王斯成:光伏发电消纳问题的探讨

王斯成 来源:新能智库 编辑:jianping 光伏发电消纳
一、前言本人自1982年开始从事光伏发电系统工程和相关电子产品开发,至今已经38年。作为一名光伏领域的老兵,一直以来很想就光伏发电消纳问题发表一些个人看法。自2021年始,光伏发电将走入平价时代,成本将不再成为规模化发展的主要障碍,而电网消纳或将成为最主要的制约因素。本文针对集中式光伏电站和分布式光伏发电在电网中的占

三、高比例可再生能源结构是能源转型的天下大势


孙中山先生讲:“天下大势,浩浩汤汤,顺之者昌,逆之者亡”。从常规能源为主的电力结构向高比例可再生能源结构转型就是天下大势,已经成为世界共识。国际能源署(IEA PVPS),国际可再生能源署(IRENA),欧盟委员会,德国,日本以及很多国际研究机构研究报告的结论都不约而同地指出,未来世界的能源和电力结构是高比例可再生能源,甚至是100%可再生能源结构。尤其值得注意的是,高比例可再生能源结构中,光伏的占比是最高的(没有之一)!IRENA预测,2050年光伏全球装机8519GW,风电装机6014GW,光伏和风电占全球电力装机的72.5%,可再生能源发电量将占全球发电量的86%!DNV.GL预测,到2050年全球光伏累计装机将达到18000GW,占到全球总电力装机的50%以上;由德国环境基金(DBU)支持的LUT “全球100%可再生能源电力结构”的研究报告预测,2050年,光伏发电在全球电力供应的占比将达到69%,全球光伏装机将达到22000GW!一浪高过一浪!伴随着光伏高比例发展,化学储能也将迎来前所未有的蓬勃商机。LUT报告指出:2015年,国际上93%的储能为抽水蓄能(Pump Hydro Storage),蓄电池储能仅占到7%;到2050年,储能总量将是2015年的458倍!蓄电池化学储能将占到95%,抽水蓄能仅占到1%(占比倒过来了)。总之,高比例可再生能源是世界能源转型的方向,而光伏将成为未来世界最主要的电力来源。

 


就中国而言,迫于能源供给和温室气体减排的压力,能源转型更是迫在眉睫。中国从2007年始成为温室气体排放世界第一大国,目前是世界能源消费第一大国,是世界最大的电力装机和电力消费国,是世界最大的煤炭和石油进口国,中国石油对外依存度超过70%,天然气对外依存度达到45%。然而,中国常规能源的储采比还不到世界平均值的50%,中国如果保持现状不做任何改变,30年之后中国的石油、天然气,甚至煤炭,都将消耗殆尽,中国如果不能在今后20-30年内完成向高比例可再生能源结构的转型,则势必面临巨大的能源安全问题。


国家可再生能源中心依据国家能源转型要求,2018年发布了研究报告“中国可再生能源展望2018”,提出到2050年,中国可再生能源在一次能源消费中的占比达到60%以上,在电力消费的比重达到90%以上的中国能源转型目标。仅以电力、光伏和化石能源电力的发展目标为例:



火电装机需要从现在的60.2%下降到2050年的11.1%,发电量需要从现在的70.4%下降到14.0%;而光伏装机需要从现在的9.2%上升到2050年的38.3%,发电量从现在的2.5%上升到19.3%。光伏装机到2050年将超过20亿千瓦(2000GW)。


中国的光伏制造业十分强大,光伏产品占全球总产量的70%以上,无论从制造、应用还是装备和研发,都处于世界领先,没有制约因素,具备支持光伏规模化发展的产业基础。



然而,最为重要的是:高比例可再生能源的能源/电力转型方向必须在政府、电网和发电集团之间达成共识,而且必须要有统一的行动。“十四五”是光伏和风电全面进入平价时代的开局5年,是承前启后、继往开来的5年,非常关键。如果达成共识,则“十四五”所有新增电力装机都应该是清洁能源,包括水电、光伏、太阳能热发电、风电、生物质发电和天然气发电,燃煤电厂的存量装机亦应让出发电量,以保证清洁电力的“先发、满发”。


对于核电,坦率地讲,我是一位旁观者,从旁观者的角度看,核电有2个致命的问题没有解决,一个是核废料的处理,据说关闭一座核电站周期比建一座核电站还要长,成本比建一座核电站还要高。核废料目前处理办法只有深埋,然而它的半衰期长达几万到几十万年,始终都在地下释放并积累能量,是一颗定时炸弹,威胁着子孙后代的生存环境;另一个是核事故,一旦发生核事故就将是灭顶之灾(俄罗斯的切尔诺贝利和日本福岛就是先例)。我想问的是:如果光伏+储能能够满足中国的电力需求,为什么要冒如此高的风险去建核电站?如果拿核电站和燃煤电厂相比较,从安全角度出发,我宁肯支持上燃煤电厂。


四、结论和建议


结论:


1)从技术角度讲并不存在高渗透率光伏情景下的消纳问题,关键是政府、电网、发电企业必须统一思想,坚定高比例可再生能源的能源转型的大方向,而且要统一行动。否则,再美好的蓝图也会成为一纸空文;


2)对于集中式光伏电站,通过同步电网、互补电源结构、火电调节机组、网侧/站内储能等措施,使电网具备足够的调节能力,在风光等波动性可再生能源渗透率达到70%时,也不会有电网安全和消纳问题;


3)对于分布式光伏,在平价时代具备较强商业竞争力,市场潜力巨大。依靠分布式光伏自身调节能力,渗透率可以做到100%。对于分布式光伏不应设置渗透率上限;


4)在向高比例可再生能源转型过程和大规模发展光伏发电的进程中,电化学储能将会发挥重要作用,具有巨大的潜在市场,必将带来新的商机;


建议:


1)“十四五”是我国能源转型的关键之年,建议新增电力装机均为清洁电力,包括水电、风电、光伏、太阳能热发电、生物质发电和气电,燃煤电厂的存量装机需要让出电量,以保证清洁能源电力的先发、满发;


2)对于集中式光伏电站,放开光伏-逆变器容配比,取消“保障性收购小时数”的限制,给予“先发、满发”的优先权;


3)对于分布式光伏放开年度规模限制,对“自发自用,余电上网”的户用光伏系统按照“净电量计量”模式计量和结算;适时启动 “净零电耗建筑”计划和示范;鼓励投资光伏微电网项目;


4)努力推进电力体制改革,放开配电网的经营权;加快进行电力交易市场和实时电价体系的建设;


5)出台针对性的政策和价格体系,激励光伏系统提高自身调节能力,加速储能市场的规模化发展;


6)“他山之石,可以攻玉”建议决策部门和电网企业考察调研国际相关技术和政策,确保中国能源/电力发展方向正确无误。考察调研项目包括但不限于:高比例可再生能源的发展路线和政策措施(美国加州、欧盟、德国、丹麦、日本、澳大利亚),电力交易市场和实时价格体系(美国、北欧电网、日本),光伏-逆变器容配比(美国、德国、日本、印度),净电量计量(美国、欧洲、日本),净零能耗建筑和智能家居(日本、德国、荷兰),微电网(美国、德国、丹麦、希腊、日本、韩国),分布式光伏造成的“鸭子曲线”及其解决办法(美国加州、德国、日本)。

 

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