【导读】罗佐县：亟需破译能源系统稳定性“密码”,从能源转型的实践来看，在碳中和目标的驱动下，可再生能源在一次能源中比重的提升已是………
SHPGX导读：近年来，先后发生在美国加利福尼亚州、得克萨斯州的大停电事件，以及始自欧洲并蔓延全球的能源短缺状况都不同程度与可再生能源系统的不稳定性有关，这个现象在我国也一直存在。因此，解决高比例可再生能源渐行渐近情景下的能源系统稳定性问题已刻不容缓。对此，中国石化经研院罗佐县基于已有的产业实践和理论思考，认为解决该问题需要在以下几方面努力。从能源转型的实践来看，在碳中和目标的驱动下，可再生能源在一次能源中比重的提升已是不可逆转的趋势。但随着可再生能源规模的增长，电力系统不稳定的问题也一步步凸显出来，且日渐严重。近年来，先后发生在美国加利福尼亚州、得克萨斯州的大停电事件，以及始自欧洲并蔓延全球的能源短缺状况都不同程度与可再生能源系统的不稳定性有关，这个现象在我国也一直存在。因此，解决高比例可再生能源渐行渐近情景下的能源系统稳定性问题已刻不容缓。基于已有的产业实践和理论思考，解决该问题需要在以下几方面努力。通过发展多元化的新能源实现新能源产业内部系统协同，尽量通过内部协同实现系统平稳，尽可能实现“自力更生”，减少依靠化石能源的调峰或兜底保持自身稳定。强调“自力更生”，主要是考虑新能源对碳达峰的贡献。无论国家还是地区，只要新能源实现多元化开发利用，其产业内部、地区内部或地区之间的各类新能源相互“支援”的机会就会相对较多，可选择性互助的空间也会较大。机会增加，空间扩大，稳定性就有了基础。不同种类新能源之间稳定性的差异是实现互补发展的天然条件，比如水电的稳定性较风电和光伏发电要好，地热发电的稳定性甚至好于燃煤发电和燃气发电。所以，在有条件的地区应尽可能形成多元化新能源发展格局，让风、光、水电、地热等新能源实现互补是今后能源革命的重要方向之一。不管是选择分布式还是集中式开发利用，在符合技术和经济要求的条件下都应受到鼓励。电力基础设施需健全完善新能源不同种类之间的稳定性存在差异，地区之间的新能源禀赋也存在差异，需要基础设施的连通。未来更大区域甚或全国整个电力系统运行过程中实现各类能源之间的协同，是以有充分的基础设施为条件的。换言之，必须有强大的输电、变电网络和输电技术作为保障，特别是柔性交流输电技术的应用系统方可平稳运行。《中共中央国务院关于加快建设全国统一大市场的意见》（以下简称《意见》）专门提出，要推进市场设施高标准联通，建设现代流通网络、完善市场信息交换渠道、推动交易平台优化升级。这与能源基础设施互通的基本精神是一致的。《意见》非常重视通过市场机制优化资源配置，但如果缺少系统电网等基础设施和渠道“硬件”的支撑，就不具备让电力市场机制起作用的条件，也就无法实现跨区域、跨领域的高效配置。从全球范围来看，即便是美国这样的发达国家目前也面临电力基础设施不足的短板，给其电力流通带来不利影响和制约。所以电力基础设施完善是能源统一市场建设的重中之重。火电调峰需稳定有力能源供应事关国计民生，意义重大，不容有失，因此即便有了多元化能源支撑的新能源内部供应系统，也依然需要化石能源的调峰，至少在目前的技术和展望下是如此。目前，各国关于高比例可再生能源系统的稳定性认识及抗波动能力建设基本上还处于探索阶段，在看得见的未来，可再生能源的稳定性供应依然需要化石能源的兜底。具体而言，需要依靠燃煤发电和燃气发电为可再生能源发电稳定性提供保障。若要兼顾现阶段绿色低碳发展的硬性要求，燃气发电是更理想的选择。比如加利福尼亚州在2020年极端天气期间电力出现波动后开始高度重视依靠燃气发电调峰，在2022年夏季用电高峰期，加利福尼亚州燃气发电供应量一度达到80%。但各国具体条件不同，不可能都和美国一样。美国有丰富的天然气资源和发达的管网基础设施，而我国与之相比有较大差距。我国天然气自给能力有限，对外依存度还在逐年增长，但煤炭资源则相对丰富。出于避险和安全考虑，未来有必要发展以燃煤发电、燃气发电同为基础的稳定强大的电力调峰系统，以更好地从容量和地区分布方面匹配可再生能源电力系统。当然这需要因地制宜，具体情况具体分析，重点是解决可再生能源基地的绿电、火电按合适比例保持装机容量匹配的问题。储能系统需大力发展从目前各国主要实践情况来看，抽水储能是主要储能手段，其次是正在发展中的电池储能、储热、电燃料存储等。抽水储能从技术层面看相对稳定且具有规模优势，技术也相对成熟，其他的储能形式目前多处于示范或实验室阶段。储能自身的短板在于即便是相对稳定的抽水储能也时常受到气候干旱的影响。即便如此，也还是需要大力发展储能，毕竟能源产供储销系统中的“储”是整个产业链不可或缺的重要环节之一。从发展趋势来看，储能系统目前也在不断改进效率、调节运营方式以提升保障能力，其中对于电力系统如何与电动汽车、氢能耦合以增强自身灵活性的探讨和相关科技工作一直在加快推进。能源安全的保障需要层层加码，没有最好、只有更好是发展追求。电力需求侧需积极响应2022年受地缘政治冲突影响，欧洲能源供应再次出现紧缺现象。为确保能源供应稳定安全，欧洲各国一方面开辟新的能源进口渠道，提高油气储备能力；另一方面加强全社会节能管理以有效降低能源消耗强度。节能管理其实就是需求侧响应的一种。从实施情况看，在需求侧响应、供给侧开源改革等多种措施的共同作用下，欧洲2022年较成功地化解了俄罗斯油气供应下降带来的风险和冲击，并逐渐固化了在逆境中开辟新的能源通道模式。引申来看，未来高比例可再生能源系统应有相应的需求侧管理响应，比如在短缺时节能，在富足时通过各类主体适度加快生产经营或生活方式节奏和进程带动能源消费，以优化生产和生活行为。电力系统稳定性在此管理下会进一步提升，全社会生产方式也不会受到实质性的影响。预防系统波动需技术创新首当其冲是提升可再生能源发电预测精度，而这涉及到预测技术。可再生能源供应能力与自然条件变化密切相关，波动性是常态。对其进行预测分析和预判，以及制定有效的应对措施，是化解能源供应风险、保障电网及电力供应的重中之重。为此，能源系统有必要联合气象与地质部门共同开展影响风力、太阳能、水力供应的重大影响因素研究，加强气象预判，通过科学方法对新能源生产实现精准调控。此外，应加强云计算、大数据技术在整个电力系统的应用，为电力实现在系统内部高效资源配置调节、让系统更有韧性提供技术保障。目前国内出现的弃风、弃光与电力短缺同时存在的现象，一方面是由基础设施不足导致，另一方面也与电网调度管理的预判、应急、谋划统筹的供应韧性不足有关。资源合理流动需价格机制引导如果说上述手段及措施属于加强高比例可再生能源系统的“硬件”建设范畴，不可或缺；那么价格引导就是“软件”，同样至关重要。就目前发展趋势来看，价格引导机制形成首先需要发现价格的平台，而平台多以交易中心的形式表现，目前在我国已有一定的进展。全国范围可以考虑因地制宜，在有条件的地方多建一些交易中心，形成若干区域中心，引导全国范围的电力期货和现货交易。在我国要实现价格引导电力合理流动，另一个重要前提条件是打破地方保护主义下条条框框的束缚。此外，从过去几年国内外的市场实践情况来看，仅有价格机制引导资源流动还不够，还需要防止市场失效。如果能源价格因短缺出现类似得克萨斯州大停电时期的几十美元1千瓦时电的“天价”，消费者也不能容忍，这也不是政策制定的初衷。而要预防这一现象的出现，就需要建立实施最高限价之类的政策兜底保障机制。本文来源| 中国石化报本文作者 | 中国石化经研院罗佐县
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