喬洪奎,張義晗,高美婷,萬正喜
(國網(wǎng)新源控股有限公司,北京市 100052)
黨的十八大以來,習(xí)近平主席提出“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略,在2020年12月的中央經(jīng)濟工作會議上,指出將“做好碳達峰、碳中和工作”作為2021年的重點任務(wù)之一。
當(dāng)前,在“雙碳”目標(biāo)下,新能源正在大規(guī)模、高比例地不斷接入,新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定與經(jīng)濟運行面臨了新的挑戰(zhàn),對系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力提出了更高要求。抽水蓄能具有調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相、儲能、系統(tǒng)備用和黑啟動等“六大功能”[1],是目前技術(shù)最成熟、經(jīng)濟性最優(yōu)、最具大規(guī)模開發(fā)條件的電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)手段,在新型電力系統(tǒng)中將發(fā)揮基礎(chǔ)性調(diào)節(jié)作用、綜合性保障作用和公共性服務(wù)作用,是新型電力系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分,是推動能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵支撐,面臨著前所未有的發(fā)展需求。
為保障新能源電量消納和電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行,抽水蓄能亟待優(yōu)先發(fā)展。2021年5月,國家發(fā)展改革委出臺了《關(guān)于進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》,明確了抽水蓄能電價定價和疏導(dǎo)政策,有效解決了一直以來困擾抽水蓄能電站發(fā)展的系列機制問題,將從根本上保障和促進抽水蓄能的可持續(xù)發(fā)展,為構(gòu)建新型電力系統(tǒng),服務(wù)“碳達峰、碳中和”目標(biāo)提供了有力支撐。
多年來,隨著電源、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和用戶需求的不斷變化,尤其是大功率、遠(yuǎn)距離輸送清潔能源成為一種新常態(tài)后,在電網(wǎng)峰谷差越來越大、供電質(zhì)量要求越來越高的情況下,抽水蓄能機組發(fā)電和抽水方向(工況)的功能作用均得到凸顯[2]。
伴隨我國經(jīng)濟迅速發(fā)展,用電規(guī)模不斷增長,電網(wǎng)用電的峰谷差也越來越大。通常用電負(fù)荷不能提前準(zhǔn)確測算,如果出現(xiàn)發(fā)電與用電總功率不平衡的現(xiàn)象,將導(dǎo)致電能質(zhì)量受損,甚至?xí)霈F(xiàn)電網(wǎng)事故。因此,電網(wǎng)的建設(shè)與電氣設(shè)備的選擇均以最大負(fù)荷作為標(biāo)準(zhǔn)。眾所周知,高峰負(fù)荷時間占比較小,尤其在夜間期間,大量電網(wǎng)設(shè)備處于備用狀態(tài),這將導(dǎo)致資產(chǎn)利用率下降,增大電力設(shè)施投資運營成本[3]。目前,抽水蓄能是唯一能大規(guī)模商用,且適用于電網(wǎng)削峰填谷的儲能方式,占世界上能源存儲容量的99%。在國內(nèi)抽水蓄能電站裝機容量不足時,化石能源為新能源起到調(diào)峰的作用。化石能源調(diào)峰只有發(fā)電與靜止兩種選擇,而抽水蓄能有發(fā)電、靜止、抽水3種選擇,抽水蓄能的調(diào)峰能力是同等容量化石能源電廠的2倍,再加上抽水蓄能機組可快速頻繁啟動的特點,使抽水蓄能具有先天的調(diào)峰優(yōu)勢。
隨著可再生能源并網(wǎng)容量的增加,可再生能源給電網(wǎng)帶來的波動性日益凸顯,調(diào)度壓力日益增大。抽水蓄能機組啟停、增減出力以及工況轉(zhuǎn)換行動快捷、靈活機動,具有發(fā)電、發(fā)電調(diào)相、抽水、抽水調(diào)相等4種穩(wěn)定運行工況,能在2min內(nèi)從停機轉(zhuǎn)換到滿出力發(fā)電,能從抽水工況快速轉(zhuǎn)換成發(fā)電工況運行。抽水蓄能電站單機容量大,具有發(fā)電和抽水雙向負(fù)荷調(diào)節(jié)和系統(tǒng)電壓、頻率的自動調(diào)節(jié)功能,是平衡電網(wǎng)重點線路潮流超標(biāo)的“狙擊手”。抽水蓄能電站能快速有效應(yīng)對風(fēng)電和光電的“間歇性”和“偶發(fā)性”,通過抽水與發(fā)電快速調(diào)節(jié)應(yīng)對,實現(xiàn)電力系統(tǒng)發(fā)電與用電平衡。抽水蓄能電站還具有強大的事故響應(yīng)、旋轉(zhuǎn)備用和黑啟動功能,是點亮電網(wǎng)“最后一根火柴”,在重要節(jié)假日和重大活動保電中作用突出。以泰安抽水蓄能電站為例,2021年7月22日,山東電網(wǎng)海陽核電1號機組跳機,導(dǎo)致大功率缺額動作,7月22日06:41、06:41、06:41、06:44,2、1、3、4號機組相繼發(fā)電并網(wǎng),期間最高總負(fù)荷1000MW,避免了后續(xù)事故的發(fā)生。之前,山東地區(qū)只有泰安抽水蓄能電站一家在運抽水蓄能電站,對于山東電網(wǎng)來說,調(diào)峰作用杯水車薪,更大的作用是充當(dāng)電力系統(tǒng)運行的“保險絲”,但隨著新建電站的逐漸投產(chǎn),抽水蓄能電站將成為電網(wǎng)調(diào)峰的主力軍。
在所有機械儲能、電磁儲能及化學(xué)儲能等裝置中,抽水蓄能是目前各類儲能方式中技術(shù)最成熟、最安全環(huán)保、綜合經(jīng)濟效益最突出的儲能裝置。經(jīng)過多年的技術(shù)改進和管理提升,我國抽水蓄能機組啟動成功率和工況轉(zhuǎn)換成功率基本達到99%以上,設(shè)備運行安全可靠。從20世紀(jì)90年代開始,經(jīng)過不斷集約化大規(guī)模發(fā)展和設(shè)備制造攻堅克難,我國抽水蓄能設(shè)備已基本實現(xiàn)100%國產(chǎn)化。電站工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化水平逐年提高,大批抽水蓄能電站已經(jīng)投產(chǎn)運行,設(shè)計、建設(shè)及運營管理水平不斷提升。抽水蓄能主要生產(chǎn)場所在地下,發(fā)電和抽水介質(zhì)均為水,而且循環(huán)利用,吸收和發(fā)出的都是清潔能源,不存在危化品回收處理和環(huán)境污染的情況,它是最環(huán)保的大規(guī)模儲能方式。目前國內(nèi)抽水蓄能工程單位千瓦造價主要集中在4000~6000元,使用壽命長,在當(dāng)前化學(xué)儲能電池能量密度沒有取得革命性突破的情況下,要配合新增吉瓦級清潔能源裝機容量,抽水蓄能儲能方式經(jīng)濟性極具優(yōu)勢。
除此之外,抽水蓄能機組還具有調(diào)相調(diào)壓、旋轉(zhuǎn)備用、黑啟動等功能。同時,開展對抽蓄電站項目的建設(shè),不僅可以減緩當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)壓力,還能完善公路交通等基礎(chǔ)設(shè)施,拉動社會投資、帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
“雙碳”目標(biāo)下,構(gòu)建以新能源為主體的電力系統(tǒng)對抽水蓄能電站建設(shè)、運行提出更高要求,樹立了加快發(fā)展、開放發(fā)展、精益發(fā)展的導(dǎo)向。當(dāng)前,抽水蓄能發(fā)展需求大、功能作用強,電價作為抽水蓄能健康發(fā)展的生命線,對電站經(jīng)營影響深遠(yuǎn)。
(1)《關(guān)于抽水蓄能電站建設(shè)管理有關(guān)問題的通知》(發(fā)改能源〔2004〕71號)規(guī)定,抽水蓄能電站主要由電網(wǎng)企業(yè)進行建設(shè)和管理,建設(shè)和運行成本納入電網(wǎng)運行費用統(tǒng)一核定。
(2)《關(guān)于桐柏、泰安抽水蓄能電站電價問題的通知》(發(fā)改價格〔2007〕1517號)規(guī)定,71號文件下發(fā)前審批但未定價的抽水蓄能電站由電網(wǎng)企業(yè)租賃經(jīng)營,租賃費經(jīng)核定,原則上由電網(wǎng)企業(yè)消化50%,發(fā)電企業(yè)和用戶各承擔(dān)25%。
(3)《關(guān)于完善抽水蓄能電站價格形成機制有關(guān)問題的通知》(發(fā)改價格〔2014〕1763號)規(guī)定,電力市場形成前,抽水蓄能電站實行兩部制電價,分成容量電價和電量電價兩部分。容量電費和抽發(fā)損耗納入當(dāng)?shù)厥〖夒娋W(wǎng)(或區(qū)域電網(wǎng))運行費用統(tǒng)一核算,并作為銷售電價調(diào)整因素統(tǒng)籌考慮。輸配電價改革后,抽水蓄能容量電費疏導(dǎo)渠道未能明確,新建抽水蓄能電站成本無法納入銷售電價,向用戶傳導(dǎo)面臨困難,造成容量電費難以回收。
(4)《輸配電定價成本監(jiān)審辦法》(發(fā)改價格規(guī)〔2019〕897號)[4],將抽水蓄能電站成本費用列為與輸配電業(yè)務(wù)無關(guān)的費用,不得計入輸配電價回收。
(5)《關(guān)于進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》(發(fā)改價格〔2021〕633號)[15]中,新的價格機制在原有基礎(chǔ)上對很多細(xì)節(jié)進行了明確,進一步優(yōu)化了兩部制電價,完善了容量電費分?jǐn)偟仁马棥?/p>
(1)健全了科學(xué)完整的抽水蓄能價格形成機制,對抽水蓄能行業(yè)的發(fā)展具有重要作用。新機制完善了抽水蓄能兩部制電價,容量電價回收運維費、還本付息、稅金等固定成本及合理收益;電量電價彌補抽水蓄能抽發(fā)損耗;明確了抽水蓄能容量電價核定辦法,在成本調(diào)查的基礎(chǔ)上對標(biāo)行業(yè)先進水平確定核價參數(shù),采用經(jīng)營期法統(tǒng)一核定抽水蓄能容量電價,隨省級電網(wǎng)輸配電價監(jiān)管周期同步調(diào)整容量電價。新機制實行輔助服務(wù)費、電量電費收益分享機制,建立激勵與約束并重的監(jiān)管體系,實現(xiàn)了抽水蓄能價格模式的統(tǒng)一,符合抽蓄功能、技術(shù)及成本特征,解決了抽蓄電價“如何形成”的問題,有助于科學(xué)合理定價、發(fā)揮電價信號作用。
(2)暢通了抽水蓄能成本疏導(dǎo)、回收渠道。新機制明確,抽水蓄能電站容量電費納入輸配電價傳導(dǎo)回收,同時明確了抽水蓄能容量電費核定與輸配電價核價周期保持銜接,統(tǒng)籌考慮了在第二和第三輸配電價監(jiān)管周期投運的抽水蓄能電站容量電費疏導(dǎo)問題,建立起的完整的抽水蓄能成本回收與分?jǐn)倷C制,解決了電費“如何疏導(dǎo)”的問題,對抽水蓄能電站健康可持續(xù)發(fā)展起到保駕護航作用。
(3)提出了抽蓄“規(guī)劃—運行—監(jiān)管”閉環(huán)管理要求。新機制要求加強抽水蓄能電站建設(shè)管理,實現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃、合理布局、有序建設(shè),強調(diào)系統(tǒng)性需要、項目經(jīng)濟性、地方承受力等關(guān)鍵參考指標(biāo),對抽水蓄能發(fā)展提供邊界。明確了抽蓄運行管理責(zé)任,電網(wǎng)及抽水蓄能電站承擔(dān)充分發(fā)揮抽水蓄能電站綜合效益的責(zé)任,按照三公原則簽訂并公開年度調(diào)度運行協(xié)議。同時,加強抽水蓄能電價執(zhí)行的監(jiān)管,要求電網(wǎng)企業(yè)單獨歸集和反映抽水蓄能電價結(jié)算信息,并按時報送價格主管部門;對于可用率不達標(biāo)的抽水蓄能電站,適當(dāng)降低下一周期核定電價。新機制對于抽水蓄能規(guī)劃、運行、監(jiān)管的規(guī)范,是落實電價政策、支持抽蓄發(fā)展的重要保障。
(4)有利于激發(fā)社會資本投資抽水蓄能積極性。以往,抽水蓄能電站多是由電網(wǎng)企業(yè)投資、建設(shè)、運營,新機制提出通過簽訂中長期合同、實施“三公”調(diào)度、嚴(yán)格執(zhí)行兩部制電價政策、及時結(jié)算電費等方式,調(diào)動社會資本參與抽蓄投資建設(shè)的積極性。同時,新機制確定了較穩(wěn)定的收益率水平。容量電價核定辦法明確,新投產(chǎn)電站經(jīng)營期內(nèi)資本金內(nèi)部收益率按6.5%核定,給予了較為穩(wěn)定的投資回報預(yù)期,激勵社會資本參與抽水蓄能開發(fā)建設(shè)。
新電價機制堅持實事求是的原則,體現(xiàn)了“兩個為主”(電量電價和容量電價以容量電價為主,市場機制和政府定價以政府監(jiān)管為主)、“兩個銜接”(和輸配電價的無縫銜接、與市場化改革的過程銜接),完善了兩部制電價政策,建立了容量電費納入輸配電價回收和在多個省級電網(wǎng)、在特定電源和電力系統(tǒng)分?jǐn)偟姆绞?,系統(tǒng)解決了此前抽水蓄能電價的疏導(dǎo)、分?jǐn)偤投▋r中的難點、堵點問題,意義非常重大[6]。但電量電價方面有一些問題值得進一步思考:
“十三五”新能源發(fā)展面臨的最大的問題就是消納的問題,“十四五”面臨消納和接入兩個問題并存,解決消納問題可謂是燃眉之急。加快構(gòu)建適應(yīng)高比例可再生能源發(fā)展的新型電力系統(tǒng)需要電網(wǎng)更快速有序地配置消納。抽水蓄能作為最安全、最成熟、最環(huán)保、最經(jīng)濟的優(yōu)質(zhì)儲能裝置,沒有明確具體的收費機制,而且需要支付抽水電費。
考慮到抽水蓄能發(fā)電電量是“刀刃”上的電量、是關(guān)鍵時刻保系統(tǒng)安全的“救急”電量,不應(yīng)與其他類型機組發(fā)電電量“一個價”。抽水蓄能抽水電量使用的是系統(tǒng)“多余的(風(fēng))電”,不用就得丟棄,此時依舊按照“燃煤發(fā)電基準(zhǔn)價”作為重要參考收取抽水蓄能的抽水電量電價不合理。
我國電價體系經(jīng)過不斷發(fā)展變化,最初實施“統(tǒng)購統(tǒng)銷”政策,政府對發(fā)電企業(yè)秉持“合理成本加合理收益”原則進行上網(wǎng)電價“一廠一核”甚至是“一機組一核”。由于固定的上網(wǎng)電價缺少激勵作用,我國開始實施“標(biāo)桿上網(wǎng)電價”制度,電價依據(jù)同類型機組的平均成本制定,從而促進了發(fā)電企業(yè)效率良性競爭。但由于“銷售電價”需要兼顧“豐枯電價”“峰谷電價”“公共政策目標(biāo)”“交叉補貼”等問題,國家進行了“電改”,其架構(gòu)是“管住中間,放開兩頭”,中間的輸配電價由政府核定并監(jiān)管,兩頭價格進入市場。
抽水蓄能容量電費是納入輸配電價回收的,具體納入省級電網(wǎng)輸配電價進行回收,反映的是其電網(wǎng)屬性。但是,抽水蓄能電量電費(發(fā)電電量電費和抽水電量電費)均需要進入電力市場進行交易,這體現(xiàn)的是市場屬性。為取得更好的電量電費,綜合效率大于75%的抽水蓄能電站需要“多發(fā)多抽”“滿發(fā)滿抽”,綜合效率低于75%的抽水蓄能電站則“多發(fā)多虧”“盡量不發(fā)”。而對于電網(wǎng)企業(yè),希望抽水蓄能電站能充分發(fā)揮調(diào)頻、調(diào)壓、系統(tǒng)事故備用等作用,并能隨調(diào)隨啟,實現(xiàn)有功和無功的快速調(diào)節(jié),確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行,更好地反映容量電價所代表的價值和電網(wǎng)屬性。
“兩部制”電價總體上能反映出抽水蓄能的基本價值,應(yīng)該延續(xù)“電量電費”和“容量電費”的基本思路,但建議在以下方面進一步完善電價機制:
電價機制中應(yīng)充分明確抽水蓄能新能源消納作用,進一步體現(xiàn)抽水蓄能機組抽水的“綠色”特征。沒有抽水蓄能機組抽水運行配合,清潔能源機組就得不到充分高效利用。不僅如此,與發(fā)電工況一樣,抽水蓄能機組在抽水工況運行時,同樣能實現(xiàn)調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用和無功調(diào)節(jié)等功能。因此,抽水電量不僅不能按照“負(fù)荷”進行收費,甚至應(yīng)該考慮對抽水電量進行一定的補償。
完善抽水蓄能發(fā)電電量電價以及抽水電量電價中“75%”系數(shù)相關(guān)政策,研究一種新型抽水蓄能電量電費的計算評價辦法。在按照“兩部制”電價原則設(shè)置抽水蓄能發(fā)電電量電價時,應(yīng)參考現(xiàn)貨市場出清價格,考慮單列新的“抽水蓄能標(biāo)桿電價”。新的“抽水蓄能標(biāo)桿電價”應(yīng)充分體現(xiàn)抽水蓄能發(fā)電調(diào)峰的特點,必須高于調(diào)峰能力較差的核電、火電和夜間低谷時段還繼續(xù)發(fā)電的風(fēng)電標(biāo)桿電價?!?5%”系數(shù)反映的是抽水蓄能的綜合效益,為客觀體現(xiàn)抽水蓄能的綜合效率和良性競爭,更好地激勵抽水蓄能企業(yè)吸收更多清潔能源。
對于區(qū)域內(nèi)需要建設(shè)但綜合效率低于75%或者區(qū)域內(nèi)沒有站址需進行異地容量分?jǐn)偟某樗钅茈娬荆瑧?yīng)該在電量電價評價方法上進行適當(dāng)調(diào)整。例如北京,電網(wǎng)亟須建設(shè)抽水蓄能電站,但受站址等各種因素影響與制約,電站建成之后其綜合效率如果低于75%,按照目前計算評價辦法,其電量電費必然虧損,而且發(fā)電量越大,虧損越多,電量電價的虧損必然通過容量電價進行彌補。這將極大影響電站發(fā)電和抽水的積極性和功能發(fā)揮,應(yīng)結(jié)合電站建設(shè)前嚴(yán)格準(zhǔn)入和建成后嚴(yán)格監(jiān)管來調(diào)整相關(guān)評價辦法,區(qū)別對待已建和新建電站。又如上海,因沒有建設(shè)抽水蓄能電站所需地理條件,需要在華東電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)異地建設(shè)或者進行容量分?jǐn)?,以滿足上海電網(wǎng)的需求。這種情況下,就應(yīng)該考慮適當(dāng)增加其購電電量電價成本,提升異地抽水蓄能電站對上海地區(qū)的發(fā)電電量電價。
抽水蓄能機組在抽水方向(工況)亦能充分反映其容量價值特性,并具有源網(wǎng)荷儲全要素,在電力系統(tǒng)中具有不可替代性。因此在計算容量電費時,應(yīng)充分反映其抽水方面的容量。若抽水蓄能未來可以參與遠(yuǎn)期輔助服務(wù)市場,建議將抽水蓄能作為發(fā)電企業(yè)和電力負(fù)荷用戶分別考慮,制定反映其容量價值的市場規(guī)則。只有符合抽水蓄能特點的市場規(guī)則,才能充分體現(xiàn)抽水蓄能功能價值,在當(dāng)前電力市場尚不完善階段,抽水蓄能應(yīng)避免過早過多進入市場,以免影響其電網(wǎng)屬性的發(fā)揮,對新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行造成影響。目前容量電費納入輸配電價由政府進行監(jiān)管,隨著我國電力市場建設(shè)進程加快,政府降低核定抽水蓄能容量電價比例是抽水蓄能電價機制的大概率發(fā)展趨勢。
綜上所述,抽水蓄能的抽水電量越大,其“綠色”“低碳”特性就越明顯,其電量電價收益就應(yīng)該越大。在保持抽水蓄能容量電價不變的前提下,應(yīng)調(diào)整提升抽水蓄能電量電價,通過單列抽水蓄能標(biāo)桿電價,提升其“發(fā)電電量標(biāo)桿電價”或降低“抽水電量標(biāo)桿電價”,合理保護已建綜合效率低于75%抽水蓄能電量電價收益。同時,抽水蓄能是電網(wǎng)的重要組成,必須面向電網(wǎng)需求提升服務(wù)電網(wǎng)能力水平,服從電網(wǎng)集中統(tǒng)一調(diào)度管理。
抽水蓄能電站展現(xiàn)的是綜合效益,該綜合效益在量化上存在一定的難度,且收益具有一定的政策性,與國家能源發(fā)展決策、抽水蓄能在電力系統(tǒng)中發(fā)揮的功能作用以及社會認(rèn)可度等有著密切關(guān)系。我國現(xiàn)行“兩部制”電價機制系統(tǒng)解決了抽水蓄能電站電價疏導(dǎo)分?jǐn)偛豁槙?、激勵約束機制不健全等問題,激發(fā)了抽水蓄能發(fā)展動力,保障了抽水蓄能獲得合理收益。
當(dāng)前,我們需要重點關(guān)注在“兩部制”電價政策落地起步過程中出現(xiàn)的一些需要完善改進的地方,確保抽水蓄能收益。在保證與現(xiàn)行“兩部制”電價有效銜接的同時,還需不斷提升抽水蓄能電站設(shè)備設(shè)施安全運行管理水平和服務(wù)電網(wǎng)能力,繼續(xù)關(guān)注抽水蓄能在我國相關(guān)政策調(diào)整過程中出現(xiàn)的新問題,持續(xù)進行新型電力系統(tǒng)快速發(fā)展過程中抽水蓄能價值的量化研究,以電網(wǎng)需求為導(dǎo)向,服務(wù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定高效運行,服務(wù)國家能源戰(zhàn)略,以期促進抽水蓄能獲得更好、更合理的收益,更早更快完成新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建。