内蒙古师范大学附属中学 杨沛然
内蒙古电力交易中心 辛力
内蒙古作为大型能源送出基地,具有天然的资源和区位优势。一方面是清洁能源装机的快速发展,另一方面是电力外送困难和本地消纳不足造成弃风弃光严重,并且随着新能源补贴的逐年降低,企业的建设成本回收期延长,不利于清洁能源的发展战略。如何多种手段并举解决内蒙古大规模清洁能源的消纳问题,这是对能源行业提出的严肃议题。
能源电力产业的发展是内蒙古自治区经济社会发展的重要成就之一。内蒙古作为大型能源送出基地,具有天然的资源和区位优势。
从能源生产情况来看,2017年全年,内蒙古自治区6000千瓦及以上发电厂装机容量11809.51万千瓦,其中,风电2669.44万千瓦,光伏740万千瓦。全区6000千瓦及以上发电厂累计完成发电量4422.3亿千瓦时,其中,风电550.82亿千瓦时。
从能源的利用情况来看,2017年全区全社会用电量累计完成2891.87亿千瓦时,全区累计外送电量1546.19亿千瓦时。可见,内蒙古是能源输出大省,外送能源达到了35%。
站在能源生产者的角度来看,一方面,电力外送困难和本地消纳不足造成弃风弃光严重,另一方面,随着新能源补贴的逐年降低,企业的建设成本回收期延长,不利于清洁能源的发展战略。
站在能用用户的角度来看,随着电力交易市场的逐步建立和售电侧市场的放开,大量中小规模的用户有望参加到市场交易中来,一方面促进清洁能源的消纳,另一方面降低自身的用能成本。
因此,多种方式并举,找到一条合理的清洁能源消纳之路,是当前我国能源利用的重中之重。
技术创新是促进新能源跨时空综合利用的必要手段。
随着交直流特高压电网的建设和能源互联网技术的推广,使得大范围的多能协同、能源存储和再利用成为可能,通过源储荷一体化调度技术,在时空上对能源进行更加合理的调度,可以促进清洁能源的充分利用。
由于风光等新能源具有分散性和不连续性的特点,在利用时间上与负荷特性存在不匹配的问题,造成了利用困难。利用储能技术可以在多种时间尺度上对新能源进行调配。日内的储能调度,可以利用储电、储热、储冷技术,将负荷低谷期的能源转移到负荷高峰期。跨季节储能可以通过太阳能集热器、中温储能模块进行长时间存储,在冬季释放直接进行供暖,实现太阳能的合理调配与梯级利用。
能源互联网技术将能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合,打破了传统的不同类型能源的界限,在先进信息技术的基础上形成以电力系统为核心、多种类型能源网络、交通运输网络高度整合的新型能源供给利用体系。它能够实现不同类型能源相互补充,实现能源开发、生产、运输、存储和消费全过程的“源-网-荷-储”协调。
风电供暖是将目前电网无法消纳的风电用于供热系统,通过电锅炉将加热的水注入城市供热网管,再送到千家万户。与燃煤锅炉供热相比,电锅炉不需要燃煤系统,不需要运输煤炭,特别是电供热系统运行管理方便,清洁环保,避免了冬季燃煤供暖带来的空气污染问题,也为进一步消纳风电等清洁能源提供了新途径。
2013年初,国家能源局下发《关于做好风电清洁供暖工作的通知》,鼓励新建建筑优先使用风电清洁供暖技术,支持利用风电清洁供暖技术替代已有的燃煤锅炉供热,以缓解弃风限电问题。目前,内蒙古二连浩特、通辽市扎鲁特旗等地区建成的示范项目展示出良好的经济效益、环境效益和社会效益。以扎鲁特旗为例,利用风电供热替代燃煤锅炉,每平方米可减少0.029吨标煤,按照该地区40.1万平方米供热面积计算,半年的采暖期内,可节约标煤1.2万吨,按市场价格计算节约资金840万元。同时,可减少排放烟尘105吨、二氧化硫181吨、氮氧化物171吨、二氧化碳2.7万吨,节能减排效果明显。
随着内蒙古开展电力市场化改革,深化了电力多边交易、大用户直供等措施,形成了电价洼地优势,新兴产业用电价格最低降到0.26元/度,大工业用电平均达到0.32元/度,处于全国最低水平。低电价提高了优势特色产品市场竞争力,稳定了存量企业,对稳定工业经济增长发挥了至关重要的作用。截止目前,全区以电招商冶金、化工优势特色产业和新材料、装备制造等战略性新兴产业项目共计230多个,其中开工在建项目150个,这些项目投产后,可消化装机2000万千瓦以上。低电价吸引了高载能战略性新兴产业向内蒙古转移集聚,如多晶硅、单晶硅及下游延伸配套等,能源资源密集型产业集聚转型升级的规模效应将充分显现。
目前,我国已经实现了全国联网,具备了较强的电能交换能力,具备了建立全国统一电力市场的体制优势和物理基础。我国电力市场的模式应是统一市场、两级运作。从市场交易模式来看,中国电力市场建设初期,可将中长期物理合约交易+部分电量现货竞价作为一种可选的交易方式;从交易品种上来看,为适应清洁发展和低碳转型需要,中国应加快建立中长期与现货市场相结合的新能源市场机制,进一步丰富交易品种,逐步完善国内电力市场体系;从市场竞争格局来看,我国应该加强统筹,站在全国整体利益的高度,合理平衡各地区的利益诉求,加快指导制定具体的省间、省内交易实施细则,放开省间交易限制,统筹利用全网新能源,促进新能源在全网的优化配置。
在国外,由于市场机制成熟,跨国联网完善,通过大范围联网提升消纳空间的经验较为充分。在新能源产业比较发达的欧洲,葡萄牙、丹麦的新能源发电量大,通过跨国电力输送,如葡萄牙到西班牙,丹麦到瑞典等,可以解决新能源消纳问题。
目前我国电力行业存在的省间壁垒降低了市场有效性,阻碍了市场资源在更大范围内的优化配置。巨大的省间壁垒阻碍了市场全面开放、孕育着严重的市场风险。双边交易存在着竞争不充分、交易成本高等问题。促进新能源消纳的市场机制不健全。
完善市场机制建设,促进清洁能源消纳,推进电力市场化交易。随着风电装机的快速增长,风电送出消纳成为当务之急。扎鲁特-青州±800千伏特高压直流工程是解决内蒙古风电消纳问题的重点工程。通过市场化交易促使新能源优先送出,实际运行中,风电企业参与交易的积极性较高,扎鲁特-青州工程送出电量中90%以上是清洁能源。真正实现了风电等清洁能源资源在更大范围内的优化配置,促进内蒙古的风电消纳。
市场化交易机制下,新能源发电企业也得到更多的红利。能源交易中心利用东西部地区的错峰效益和电价差异,采取跨区交易方式,实现了包括内蒙古在内的“三北”电量跨省跨区外送,促进了新能源在更大范围内的消纳。新能源发电商通过参与电力交易中心组织的交易,可实现了新能源弃电量、弃电率降低,设备利用小时数同比增加,促进内蒙古地区的新能源发电项目扭亏为盈。
目前,北京电力交易中心已有7个交易品种已经做到常态开展,包括清洁能源外送交易、清洁能源与火电打捆外送交易、清洁能源省间电力直接交易、新能源与电采暖/电能替代用户直接交易、清洁能源替代常规火电的发电权交易、清洁能源替代省内燃煤自备电厂的交易、清洁能源置换交易等。
应逐步丰富市场化交易品种,例如抽蓄电站抽水电量与低谷新能源的交易、清洁能源应急消纳交易和跨区域可再生能源现货交易等。清洁能源市场化交易品种的创新,有利于促进清洁能源最大限度消纳。
为解决弃风弃光问题,能源行业在加强规模、布局、通道衔接的同时,更加注重发挥市场机制的作用。目前存在的问题是,省间市场壁垒凸显、清洁能源市场化交易曲线送售端不匹配、参与方补偿机制不够完善、价格机制不够健全等问题,仍然制约着能源的合理流通,一个有利于清洁能源消纳良性发展的长效机制亟待建立。
内蒙古作为能源大省,清洁能源的消纳是全国性的问题,非一省一地之力量可以解决。因此,以清洁和绿色方式引领能源生产和消费,以特高压、能源互联网技术为基础,发挥市场在资源配置中的决定性作用,促进清洁能源消纳水平提升,应是建设清洁高效的未来能源利用图景的必经之路。■