關于棄風限電的十大科學認知

文 | 本刊特約評論員 張樹偉

在前幾期的專欄文章中，我們對國內(nèi)存在的棄風限電頑疾進行了多角度的剖析。本期，我們按照棄風問題的描述性理解、性質、原因、未來的可能變化、應對的手段、應對的價值、可再生能源發(fā)展存在的風險與不確定性、徹底解決棄風問題的技術和經(jīng)濟以及政治途徑，對前面提及的問題給出十個方面的主要論述。這將構成各位讀者必須知曉的棄風限電的“十大科學認知”。因此，本期專欄也是“棄風限電”專題討論的總結篇。

總體而言，關于我國的嚴重“棄風”：

從技術上講，是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運行的僵直（甚至以此為美，優(yōu)先考慮長期計劃、基荷運行）與可再生能源發(fā)電的出力特點格格不入的問題，特別是涉及跨省跨區(qū)線路與省內(nèi)火電年度計劃約束。在不同地區(qū)，各種因素在引發(fā)棄風問題中所起到的作用可能不盡相同，包括系統(tǒng)平衡困難、網(wǎng)絡阻塞、調(diào)度模式與分辨率等。

從經(jīng)濟上講，是缺乏經(jīng)濟調(diào)度與統(tǒng)一市場內(nèi)生出各種電源市場份額的問題。從年尺度到天、再到小時，存在調(diào)度自由量裁空間過大的問題。而過去在界定問題時，往往跳過了經(jīng)濟層面的整體損失，直接將其歸為一個劃分損益的政治問題。

從政治上講，是對棄風的經(jīng)濟責任缺乏清晰認定的問題，而廣泛存在的“先來先得”計劃思維是對新的、更低成本（指的是已建成項目）的發(fā)電商的歧視，把市場份額問題錯誤地歸結為系統(tǒng)調(diào)峰輔助服務。隨著可再生能源規(guī)模和參與者數(shù)量的擴大，以及整體宏觀形勢的變化，這一局面正在得到極大改善。

要解決“棄風”問題，建立經(jīng)濟調(diào)度與統(tǒng)一市場是各種視角下的共同思路，區(qū)別僅在于實現(xiàn)這兩個目標的方式是什么。那么在未來若干年，這一問題能夠得到有效解決嗎？作為謹慎的樂觀主義者，筆者對此的答案是一個復雜的“可以解決”，這一點從之前的專欄文章中已經(jīng)可以看出。

希望此次專題能夠引發(fā)更多的討論，共同促進我國能源轉型事業(yè)的進步。

認知之一：在我國，棄風的更準確名稱應該為“控風”

考慮到奇高的棄風率，棄風的準確名稱應該為“控風”，因為在棄風率如此高的情況下，煤電設備的利用小時數(shù)依然那么高，一定存在非技術與人為干預的因素，屬于人為控制風電出力。這種棄風，一方面，是風電項目業(yè)主的損失，另一方面，也是消費者的損失。因為其不能占據(jù)市場份額，無法最大限度地通過調(diào)度優(yōu)先次序效應（merit-order effect）促進利潤從電力生產(chǎn)者向電力消費者有效轉移。

不發(fā)電就沒有收益，而不是根據(jù)市場的競爭排序結果與系統(tǒng)安全運行約束確定財務責任，這種將物理運行與財務結算混為一談的范式極大地損害了可再生能源發(fā)電商的正當利益。

認知之二：解決棄風問題的困難在于可再生能源具有的強烈再分配效應與傳統(tǒng)的系統(tǒng)運行以及既有主體之間存在沖突

在傳統(tǒng)的規(guī)劃中，“明年需求增長100萬千瓦，增加100萬千瓦裝機，火電80萬千瓦，水電20萬千瓦，正好完美，電源結構保持不變”這樣的基本方法論充斥其中。

與傳統(tǒng)發(fā)電模式相比，可再生能源機組的出力與用電需求的非同時性更大。這必然意味著：（1）一些機組在很大程度上仍需要去滿足尖峰負荷，利用率會下降；（2）在部分時間段，必然會出現(xiàn)裝機遠高于需求的情況，甚至是僅可再生能源裝機就超過了總負荷。此時必須有相應的競爭機制，來決定過剩機組的市場份額。即使有負荷的增長，但是由于剩余負荷曲線的形狀發(fā)生了很大變化，系統(tǒng)的合理結構也必須做出相應改變。

可再生能源進入電力系統(tǒng)，具有區(qū)分“贏家”與“輸家”的再分配效應。傳統(tǒng)基荷部分將逐漸縮小乃至消失，這對于一些投資成本高的基荷電源（過去的所謂主力與穩(wěn)定電源），絕對不是好消息。

認知之三：棄風的根本原因在于電力系統(tǒng)缺乏顯性有效的競爭機制，使得風電的市場份額無法通過競爭來確定

如果將對棄風的探討限制在經(jīng)濟范疇內(nèi)，那么電力系統(tǒng)缺乏競爭為基礎的市場份額決定機制是導致該問題的根本原因。技術上核定的煤電最小出力高達50%～60%，是非常保守的；省際與地區(qū)間聯(lián)絡線的運行計劃安排不是基于市場原則進行調(diào)整的，而是一種凌駕于市場之上的特權。所謂可再生能源增量現(xiàn)貨交易的邏輯也在于此。

一言以蔽之，從經(jīng)濟視角來看，之所以出現(xiàn)如此嚴重的棄風問題，市場未能發(fā)揮決定性作用是本質性原因。

認知之四：棄風情況在今后幾年可能有所改善，但也可能出現(xiàn)反彈，這取決于多種政治、經(jīng)濟與技術因素

如果法律上規(guī)定了可再生能源優(yōu)先調(diào)度，那么調(diào)度部門在安排開機組合計劃時必須先考慮讓可再生能源發(fā)電設備出力，然后才是其他機組滿足剩余需求（比如一年8760小時的剩余負荷曲線）的問題。因此，只要明確這一法律要求，那么風電即使不參與其中，也會對市場產(chǎn)生影響。同時，管制的電力系統(tǒng)也完全可以沒有如此高比例的棄風。在歐美地區(qū)，經(jīng)濟調(diào)度早在放松管制之前就已經(jīng)推行了，因此，其系統(tǒng)可以平滑地從只有可控機組發(fā)電過渡到波動性電源結構。而我國所謂的“平均調(diào)度”原則往往僅限于年尺度上，在低于年尺度上，仍舊缺少明確規(guī)則，調(diào)度的自由量裁權顯得過大。

我國的棄風問題正在逐步得以改善，這主要得益于整個可再生能源行業(yè)的力量壯大，以及其與更宏大的政治、經(jīng)濟目標之間的正向聯(lián)系。但是，如果未來政治上對實現(xiàn)這種目標的迫切性有所減弱，那么在一個不是以競爭性為主的市場中，棄風情況仍有可能出現(xiàn)反彈。

認知之五：應對棄風的手段應具有明確的價值標準——成本最小化或者全社會福利最大化

建立成本最小化或者全社會福利最大化的價值觀，是避免將棄風的原因變成對存在問題的另外一種描述（需求不足、線路不夠等）的前提。從解決方案的角度而言，“藥方”必須具有明確的價值標準，不能以“搞定就是本事”為價值觀。

建造一個無比巨大、完全不阻塞的超級電網(wǎng)的確可以解決棄風問題，比如對于每年1小時 10萬千瓦水平的阻塞，也通過額外新建一條線路來解決。但是，這種解決方案是缺乏價值標準的，無法回答其收益是否大于成本的問題，以及是否存在成本更低的方案（例如對棄風給予補償）的問題。

認知之六：應對棄風具有極大的社會價值，是中國實現(xiàn)國內(nèi)優(yōu)先議程與國際承諾的必要條件

面對多種現(xiàn)實經(jīng)濟、能源的不確定性，風電與光伏的發(fā)展為兌現(xiàn)在應對氣候變化方面所做出的國際承諾以及到2050年使非化石能源發(fā)電量占50%的目標提供了“保證”。這種不確定性包括：比預期更慢或者更有限的水電與核電發(fā)展、經(jīng)濟增長的不確定性、能源效率提升的快慢。

大體上來說，風電和光伏需要保持過去10年的增長速度，才能確保到2030年實現(xiàn)非化石能源在一次能源消費中的比重達到20%的目標；需要保持更快的增長速度，才能實現(xiàn)非化石能源發(fā)電量占50%的目標，即達到《能源生產(chǎn)與消費革命戰(zhàn)略（2016—2030）》的要求。如果不解決棄風問題，再加上存在各種不確定性因素，那么為實現(xiàn)上述目標，風電、光伏裝機的增長速度需要至少提高60%～100%。這已經(jīng)超過現(xiàn)實裝機增長速度的可能范圍，甚至存在很多操作性約束，比如土地空間、人力資源，甚至是短期內(nèi)的制造與安裝能力等。

認知之七：風險與不確定性主要存在于電力的市場化改革，以及整體宏觀經(jīng)濟形勢和可再生能源支持政策方面

在可再生能源支持政策中，補貼水平不超過2分錢/千瓦時目前儼然已經(jīng)是一個“降電價”氛圍下的政治性約束?；诟偁幵瓌t確定風電、光伏價格的政策已經(jīng)推出或者即將實施。這將改善還是增加補貼賬戶的平衡壓力，仍然是一個存在不確定性的問題。

可再生能源自身的成本并不是一直處于下降之中。大宗商品價格的上漲、資源條件的劣化、資本成本的上漲，都將推動可再生能源成本（如果以度電成本衡量）上升。

電力市場化改革的意愿正在增強，但是現(xiàn)實的體制與政策安排并沒有使改革滑入“不可逆的軌道”。2018年，進行了局部地區(qū)短期市場（一般指的是短于天的市場，習慣上稱為現(xiàn)貨）試點；2020年，將開展全國現(xiàn)貨交易試點，現(xiàn)在來看，這依然是一個遙不可及的目標。由于調(diào)度體系的原因，目前的市場是高度割裂的，比如外送電與本地用電仍舊是割裂的。這些都意味著，改革隨時有可能出現(xiàn)倒退。

認知之八：解決棄風的技術手段

極大地提升調(diào)度的系統(tǒng)平衡分辨率，改變“區(qū)域與跨區(qū)計劃優(yōu)先”的調(diào)度體系，可以在很大程度上降低風電、光伏發(fā)電對系統(tǒng)平衡備用需求的影響。儲能與先進的IT技術也有望在小的時間尺度上改善棄風，促進自我平衡調(diào)度的實現(xiàn)。技術進步有可能直截了當?shù)亟鉀Q問題，但是技術進步本身往往是可遇而不可求的。

認知之九：解決棄風的經(jīng)濟手段

即使沒有電力市場化改革，平均調(diào)度都是不符合經(jīng)濟邏輯的。經(jīng)濟調(diào)度與市場競爭將自動實現(xiàn)可再生能源的優(yōu)先調(diào)度。經(jīng)濟調(diào)度需要得到透明地貫徹執(zhí)行。

徹底消滅點對點、點對網(wǎng)的基荷送電對大幅度降低控風率是尤為關鍵的。市場的開放性與統(tǒng)一性要求這些新增電源先并入當?shù)仉娋W(wǎng)，在本地實現(xiàn)平衡，再以“網(wǎng)對網(wǎng)”的方式外送，這才是符合整體經(jīng)濟效率的做法，也符合建設統(tǒng)一市場與實現(xiàn)電力“均一產(chǎn)品”消費價值的要求。要實現(xiàn)經(jīng)濟調(diào)度的基本目標，調(diào)度的時間尺度、開機組合計劃的精細化程度都必須進行改變。

認知之十：解決棄風的政治手段

增加調(diào)度運行數(shù)據(jù)的透明化，這已經(jīng)成為理解并解決我國電力系統(tǒng)與行業(yè)幾乎所有問題的關鍵所在。沒有對系統(tǒng)運行與調(diào)度模式的全面、深入理解，多數(shù)政策建議與目標都只能是緣木求魚。

在供給側停止新建任何傳統(tǒng)燃煤機組，從系統(tǒng)最優(yōu)結構意義的層面而言，是存在充分理由的。筆者在此前的文章中多次指出，定義落后產(chǎn)能時應基于經(jīng)濟效率，而不是能源效率。在目前的環(huán)境下，越大型的機組往往越落后。通過行政手段關停超過20%的百萬千瓦以上的大容量煤電機組，這部分是系統(tǒng)靈活性與資本回收意義上的“落后產(chǎn)能”，將減少它們在市場份額爭奪上的政治與話語優(yōu)勢。

最后，讓我們用這10期專欄的文章標題列表來結束“揭秘‘棄風限電’的真相”專題的討論：

揭秘“棄風限電”的真相（一）：電力需求放緩構成棄風加劇的原因嗎？

揭秘“棄風限電”的真相（二）：“電源與電網(wǎng)不協(xié)調(diào)”構成棄風加劇的原因嗎？

揭秘“棄風限電”的真相（三）：擴大外送是解決嚴重棄風的正確藥方嗎？

揭秘“棄風限電”的真相（四）：風火發(fā)電為什么要“打捆”外送？

揭秘“棄風限電”的真相（五）：系統(tǒng)“調(diào)峰能力與輔助服務”是啥意思？

揭秘“棄風限電”的真相（六）：何為現(xiàn)貨市場？現(xiàn)貨市場解決什么問題？

揭秘“棄風限電”的真相（七）：IT與新的商業(yè)模式有望改善棄風嗎？

揭秘“棄風限電”的真相（八）：有效信息披露對緩解棄風限電的作用。

揭秘“棄風限電”的真相（九）：電力市場背景下的“協(xié)調(diào)”到底是什么意思？

揭秘“棄風限電”的真相（十）：關于棄風限電的十大科學認知。