“到2030年,中国电力系统灵活性需求将达到2022年的3倍以上,因此市场建设也应与时俱进,跟上以风光为代表的清洁能源扩张步伐。”国际能源署在近日发布的《满足2030年中国电力系统灵活性需求:“十五五”规划电力市场政策工具箱》(以下简称“报告”)中做出如此预测。
高间歇性、随机性、波动性的新能源发电占比逐年升高,以传统火电、抽水蓄能、新型储能、虚拟电厂、需求侧响应等手段为代表的灵活性调节资源需求快速增长。业界普遍认为,要跟上清洁能源发展步伐、保障电力系统安全低碳转型,加快建设全国电力交易体系、形成合理的价格机制将是推动灵活性调节资源发展的关键所在。
■■ 系统灵活性需求大幅提升
近年来,我国以风光为代表的新能源发电装机量快速增长。据国家能源局最新统计数据,今年前三季度,我国可再生能源发电新增装机达到2.1亿千瓦,同比增长21%,占到新增装机的86%。其中,风电新增3912万千瓦,太阳能发电新增1.61亿千瓦。
截至目前,我国风光发电装机量已经超过12亿千瓦。根据国际能源署预测,我国可再生能源发电装机还将持续增长,到2030年这一数字还将持续提高,届时可再生能源发电占比有望超过39%以上。
在此背景下,电力系统的灵活性调节需求也将大幅增长,亟待跟上清洁能源发展步伐。报告指出,电力系统灵活性对于保障电力安全起到了至关重要的作用,灵活性调节将有助于电力系统不受供应波动以及其他干扰因素影响。主要受到光伏大面积并网以及其“昼发夜停”特征影响,出力随机性高且保证出力低对电力稳定供应带来挑战,中国电力系统灵活性需求快速增加。
“从电力需求侧来看,中国电力需求仍在刚性增长,随着交通、工业等行业电气化加速推进,预计到2030年中国电气化率有望达到34%左右,而供应侧的清洁转型节奏也在加快,‘十四五’以来中国新能源装机量保持每年2亿千瓦以上的增长。供需两端的变化对我国电力系统的灵活性要求将进一步增加。”中电联规划发展部副主任张晶洁指出。
■■ 激发灵活性挑战仍存
尽管需求高涨,但在国际能源署能源分析师白恺蜜看来,目前,要进一步激发系统灵活性还存在一定障碍,包括储能部署不足,基础设施智能化、数字化程度有待提升,以及省间输电线路相对滞后等。
报告认为,要同时满足气候和经济发展目标,电力系统应尽快进行基础设施升级,推动智能电网以及储能设施落地,同时也需要提高能源效率领域相关投资,并加快部署先进预测工具,为市场机制形成提供助力。
不过,灵活性调节能力的加强并不能一概而论。报告也指出,受到中国不同地区能源供应结构不同以及气候差异影响,要补足电力系统调节能力还需要因地制宜,以更加定制化的方式加强灵活性调节资源部署。
以西北部地区为例,甘肃、青海、宁夏等地区拥有相对较高的可再生能源发电装机占比,同时也面临着消纳能力不足的挑战,在国际能源署看来,西北地区电力市场应在时间和空间层面充分反映出电力价值,同时加快建设省间电力传输线路,借助市场力量降低弃风弃光水平,确保电力系统高效运转。
“我国北方地区拥有丰富的风光资源,同时水资源相对不足,系统调节目前还依赖煤电。”国家电投经济技术研究院副院长裴善鹏表示,“市场机制将在增强电力系统灵活性方面发挥基础作用,市场力量调节之下,煤电厂就有能力根据供需情况以及电价变化调节发电量,减少对传统调度手段的依赖。”
■■ 电力市场建设应与时俱进
国际能源署指出,为进一步激发灵活性调节能力,电力市场设计亟需形成有效的价格机制,合理的价格机制将有助于反映出实时电力价值,更好地调动企业积极性,推动抽水蓄能等新兴灵活性调节技术应用和发展。
白恺蜜强调,中国现货市场正在飞速发展,这正是增强中国电力系统灵活性的关键所在。通过改变调度方式,可以满足中国电力系统绝大多数灵活性需求。
实际上,我国能源新业态投资正加快释放,电力系统灵活性调节能力提升已是大势所趋。根据国家能源局数据,今年以来,我国新型储能完成投资额同比增长21.0%,抽水蓄能完成投资额同比增长45.5%。近期发布的《关于大力实施可再生能源替代行动的指导意见》明确,要多元提升电力系统调节能力,加强灵活电源、抽蓄和新型储能应用,推进长时储热型发电、热电耦合、中高温热利用。
面向未来,报告指出,随着抽水蓄能、电化学储能等调节资源快速发展,到2030年非化石燃料有望满足近60%的电力系统短期灵活性需求。精心设计的电力市场机制改革对于释放灵活性资源以及提高电力系统运行效率至关重要,而在电力现货市场以及配套服务运行良好的前提下,统一的全国电力交易市场体系也有望“解锁”更多灵活性调节资源,实现更加高效的跨省区资源共享。