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朱成章:从德国能源转型看我国新能源电力发展

北极星智能电网在线  来源:中国电力企业管理  作者:朱成章  2017/4/10 10:12:29  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:德国在实施能源转型,提升可再生能源占比上有远大的目标。2011年通过的《可再生能源资源法》,提出在终端能源消费中可再生能源的比例,2014年为13.5%、2020年为18%、2030年为30%、2040年为45%、2050年为60%;在电力消费中的比例,2014为27.4%、2020年为35%、2030年为50%、2040年为65%、2050年为80%。

德国是欧美各国能源转型的典范,德国在发展可再生能源电力,特别是发展风电和太阳能发电方面,有些是值得我们借鉴的。一是民众支持能源转型,二是在可再生能源发展中没有弃风弃光问题。民众支持能源转型,主要体现在民众电费中承担可再生能源附加费。德国民众愿意为能源转型买单,希望维持工业的低电价以保证工业产品在世界市场上的竞争力,这种精神是非常可贵的。

德国之所以具备强大的可再生能源消纳能力,还有以下两方面的因素。

灵活电源容量超过了风电、太阳能电的发电能力

风电、太阳能发电等电力具有间歇性、随机性和波动性,向用户正常供电需要电力系统的灵活电源配合,德国等欧美国家都有强大的灵活电源。2012年德国的灵活电源占全国供电量的22.44%,美国占32.35%,而我国灵活电源只占3.49%。2012年德国灵活电源发电量是风电、太阳能发电量的1.81倍,除丹麦比较少之外,其余国家都比较高,如意大利为5倍,加拿大6倍,美国9倍,英国10倍,而我国只有1.46倍。英国生物质能发电就比风电、太阳能发电容量大,可以不依靠化石能源发电解决新能源发电的辅助电源问题。

我国生物质可作为能源利用的资源丰富,但是生物质发电能力与风电、太阳能发电的差距很大。根据我国“十三五”能源电力规划,风电、太阳能发电2020年要分别达到2.1亿千瓦和1.1亿千瓦,年均新增装机超过1600万千瓦和1500万千瓦。生物质能发电装机2020年仅1500万千瓦(垃圾焚烧发电750万千瓦,农林生物质直燃发电700万千瓦,沼气发电50万千瓦),生物质能发电装机由2015年的1030万千瓦增加到2020年的1500万千瓦,“十三五”期间总共才增加470万千瓦,平均年增90多万千瓦。我国的生物质能发电目前还不可能成为风电、太阳能发电的辅助电源。我国的问题不仅在于灵活电源少,还在于灵活电源并不“灵活”。

进出口电力

促进新能源电力消纳

欧洲许多国家的面积不大,各国电网联系紧密,电力进出口电量都比较多,除西班牙和美国外,新能源电力发展比较多的国家进、出口电量都超过风电、光伏发电的发电量。只有丹麦灵活电源发电量不多,但进出口电量都大大超过风电和太阳能发电量。德国进出口电量占全国供电量的18.93%,仅次于丹麦的74.75%;德国进出口电量为风电和太阳能发电量的1.577倍。在我国进出口电量占全国供电量的0.55%,占风电、太阳能发电量的19.5%,而且进出口电量起不到为风电、太阳能发电的调剂作用。

欧洲诸国利用进出口电力平抑新能源发电的间歇性、随机性、波动性,其有利条件是邻国有许多调节性能好的水电站。我国虽然拥有数量众多的小水电,但基本上是无调节的径流式水电站,即使大中型水电站的调节性能也较差,不仅不能为风电、太阳能发电起调节作用,还要与风电太阳能发电抢夺灵活电源。我国水电装机容量世界第一,在配套灵活电源时,不仅要考虑风电太阳能发电调节的需要,还要考虑水电季节性发电的需要。这是中国与欧洲不同的地方,这也是造成中国弃风弃光弃水的重要原因。

加快可再生能源电力发展的措施

加快发展灵活电源。从灵活电源供应侧来看,我国是灵活电源贫乏的国家。水力发电站调节性能差,丧失了作为灵活电源的资格。欧美许多国家可燃物质能发电量可以超过新能源的发电量,至少可以达到新能源发电量的50%以上,而我国可燃生物质能发电量不足新能源发电量30%,而且不承担灵活电源的任务。灵活电源中另一个重要部分是燃气发电,欧美各国早就完成了能源由煤炭向油气的转变,天然气发电的比重比较大;我国到现在还没有完成煤炭转变为油气。在灵活电源缺乏的情况下,可以将煤电改造成为灵活电源,至少把煤电用作水电季节性的调节电源。

增加可再生能源灵活电源。用可再生能源电力作为灵活电源的好处是清洁发展,可以加快可再生能源电力替代化石能源电力的速度,可以加快燃油燃煤电厂的下降速度。但要达到这个要求,必须加快发展可燃生物质电厂和太阳能热发电厂,可是从我国目前这两类电厂发展的情况和“十三五”电力规划来看,都不可能承担起这个任务。

加强电力企业之间的协作。电力工业在厂网分开以前,谁是尖峰电厂、谁是腰荷电厂、谁是基荷电厂是清清楚楚的。厂网分开后,大家争着多建电厂,每个电厂都争着多发电。电力工业是一个整体,如果各类发电企业都只追求各自最佳的经济效益,不承担调峰、调频,不承担灵活电源,最终整个电力系统必然是一个大量弃风、弃光、弃水的电力系统,整体的经济效益会最差。在能源转型时期,在电力工业体制改革深化时期,协作比竞争重要,要争取整体的最佳效益。要使各种电源都愿意成为调峰电源和灵活电源,在政策上特别是电价政策要向调峰和灵活电源倾斜,要确保承担调峰任务的发电企业在发电量下降时收入不下降。

加强发电机组灵活性改造。如早年修建燃煤电厂,当时只考虑了发电,现在要为风电、太阳能光伏发电作灵活电源,就必须对煤电机组进行灵活性改造,加大煤电的调峰能力。在“十三五”规划中,改造部分煤电,增加煤电调峰能力4600万千瓦。我们还应当对非化石能源发电企业进行做灵活电源改造,如水电站应加高大坝,提高调节性能,以消纳不稳定电源;要想多削减燃煤电厂,还应改造核电机组,让其承担调节任务。

适当弃电。德国为了极大地降低电网消纳可再生能源电力的成本,德国联邦经济事务和能源部发布的《适应德国能源转型的电力市场》白皮书和德国相关法律规定,可再生能源发电可考虑弃电3%。因为弃电3%将降低配电网40%的扩展投资,还能降低配电网运行相关成本15%左右。这就是说可再生能源电力成本,由发电成本和电力消纳成本组成。可再生能源电力消纳成本,又包括输配电成本、灵活电源成本和用户消纳成本等。当可再生能源消纳成本过高时,可再生能源电力就应当弃电。各国的情况不同,可再生能源电力质量不同,弃电比例也是不同的。

发展储能设施。用可再生能源逐步替代化石能源,储能是必不可少的。现有储能设施投资大、成本高、寿命短,电能损失大,不具备大规模发展和商业化运营的条件,要加强科研,寻求新的、经济的储能设施。

我们应该从我国的实际出发,加快灵活电源建设,加快储能技术的创新突破,从而加快风电太阳能电力的发展,减少弃风弃光弃水。

(本文刊载于《中国电力企业管理》2017年3期,作者系原能源部政策法规司副司长)

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