西北區(qū)域是我國能源資源聚集地之一，擁有豐富的風(fēng)力資源和充足的光照環(huán)境，是發(fā)展風(fēng)電、光伏等新能源的良好地帶。近幾年，在國家政策的大力扶持下西北區(qū)域五省(區(qū))的新能源發(fā)展迅速，對電力系統(tǒng)的運行、規(guī)劃和發(fā)展帶來了深遠(yuǎn)的影響。同時，由于遠(yuǎn)距離大容量輸電、調(diào)峰能力不足等問題，西北各省(區(qū))存在不同程度的棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象，隨著用電需求的變化和新能源裝機(jī)的迅速增長，未來西北地區(qū)的新能源消納形勢將會更加嚴(yán)峻。

為了對大規(guī)模新能源接入形勢下西北區(qū)域五省(區(qū))電力系統(tǒng)的運行特點進(jìn)行全面把控，以便進(jìn)一步統(tǒng)籌源網(wǎng)總體規(guī)劃、提高系統(tǒng)運行管理效率，減少棄風(fēng)棄光，推動新能源發(fā)電科學(xué)規(guī)劃、合理運行、有效監(jiān)管，2016年西北能源局進(jìn)行了西北區(qū)域新能源發(fā)展規(guī)劃及運行監(jiān)管。結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)管情況，深入分析了電力系統(tǒng)的電源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)發(fā)展協(xié)調(diào)程度、新能源消納情況、供電可靠程度、經(jīng)濟(jì)運行水平等重要信息，科學(xué)、客觀評估了西北區(qū)域新能源發(fā)電運行現(xiàn)狀;摸清了制約新能源消納的具體薄弱環(huán)節(jié)和限制因素，對癥下藥，提出解決建議;并根據(jù)“十三五”規(guī)劃最新信息，通過預(yù)測2020年西北區(qū)域新能源發(fā)電運行情況，針對性地提出了新能源發(fā)電規(guī)劃優(yōu)化建議、消納策略及監(jiān)管建議。

一、西北區(qū)域新能源發(fā)展規(guī)劃情況

通過對西北五省(區(qū))電網(wǎng)的現(xiàn)狀和“十一五”發(fā)展規(guī)劃情況分析，得出相關(guān)結(jié)論如下：

1、西北區(qū)域未來棄風(fēng)棄光現(xiàn)象將依然嚴(yán)重

2020年西北區(qū)域各省(區(qū))依然會存在較為嚴(yán)重的棄風(fēng)棄光，表1為模擬評估的2020年各省新能源消納水平與2015年情況的對比，可見西北各省的棄風(fēng)棄光率仍然偏高，距離實現(xiàn)新能源全額消納的目標(biāo)，仍然還有很長的路要走。其中甘肅和新疆即使考慮了新建直流工程以利于新能源外送消納，棄風(fēng)棄光率預(yù)計仍將超過20%，消納壓力較大;寧夏、青海整體棄新能源率在10%左右，還存在部分消納的壓力;陜西如果新建了陜北-關(guān)中二通道，棄光棄風(fēng)率將維持在較低水平。


如果要求西北區(qū)域五省(區(qū))保持棄風(fēng)率和棄光率都在5%以內(nèi)，則此時各省的風(fēng)電和光伏裝機(jī)大小和占比應(yīng)該如表2所示，可以看到，除了陜西外，西北區(qū)域其余四省(區(qū))的新能源規(guī)劃裝機(jī)規(guī)模都已經(jīng)超過了系統(tǒng)可以正常消納的范圍，部分省份的棄風(fēng)棄光情況理論上已經(jīng)不允許在2020年以前再新增新能源裝機(jī)，例如甘肅省即使2015年之后不再新增風(fēng)電裝機(jī)，也很難保證將棄風(fēng)率控制在5%。


2、西北區(qū)域發(fā)生棄風(fēng)棄光的原因逐漸變化，調(diào)峰能力不足問題凸顯

西北區(qū)域棄風(fēng)棄光的兩大主要原因為系統(tǒng)調(diào)峰能力不足和傳輸容量受限。由表3，隨著西北區(qū)域電源電網(wǎng)的發(fā)展，兩大原因?qū)夛L(fēng)棄光的影響占比正在發(fā)生變化。2015年調(diào)峰能力不足已是西北電網(wǎng)棄風(fēng)棄光的主導(dǎo)因素，但新能源傳輸容量受限問題依然不容忽視。2020年對于西北大部分省份來說，傳輸容量受限的導(dǎo)致棄風(fēng)棄光占比已經(jīng)很小，而調(diào)峰能力不足問題將會越來越嚴(yán)重。


按照國家“十三五”規(guī)劃，西北區(qū)域各省(區(qū))網(wǎng)架結(jié)構(gòu)將顯著加強(qiáng)，特別是陜西陜北-關(guān)中750千伏第二通道、青海750千伏北通道和日月山-塔拉-海南-西寧雙環(huán)網(wǎng)、新疆“五環(huán)網(wǎng)”的建設(shè)，將顯著提高西北各省(區(qū))新能源外送消納能力，除甘肅電網(wǎng)依然受制于河西走廊輸電通道以外，各省(區(qū))新能源送出受限的問題將得到很大程度的緩解。

從前面的分析可知，“十三五”規(guī)劃完成后，甘肅將成為西北區(qū)域中唯一會因為傳輸容量受限而大量棄風(fēng)棄光的省份。因此，未來依然需要繼續(xù)對甘肅電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行繼續(xù)加強(qiáng)。特別是河西走量輸電通道，要盡快建成由雙回750kV線路組成的多環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步提高甘肅省西北部電源中心向西南部負(fù)荷中心的輸電能力，減少因為傳輸受阻而造成的棄風(fēng)棄光。

通過對西北2020年的運行情況進(jìn)行模擬可知，隨著西北區(qū)域各省(區(qū))網(wǎng)架不斷加強(qiáng)，新能源裝機(jī)不斷增加，調(diào)峰能力不足將成為限制西北區(qū)域各省(區(qū))新能源消納的主要因素。寧夏電網(wǎng)和甘肅電網(wǎng)在供熱期間調(diào)節(jié)能力較弱;新疆自備電廠占比很大，在自備電廠不參與調(diào)峰的情況下，難以為新能源消納留出足夠的空間;同時，青海、陜西電網(wǎng)在水電大發(fā)期間，也可能面臨調(diào)峰問題。

對于目前的西北電網(wǎng)來說，除了加快推進(jìn)光熱、抽蓄等靈活電源建設(shè)外，充分發(fā)展輔助服務(wù)市場和引入需求側(cè)響應(yīng)是在現(xiàn)有條件下提高系統(tǒng)整體調(diào)峰能力，促進(jìn)新能源消納的可行之道。

3、直流跨區(qū)外送將成為西北新能源消納的重要方式之一

“十三五”規(guī)劃期間，西北區(qū)域各省(區(qū))將建設(shè)數(shù)項跨區(qū)外送的特高壓直流輸電工程，如陜北-江西直流輸電工程、酒泉-湖南直流輸電工程、寧東-浙江直流輸電工程、“疆電外送”系列工程等，在模擬計算中可以得知，如果考慮將新能源通過直流輸電工程打捆外送，將顯著降低西北地區(qū)棄風(fēng)棄光電量，提高新能源消納水平?？梢灶A(yù)見，新能源通過直流跨區(qū)外送將成為未來西北區(qū)域各省(區(qū))提高可再生能源利用率，促進(jìn)新能源消納的重要方式之一。

二、新能源運行策略和消納政策建議

通過對西北新能源運行情況的現(xiàn)場監(jiān)管，并結(jié)合國內(nèi)外對新能源消納的先進(jìn)經(jīng)驗，提出西北新能源消納的運行策略和配套消納政策建議如下：

(1)從系統(tǒng)運行的角度應(yīng)允許合理棄風(fēng)棄光

是否實現(xiàn)新能源的全額消納是新能源運行效益高低的重要標(biāo)準(zhǔn)，但不是唯一標(biāo)準(zhǔn)。歐洲和北美等新能源利用充分的地區(qū)，仍然存在棄風(fēng)棄光。眾多研究從風(fēng)光出力的統(tǒng)計特性指出，100%全額消納往往不是整體的最經(jīng)濟(jì)方案。因此，應(yīng)該允許系統(tǒng)在電網(wǎng)負(fù)荷低谷等時段適度棄風(fēng)棄光，避免電力系統(tǒng)為保證新能源大發(fā)時全額消納而付出高昂的輸電成本和深度調(diào)峰成本。

(2)充分利用多類型能源廣域時空尺度上的互補(bǔ)性

西北電網(wǎng)各省(區(qū))包含了豐富的風(fēng)、光、水等可再生資源，充分利用各類能源的互補(bǔ)特性有助于最大程度上緩解隨機(jī)波動，達(dá)到優(yōu)化調(diào)度的目的。尤其是要充分利用黃河上游水庫的能量存儲能力，在短時間尺度和長時間尺度做到與風(fēng)光的互補(bǔ)調(diào)度。

(3)科學(xué)利用輸電通道，減少新能源長距離輸送

由于通道資源有限，風(fēng)電、光伏常常與火電共用輸電通道，造成了各類電源互相擠占傳輸空間。因此，省級電網(wǎng)應(yīng)當(dāng)根據(jù)各類電源特點，遵循公平、合理的原則，并給予新能源一定的優(yōu)先級，促進(jìn)風(fēng)、光、水、火各類電源對輸電通道的使用比例合理分配。

新能源富集地區(qū)往往需要投入大量的電網(wǎng)建設(shè)成本和調(diào)度成本來實現(xiàn)新能源的長距離輸電消納。各方應(yīng)該采取一定的經(jīng)濟(jì)刺激政策，激勵用電大戶在新能源集中裝機(jī)地區(qū)投資生產(chǎn)，推行電采暖等電能替代措施，發(fā)展余電制氫等新興產(chǎn)業(yè)，從而盡可能實現(xiàn)新能源的就地消納。

(4)推進(jìn)輔助服務(wù)市場建設(shè)，建立調(diào)峰參與激勵機(jī)制

西北區(qū)域五省(區(qū))新能源消納能力不足的原因是調(diào)峰能力不足。因此，需要采取措施深度挖掘常規(guī)機(jī)組的調(diào)峰潛力，尤其是自備電廠和在供暖期供熱機(jī)組調(diào)節(jié)能力。從政策角度來說，主要是要推行合理的調(diào)峰輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制，在區(qū)分不同機(jī)組類型和調(diào)峰能力的基礎(chǔ)上，根據(jù)機(jī)組的不同調(diào)峰深度給予合理的補(bǔ)償額度，以提高其參與到深度調(diào)峰的積極性。同時進(jìn)一步引入市場機(jī)制，建立輔助服務(wù)交易市場，通過經(jīng)濟(jì)手段激勵自備機(jī)組、供熱機(jī)組等參與調(diào)峰輔助服務(wù)，這對于促進(jìn)大規(guī)模新能源的利用具有重要的意義。

(5)引入需求側(cè)管理提高新能源消納能力

需求側(cè)管理是利用市場手段，充分發(fā)揮終端銷售電價的杠桿作用，引導(dǎo)用戶自愿改變用電方式、用電時間等行為，使得用戶負(fù)荷也參與到“削峰填谷”中去，從而引導(dǎo)電力的供求平衡，擴(kuò)大新能源的消納。實行需求側(cè)管理，可以對用戶實行峰谷電價、可中斷電價等，以其提高電力需求價格彈性。隨著電動汽車和供熱蓄熱技術(shù)開始普及，需求側(cè)管理將越來越體現(xiàn)其重要地位。

(6)推廣可再生能源配額制政策

目前我國主要采取上網(wǎng)電價、度電補(bǔ)貼等導(dǎo)向性政策來鼓勵新能源消納。但是，由政府規(guī)定的電價和補(bǔ)貼難以隨市場變化靈活調(diào)整，無法對新能源成本變化做出及時反映。在西北區(qū)域，建議盡快推行可再生能源配額制，對發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)和地方政府三大主體提出約束性的可再生能源配額要求，也就是說要強(qiáng)制發(fā)電企業(yè)承擔(dān)可再生能源發(fā)電義務(wù)，強(qiáng)制電網(wǎng)公司承擔(dān)購電義務(wù)，強(qiáng)制電力消費者承擔(dān)使用可再生能源的義務(wù)。在強(qiáng)制性的基礎(chǔ)上，配額指標(biāo)也允許通過交易行為在不同市場主體之間流轉(zhuǎn)，使得配額制可以更為靈活地幫助新能源消納。

三、監(jiān)管建議

新能源規(guī)劃不應(yīng)當(dāng)僅僅是新能源發(fā)電項目的規(guī)劃，而是使涉及包括電源、電網(wǎng)、用戶在內(nèi)的電力系統(tǒng)整體規(guī)劃，為了從根本上解決新能源大量并網(wǎng)的西北電網(wǎng)電源和電網(wǎng)規(guī)劃問題，轉(zhuǎn)變新能源規(guī)劃監(jiān)管思路，提出了如下建議：

(1)促進(jìn)新能源與其他電源統(tǒng)一規(guī)劃

要確保新能源優(yōu)先調(diào)度、全額收購，客觀上需要其他電源具備和新能源相匹配的靈活調(diào)節(jié)能力，因此，新能源要做到與其他電源的統(tǒng)一規(guī)劃。

一方面，需要將調(diào)節(jié)靈活性納入電源規(guī)劃的考慮范圍：1)加強(qiáng)燃?xì)鈾C(jī)組、抽水蓄能電站等靈活電源的建設(shè);2)轉(zhuǎn)變火電發(fā)展思路，新建煤電不僅要滿足容量需求，也要考慮調(diào)節(jié)能力需求;對現(xiàn)有熱電進(jìn)行改造，使其得以發(fā)揮調(diào)峰潛力，幫助新能源消納;3)開展光熱、電池等儲能的專項規(guī)劃，通過增加儲能環(huán)節(jié)，實現(xiàn)能源的梯級利用，減少資源浪費。

另一方面，需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的以電力電量平衡為依據(jù)的電源規(guī)劃方法，加強(qiáng)新能源出力特性的分析，采用國際上廣泛采用的基于概率理論新型電力系統(tǒng)規(guī)劃方法，對系統(tǒng)對新能源的接納能力進(jìn)行有效評估，避免大量新能源的盲目上網(wǎng)無法消納，做到電源建設(shè)適度超前于當(dāng)?shù)刎?fù)荷發(fā)展水平。

(2)促進(jìn)新能源與電網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃

應(yīng)該明確新能源在電力系統(tǒng)中的地位，督促電網(wǎng)企業(yè)在總體規(guī)劃中為近期和遠(yuǎn)期新能源發(fā)展創(chuàng)造足夠的發(fā)展空間，變被動調(diào)整為主動適應(yīng)性規(guī)劃，并及時公布電網(wǎng)對新能源的接納能力;督促發(fā)電企業(yè)在電源規(guī)劃中與電網(wǎng)規(guī)劃中長期發(fā)展思路保持一致，引導(dǎo)新能源規(guī)劃理性進(jìn)行;對于大型新能源發(fā)電基地，提前做好促進(jìn)新能源消納的電網(wǎng)規(guī)劃方案，實現(xiàn)新能源電源發(fā)展規(guī)劃與電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

(3)注重電源和電網(wǎng)在建設(shè)時序上的銜接

新能源發(fā)電項目和配套電網(wǎng)項目的建設(shè)工期不匹配的現(xiàn)象已經(jīng)對新能源發(fā)電的接入和送出帶來了嚴(yán)重的影響。因此，“十三五”期間應(yīng)該從監(jiān)督機(jī)制、規(guī)劃內(nèi)容上解決新能源發(fā)電和電網(wǎng)的建設(shè)時序的銜接問題，切實有效推進(jìn)新能源和電網(wǎng)前期工作協(xié)調(diào)一致。尤其是電價調(diào)整方面，要注重評估新能源電價調(diào)節(jié)對新能源無序搶裝的影響，提高電價調(diào)整透明度，統(tǒng)籌安排電價調(diào)整和項目審批。