五問平價上網(wǎng)后可再生能源發(fā)展

文 | 谷峰

近年來，在國家產(chǎn)業(yè)政策支持下，我國風電、光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了快速規(guī)?；l(fā)展，取得了顯著的成績。我國風電累計裝機規(guī)模已連續(xù)八年位居全球第一，光伏發(fā)電連續(xù)三年位居全球第一，培育了一批全球領(lǐng)先的風電、光伏制造企業(yè)，形成了完整的、具有國際競爭力的風電、光伏產(chǎn)業(yè)鏈。以風電、光伏發(fā)電為代表的可再生能源逐漸顯現(xiàn)出從替代電源向主流電源發(fā)展的喜人態(tài)勢。

截至2018年底，中國風電裝機容量1.84億千瓦、光伏發(fā)電裝機容量1.74千瓦，占全國發(fā)電裝機規(guī)模的19%。在裝機容量快速增長的同時，按照《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》及其相關(guān)文件要求，到2020年實現(xiàn)風電、光伏平價上網(wǎng)工作穩(wěn)步推進。部分觀點認為平價上網(wǎng)后，風電、光伏自身在經(jīng)濟上基本擺脫了依靠補貼發(fā)展的枷鎖，就能一路高歌，真正成為主力電源。

理想是豐滿的，但是必須注意到，平價上網(wǎng)只完成了可再生能源繼續(xù)發(fā)展的第一步，因為可再生能源生產(chǎn)的電能，并不能像煤電等可調(diào)節(jié)電源生產(chǎn)的電能一樣，可以接受電力調(diào)度機構(gòu)的指揮。因此，可再生能源的未來還需要考慮和回答以下問題。

問題一：可再生能源運行特性與電力系統(tǒng)運行特性有什么不吻合？

對于國民經(jīng)濟來說，電力系統(tǒng)最基本的要求就是安全、可靠的連續(xù)供應電能，也就是對于電力系統(tǒng)來說安全可靠是最大的紅利。正因為如此，電力系統(tǒng)依靠電力調(diào)度機構(gòu)采用半軍事化管理維護穩(wěn)定運行。

偏偏靠天吃飯的可再生能源天生“愛自由”，不能連續(xù)穩(wěn)定供電是可再生能源與生俱來的天賦，即使建有龍頭水庫的水電，也不能擺脫來水極枯造成發(fā)電出力下降的可能。當然，隨著可再生能源預測技術(shù)的進步，可再生能源的預測越來越準確，這個問題能夠得到一定程度地解決，但是可再生能源靠天吃飯的一次動力注定了，問題在現(xiàn)有的技術(shù)經(jīng)濟條件下，無法徹底解決。

另外，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，電力用戶承受停電的能力和心理預期不斷下降，換一句話說，就是電力用戶不接受規(guī)模較大的意外停電。兩方面的此消彼長，造成可再生能源的運行特性相對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行確實是個不友好的短板，相對電力用戶高質(zhì)量用電的期望是個不友好的短板，大量接納存在弱點的可再生能源，電力系統(tǒng)必然就要付出額外成本。

問題二：煤電等可調(diào)節(jié)機組為可再生能源提供了什么服務(wù)？

煤電等可調(diào)節(jié)機組為可再生能源提供了調(diào)峰和兜底服務(wù)，這是業(yè)內(nèi)的共識。嚴格說煤電等可調(diào)節(jié)機組為電力系統(tǒng)提供了調(diào)節(jié)服務(wù)，最終為用戶的連續(xù)可靠用電提供了調(diào)節(jié)服務(wù)。調(diào)峰是計劃體制下特有的輔助服務(wù)，本文不再贅述。需要指出的是可再生能源，特別是風電、光伏等非水可再生能源的最大出力時段，往往并非出現(xiàn)在負荷低谷時段，所以調(diào)峰并不是風光等可再生能源最需要煤電等可調(diào)節(jié)機組提供的輔助服務(wù)。

風電、光伏等可再生能源最為需要的是煤電等可調(diào)節(jié)機組提供的快速爬坡服務(wù)和容量備用服務(wù)，水電等可再生能源最需要的是煤電等可調(diào)節(jié)機組提供的季節(jié)性容量備用（擁有多年調(diào)節(jié)水庫的水電站需要的是來水極枯年的容量備用）。容量備用服務(wù)容易理解，即可再生能源往往具有季節(jié)性和波動性，在可再生能源出力降低，不能滿足用電需要的時期，依靠煤電等可調(diào)節(jié)機組提供用戶所需電能。通俗地講，快速爬坡服務(wù)是指煤電等可調(diào)節(jié)機組處于熱備用狀態(tài)下，能夠以較高的速度增加出力，用以填補可再生能源間歇性出力期間造成的用電缺口。

國外煤電等可調(diào)節(jié)機組的靈活性改造主要方向之一，就是提升可調(diào)節(jié)機組增減出力的速度，用以沖抵可再生能源突然失去出力（無論可再生能源預測技術(shù)如何進步，可再生能源出力預測的精度也不會是百分之百）對系統(tǒng)的影響。實際上，可再生能源穿透率達到一定水平后，每增加一個百分點，對電力系統(tǒng)快速爬坡能力的要求都是質(zhì)的變化。

在目前的技術(shù)經(jīng)濟條件下，依靠可調(diào)節(jié)機組提供快速爬坡服務(wù)是有一定物理限制的，近期蒙西地區(qū)出現(xiàn)個別時段限電情況，很重要的原因是為了盡可能的消納風電（內(nèi)蒙風電穿透率較高，光伏比例較高地區(qū)情況類似），在確定開機組合的過程中，提高了對風電預測的可信度，將風電預測進行一定折扣即計入系統(tǒng)最大出力，用以盡力減少煤電等可調(diào)節(jié)電源的開機，減少煤電等可調(diào)節(jié)電源穩(wěn)燃負荷對風電消納的不利影響。這樣做的風險就是當風電突然減小出力達到一定規(guī)模的時候，熱備用狀態(tài)的可調(diào)節(jié)機組提供的向上爬坡服務(wù)總量不能填補風電出力減少形成的出力缺額，結(jié)果造成對大工業(yè)用戶的限電，損害了大工業(yè)用戶的經(jīng)濟利益。

問題三：系統(tǒng)的輔助服務(wù)應該誰來付費？

當弄清了可再生能源的出力特點對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有一定負面影響，需要煤電等可調(diào)節(jié)機組予以彌補后，那么這些電力系統(tǒng)的快速爬坡和容量備用服務(wù)應該由誰來付費呢？很多專家依據(jù)“誰受益、誰承擔”的邏輯，直接得出應當由可再生能源承擔，這是不合理的。

一方面，盡管可再生能源間接地造成了電力系統(tǒng)需要煤電等可調(diào)節(jié)機組提供快速爬坡和容量備用服務(wù)，但畢竟可再生能源是電力的生產(chǎn)者，自身并不直接需要快速爬坡和容量備用服務(wù)，要求其付費沒道理。

另一方面，很大比例的存量可再生能源仍然需要額外財政補貼，用財政補貼來支付輔助服務(wù)費用，違反了補貼制度設(shè)計的初衷。實際上打破“圍墻內(nèi)思維”會發(fā)現(xiàn)，可再生能源最終是為電力用戶提供電能資源，使用可再生能源發(fā)電、最終享受藍天白云的是全體用戶，那么可再生能源以及系統(tǒng)產(chǎn)生的一切成本最終必然是電力用戶買單，即享受良好環(huán)境的用戶不能回避由此付出的額外成本。

因此，煤電等可調(diào)節(jié)機組提供的快速爬坡服務(wù)和容量備用服務(wù)，既不應該由煤電等可調(diào)節(jié)機組無償提供，也不應該由可再生能源承擔，應當由電力用戶承擔，這才是真正的受益者承擔機制。

問題四：煤電等可調(diào)節(jié)機組提供服務(wù)價值如何衡量？

談到電力用戶應當為電力系統(tǒng)增加的快速爬坡和容量備用服務(wù)付費，那么要付多少呢？似乎這個問題很難量化，同時，風電、光伏等可再生能源在過去的十幾年里蓬勃發(fā)展，裝機增長了幾十倍，也沒有見到電力用戶的電價快速上漲，這個成本又似乎是不存在的。

對于前者，我們也許可以用一個替代計算的方式，風電、光伏等可再生能源配備電化學儲能即可實現(xiàn)與煤電等可調(diào)節(jié)機組同樣的電能質(zhì)量——接受電力調(diào)度機構(gòu)的指揮，那么這樣環(huán)境下的成本是多少呢？目前，較為經(jīng)濟的電化學儲能存放一度電的成本是0.5元，也就是說風電、光伏等可再生能源生產(chǎn)的電能只要增加0.5元/度的成本，就能和煤電等可調(diào)節(jié)機組生產(chǎn)的電能完全相同。考慮各地風電、光伏等可再生能源的出力特性與當?shù)刎摵傻钠ヅ涑潭?，以及大電網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)各地用電負荷波動的相互平抑能力，0.5元/度是一個較高的上限值，本文僅為示意。通過市場化的競爭方式，調(diào)節(jié)服務(wù)的成本能夠大大降低，但是較高的調(diào)節(jié)服務(wù)回報又能夠增加系統(tǒng)的調(diào)節(jié)服務(wù)能力，為接納更多地可再生能源提供物理手段。0.5元/度也就可以近似為煤電等可調(diào)節(jié)電源，以其燃料存儲變化量作為儲能設(shè)施替代電化學儲能的可類比成本，即煤電等可調(diào)節(jié)機組提供的調(diào)節(jié)服務(wù)實際上相當于可再生能源裝備的電化學儲能裝置提供的存儲服務(wù)。

對于后者，也不難解釋，先前風電、光伏裝機容量過低，沒有在電量空間造成較大影響，消耗的輔助服務(wù)總量不大，但是近年來以上情況發(fā)生了較大變化，某種意義上說煤電機組的大面積虧損，其實就是這個類比的“電化學儲能”存放服務(wù)，沒有收到相應的費用，煤電等可調(diào)節(jié)機組無償承擔了大部分該類成本。即電力用戶在享受可再生能源快速發(fā)展的同時，并未支付相應上升的調(diào)節(jié)服務(wù)成本。

問題五：為什么平價上網(wǎng)的可再生能源仍然可能帶動銷售電價水平上漲？

國內(nèi)的電力行業(yè)自身也沒做好可再生能源穿透率快速提高的準備，業(yè)內(nèi)大部分專家仍然將煤電等可調(diào)節(jié)電源面臨的困難主要歸咎于利用小時數(shù)下降和市場化交易電價下降。

其實，煤電等可調(diào)節(jié)機組的利用小時未來不但不會回到計劃核價的5000小時以上，反而會進一步快速下降。但是由于可再生能源與生俱來的運行特性，造成煤電等可調(diào)節(jié)電源雖然利用小時快速下降，但不意味著煤電等可調(diào)節(jié)電源的存量會快速下降，反而意味著煤電等可調(diào)節(jié)電源在利用小時快速下降的同時，要加強改造，提高機組的健康程度，為可再生能源提供快速爬坡和容量備用服務(wù)。

既然在可預見的未來可再生能源不能離開煤電等可調(diào)節(jié)機組，單獨為電力用戶供電，那么煤電不但不能“哀傷地退出”，還要“有尊嚴”健康地活著，自然電力用戶要支付的成本就會上升。

做個簡單的測算，原來1.2千瓦的煤電等可調(diào)節(jié)機組就能為1千瓦的用戶供電（按用戶完全不允許因機組原因停電考慮，同時由于煤機等調(diào)節(jié)機組大部分時間不需要啟動），當進入主要以可再生能源為主為用戶供電則需要1.2千瓦的可再生能源加上1千瓦的煤電等可調(diào)節(jié)機組（用戶也可能考慮配備儲能設(shè)施，則不需考慮1千瓦的煤電等可調(diào)節(jié)機組，技術(shù)經(jīng)濟比較可能需要因儲能設(shè)施的造價與安全性另行比較），才能對應1千瓦的用戶供電，按照這個思路即使可再生能源能夠平價上網(wǎng)，平時不開機的1千瓦煤電等可調(diào)節(jié)機組的容量費用，也要用戶支付，電力用戶支付的用電費用自然呈上漲趨勢。

可再生能源發(fā)展的全球典范德國，也曾經(jīng)是我國非水可再生能源發(fā)展的樣板，但也僅實現(xiàn)了35%的可再生能源電力上網(wǎng)。近期，德國經(jīng)濟和能源部長已經(jīng)在哀嘆，高昂的電價使數(shù)十萬家公司遭受較大壓力，在能源轉(zhuǎn)型的同時，要保證電價在可接受的范圍。

根據(jù)上面五個問題的初步答案，不難得出結(jié)論：可再生能源的運行特性對電力系統(tǒng)安全可靠連續(xù)供電有一定負面影響，電力系統(tǒng)需要增加煤電等可調(diào)節(jié)電源的快速爬坡能力，以及可再生能源需要的容量備用，由此形成的費用應當由享受了清潔電力的電力用戶承擔，但是隨著利用小時數(shù)下降，為避免煤電等調(diào)節(jié)機組“要飯為系統(tǒng)扛槍”影響可再生能源上網(wǎng)的局面出現(xiàn)，電力用戶承擔的“感受電價”會隨著可再生能源穿透率的上升而上升。

由于可再生能源成本不斷下降和電力現(xiàn)貨市場的建設(shè)（引發(fā)調(diào)節(jié)服務(wù)的競爭，從而降低調(diào)節(jié)服務(wù)的價格），這種上升曲線的斜率應當小于穿透率上升曲線的斜率。為可再生能源提供快速爬坡和容量備用服務(wù)的煤電等可調(diào)節(jié)機組的利用小時會大幅下降，但是仍然需要健康地存活，并且應當自信地享受“小康生活”，直至電化學儲能等技術(shù)的成本取得“革命性”下降后，退出電力工業(yè)的舞臺，被新技術(shù)淘汰，在此之前仍然是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基石。

上面的初步分析，實際上提出了一個新的問題，事關(guān)即將開始的“十四五”規(guī)劃。未來的電力規(guī)劃，應當在過去規(guī)劃的邊界條件基礎(chǔ)上，不僅僅只是考慮電力系統(tǒng)能否承受可再生能源穿透率的提高，還要測算可再生能源穿透率進一步提高會帶來用戶電價的變化。必須考慮這些變化對于未來五年我國國民經(jīng)濟會有怎樣的影響，如果不進行這類測算，就有可能造成大量的可再生能源項目，由于電力用戶無法承受電價而無人購買；當然也可能出現(xiàn)，煤電等可調(diào)節(jié)機組快速爬坡和容量備用服務(wù)仍如今日一般無法獲得合理的補償，造成電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力下降，無法消納這部分新增的可再生能源電量。

由此看來，可再生能源平價上網(wǎng)只是拉開了用能清潔化的大幕，未來仍有很多不確定性。發(fā)電機組的靈活性改造，也必須調(diào)整方向，輔助服務(wù)補償機制應盡快將快速爬坡列為輔助服務(wù)品種，其費用應當盡快轉(zhuǎn)為用戶承擔，同時加快容量補償機制建設(shè)，使煤電等調(diào)節(jié)機組共享發(fā)展的紅利，更好地“為系統(tǒng)扛槍站崗”。相信辦法總比問題多，未來的五年，煤電等調(diào)節(jié)性機組一定能夠與可再生能源在發(fā)展中和諧共處，共享社會經(jīng)濟的紅利。