水電機組的季節(jié)性和核電機組調(diào)節(jié)空間不足的問題，系統(tǒng)中必須運行與風光發(fā)電機組容量合理比例的煤電機組和燃氣機組，以保證足量的轉(zhuǎn)動慣量和調(diào)節(jié)能力，最終造成風光發(fā)電消納成本大幅上升。二是采用虛擬同步機實現(xiàn)風光發(fā)電可調(diào)節(jié)的“合理棄電”。為了提高風光發(fā)電的可控性，在風光發(fā)電中應(yīng)用虛擬同步機技術(shù)模擬轉(zhuǎn)動慣量的一次調(diào)節(jié)，可減少對系統(tǒng)的不平衡影響，提高系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性。虛擬同步機是在風光發(fā)電并網(wǎng)逆變器內(nèi)的控制器中，加入一種模擬同步發(fā)電機的運行機制和外特性的控制算法，在系統(tǒng)供應(yīng)短缺時增加風光發(fā)電出力，系統(tǒng)供應(yīng)過剩時減少發(fā)電出力，以自動控制方式維持平衡。虛擬同步機會造成風光發(fā)電響應(yīng)系統(tǒng)需要時自動“合理棄電”，實現(xiàn)自然資源的可調(diào)節(jié)性，增加系統(tǒng)的平衡能力和頻率穩(wěn)定能力。但是虛擬同步機技術(shù)畢竟不是真實的同步機組，能夠提供的轉(zhuǎn)動慣量和可調(diào)節(jié)范圍有限。
高比例風光發(fā)電接入系統(tǒng)影響備用問題及解決方案
電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行對備用的要求。電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，要求系統(tǒng)必須滿足電力平衡，任意時刻必須滿足三個條件：總發(fā)電能力必須大于負荷且有一定冗余，總發(fā)電功率必須等于總負荷功率+損耗功率，局部輸送能力必須大于局部凈需求并有一定冗余。這就要求系統(tǒng)內(nèi)必須有足夠的備用容量以應(yīng)對系統(tǒng)內(nèi)的故障、發(fā)電減出力和負荷波動。按照GB/T38969-2020《電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定，系統(tǒng)備用容量為最大負荷的2%～5%，事故備用容量為最大負荷的10%，不小于系統(tǒng)一臺最大機組或饋入最大容量直流的單級容量。
高比例風光發(fā)電對系統(tǒng)備用的影響。由于風光新能源出力的隨機性、波動性和間歇性，造成系統(tǒng)內(nèi)總的發(fā)電能力不可控。按照GB/T38969-2020《電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定，風電、太陽能等新能源裝機較多的地區(qū)，需結(jié)合風光發(fā)電出力特性和參與平衡的比例，額外設(shè)置一定的負荷備用容量。根據(jù)30·60目標的推算，未來風光新能源裝機規(guī)模要達到40%～70%，如此高比例的風光發(fā)電接入系統(tǒng)，將迫使系統(tǒng)預(yù)留備用的比例大大增加。光伏能源隨著太陽光照強度波動，風電隨著自然來風變化，如果兩者在同一時期疊加，會造成風光發(fā)電出力大幅波動，甚至在極端情況下會造成風光發(fā)電出力從最大負荷突減至零，嚴重威脅系統(tǒng)運行安全，使得系統(tǒng)備用容量需求大大增加。歐盟28國傳統(tǒng)電源的容量一直保持與最大負荷相當，作為其他發(fā)電的備用容量，為了滿足電網(wǎng)的安全，系統(tǒng)備用容量大大增加。
高比例風光發(fā)電接入系統(tǒng)的解決方案。為了減小風光新能源出力的不確定性對大電網(wǎng)備用容量需求的影響，適應(yīng)未來“30·60目標”的高比例風光發(fā)電要求，需要在以下四個方面加大技術(shù)投入：一是提高風光出力預(yù)測的準確性。目前國內(nèi)風光預(yù)測24小時準確率為70%，而美國風光預(yù)測24小時準確率已達90%以上。提高風光出力預(yù)測的準確性可以有效較少系統(tǒng)對備用負荷的影響。二是提高風光新能源安全穩(wěn)定性。風電光伏在發(fā)電過程中大量使用整流、逆變器等電子設(shè)備，其對于系統(tǒng)波動的抗干擾能力較常規(guī)機組嚴重不足，特別是需要提高其低電壓穿越能力，風光發(fā)電安全性的提高可以有效減少系統(tǒng)對備用負荷的需求。三是保持可調(diào)節(jié)電源足夠容量并進行靈活性改造。利用大電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部可調(diào)節(jié)性機組的調(diào)峰能力實現(xiàn)風光發(fā)電消納，需要加大可調(diào)節(jié)電源的靈活性改造，提高可調(diào)節(jié)性機組的頂峰壓谷能力，特別是提高機組負荷調(diào)整速率，提高電網(wǎng)消納風光發(fā)電能力和有效備用負荷，需要強調(diào)的是必須保持具備該特性的機組足夠的容量。四是是加快智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。未來智能電網(wǎng)的發(fā)展，將利用通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感和測量技術(shù)、先進的控制方法以及決策支持系統(tǒng)技術(shù)，有效預(yù)測風光發(fā)電發(fā)電能力和備用預(yù)留，確定資源配置最佳地理范圍，提升電力設(shè)備利用效率，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好的目標。
高比例風光發(fā)電接入系統(tǒng)的經(jīng)濟性障礙
風光發(fā)電作為環(huán)保的能源方式理念已經(jīng)深入人心。隨著風光發(fā)電的投資成本逐漸下降，人們對風光發(fā)電的經(jīng)濟性誤解也在逐漸加深，認為風光發(fā)電作為邊際成本為零的能源，投入比例越高將對電網(wǎng)的經(jīng)濟性越好。然而，在我國電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的紅線要求前提下，投入高比例風光發(fā)電必須要在線匹配足夠的轉(zhuǎn)動慣量機組和可調(diào)節(jié)能源機組，這樣就會造成風光發(fā)電的消納成本大幅上升，并且很可能消納成本的上漲絕對量大于風光發(fā)電成本下降的絕對量。
調(diào)節(jié)電源的啟停費用。由于風光發(fā)電機組出力的波動性，電網(wǎng)為了保證電力平衡，必須配備足夠的可調(diào)機組進行調(diào)節(jié)。在高比例風光發(fā)電的電網(wǎng)中，風光發(fā)電出力的大量疊加，造成可調(diào)機組調(diào)峰范圍大大增加，甚至需要機組啟停以滿足系統(tǒng)需要。隨著風光發(fā)電滲透率逐漸升高，火電機組等可調(diào)能源利用小時數(shù)逐漸下降，煤電和燃氣機組的啟停次數(shù)卻在大幅升高。機組啟停調(diào)峰作為重大操作，其啟停成本將造成電網(wǎng)運行費用大幅增加，最終也將在用戶側(cè)用電費用上體現(xiàn)，使得高比例風光發(fā)電電網(wǎng)的經(jīng)濟性大幅下降。
調(diào)頻和備用輔助服務(wù)費用。隨著高比例風光發(fā)電投入電網(wǎng)，為了維護電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，必須有足量的轉(zhuǎn)動慣量機組預(yù)留調(diào)峰容量和備用容量，維持電網(wǎng)異常情況下頻率穩(wěn)定和電力平衡。而可調(diào)機組預(yù)留調(diào)頻容量和備用容量產(chǎn)生的機會成本在電力系統(tǒng)中也將成為電網(wǎng)運行費用。按照電力系統(tǒng)“誰受益、誰承擔”的原則，因調(diào)頻和備用輔助服務(wù)產(chǎn)生的費用最終也將由用戶承擔，這筆費用也將使得高比例風光發(fā)電電網(wǎng)的經(jīng)濟性大幅下降。
穩(wěn)定電源的容量補償費用。高比例風光發(fā)電投入電網(wǎng)后，電網(wǎng)大部分電量將由風光發(fā)電機組頂替生產(chǎn)，按照邊際成本報價回收變動成本的理論，電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)大部分承擔備用的可調(diào)機組的固定成本將無法回收。為了保證電力設(shè)備投資的穩(wěn)定性，必須保障電力企業(yè)的合理收益，這就需要保障發(fā)電企業(yè)合理收回固定投資成本，即相當比例的機組不再以生產(chǎn)電量為主，僅作為風光發(fā)電的配套設(shè)施，這部分容量補償費用也應(yīng)記為風光發(fā)電的生產(chǎn)成本。目前大部分省份都在準備設(shè)計容量補償機制和容量市場，以保證本地區(qū)穩(wěn)定的電力投資。而這部分電力投資造成的容量補償費用也將增加電力運行費用。
近期受政策利好影響，大量的風光發(fā)電投資蜂擁而至，不但造成風光發(fā)電固定投資成本不降反升，還可能造成在技術(shù)經(jīng)濟條件不變情況下消納成本快速增長。未來，大電網(wǎng)消納成本需要加上可調(diào)機組的啟停費用、調(diào)頻備用輔助服務(wù)費用和容量補償費用，消納成本將必然隨著風光發(fā)電比例的升高而大幅上升，這就會存在一個風光發(fā)電最佳比例，在此比例之后將會電網(wǎng)運行經(jīng)濟性急劇下降，超越用戶電價的承受能力，影響近期的社會經(jīng)濟發(fā)展。
實現(xiàn)碳中和目標需要著手的工作
“30·60目標”剛剛提出，電力行業(yè)的發(fā)展實施方式和技術(shù)障礙都是根據(jù)目前技術(shù)水平所提出，上述分析判斷都很初步，存在一定的局限性。但是，市場體制建設(shè)和電源電網(wǎng)技術(shù)水平的提高，卻必須從現(xiàn)在開始著手，才能不阻礙碳達峰、碳中和目標的實現(xiàn)。
加快電力現(xiàn)貨市場機制為核心的現(xiàn)代電力市場體系建設(shè)。國際上，實現(xiàn)高比例風光發(fā)電運行的國家，無一不是已經(jīng)建立了以電力現(xiàn)貨市場機制為核心的現(xiàn)代電力市場體系，可見市場化有利于推動風光等新能源發(fā)展消納。電力系統(tǒng)中電能的發(fā)-輸-配-售-用的各個環(huán)節(jié)，都是一個市場交換過程。電力系統(tǒng)的正常運行需要理清各個環(huán)節(jié)之間的經(jīng)濟關(guān)系，利用市場這個配置資源的有效手段調(diào)節(jié)各方的權(quán)利責任，讓市場來選擇電力行業(yè)碳中和的實施方式，在優(yōu)勝劣汰的競爭中篩選出性價比最高的消納方式和消納手段。高比例風光發(fā)電+大電網(wǎng)的實施方式下，風光發(fā)電消納需要可調(diào)節(jié)能源的大力配合，就更需要電力現(xiàn)貨市場來厘清這復(fù)雜的經(jīng)濟關(guān)系，需要市場發(fā)現(xiàn)最真實的風光發(fā)電消納成本，才能讓用戶信服地接受用電成本合理上升。目前我國電力現(xiàn)貨市場建設(shè)如火如荼，8個現(xiàn)貨試點穩(wěn)步推進，其他電力市場建設(shè)緊跟其后，風光發(fā)電平等參與市場也將撥云見日。為了“30·60目標”的實現(xiàn)，電力現(xiàn)貨市場必須穩(wěn)步加快建設(shè)，以市場手段實現(xiàn)電力資源的配置，助力實現(xiàn)碳中和。
風光發(fā)電要增強成為“負責任主力電源”的使命感。“30·60目標”將激勵著廣大風光發(fā)電行業(yè)擴大生產(chǎn)，提高電力行業(yè)綠色環(huán)保程度。未來一段時間內(nèi)，風光行業(yè)要以自身是主力電源的姿態(tài)承擔電力系統(tǒng)的各項責任，不再將國家政策“照顧”作為發(fā)展的前提條件，不斷降低成本，積極參與電力市場，在公平的平臺上引領(lǐng)電行業(yè)發(fā)展。不但能夠承擔自身需要為電力系統(tǒng)承擔的責任，還要能夠分擔其他“配角”的責任，如同之前煤電機組長期無償為風光發(fā)電提供幫助一樣。為實現(xiàn)高比例風光發(fā)電對未來系統(tǒng)的友好性、經(jīng)濟性，風光發(fā)電必須做好負荷控制和預(yù)測，提高自身安全穩(wěn)定性，降低設(shè)備投資成本，成為真正有利于經(jīng)濟、有利于社會的環(huán)保型、友好型的電源。
火電機組要轉(zhuǎn)換定位尋求新的發(fā)展機遇。傳統(tǒng)火電機組作為穩(wěn)定的可調(diào)節(jié)機組，為中國電力行業(yè)的發(fā)展、中國社會現(xiàn)代化發(fā)展作出了巨大貢獻。未來電力行業(yè)將朝著綠色可持續(xù)發(fā)展的方向進步，但也不是不需要傳統(tǒng)能源支持，倫敦大停電事故和今年冬季國內(nèi)多地有序用電也再一次證明傳統(tǒng)煤電的必須性。在未來“30·60目標”下，實現(xiàn)碳中和的高比例風光發(fā)電需要火電機組提供必須的旋轉(zhuǎn)慣量和備用支撐。雖然火電機組的利用小時數(shù)超預(yù)期大幅下降成為必然趨勢，但火電機組的備用裝機容量還是需要長久保持。所以未來電網(wǎng)系統(tǒng)不是減少火電容量，而是要減少火電發(fā)電量。建議暫緩關(guān)停火電機組，將其作為備用電源，時刻作為電網(wǎng)的穩(wěn)定支撐。面對未來，火電機組要適應(yīng)形勢需要，必須加強自身建設(shè)，做好設(shè)備管理維護，做到緊急時刻靠得住、關(guān)鍵時刻頂?shù)蒙系姆€(wěn)定可調(diào)機組，以期在調(diào)頻備用市場中、容量補償市場中贏得先機。
碳達峰、碳中和目標作為我國向世界作出的鄭重承諾，將在未來指導(dǎo)我國能源行業(yè)的發(fā)展方向。目前，我國正在在努力構(gòu)建國內(nèi)國際雙循環(huán)的新經(jīng)濟發(fā)展格局，“30·60目標”將加快推進我國能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，促進電力行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，以電力工業(yè)升級改造加速國內(nèi)經(jīng)濟循環(huán)，促進國民經(jīng)濟健康發(fā)展。廣大能源行業(yè)從業(yè)者要堅定不移地支持“30·60目標”的實現(xiàn)，努力轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式促進能源轉(zhuǎn)型升級，以能源革命的自我革新碰撞出“安全、經(jīng)濟、環(huán)保”能源不可能三角的最優(yōu)妥協(xié)點，真正做到有利于人民、有利于碳中和目標的實現(xiàn)。
原標題：電力行業(yè)碳中和的實施方式和障礙
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