首页 > 滚动 > 正文

吕建中:能源转型可容忍一定比例经济弃电和冗余度

2023-03-03 09:53:42来源:中新经纬

能源转型有两种基本模式,一种是“先破后立”,另一种是“先立后破”。当然,还可衍生出一种“边立边破”。考虑到能源转型的惰性,如果要建立

能源转型有两种基本模式,一种是“先破后立”,另一种是“先立后破”。当然,还可衍生出一种“边立边破”。

考虑到能源转型的惰性,如果要建立一种有利于倒逼能源转型的机制,最好是“先破后立”,或者“边破边立”。只有破了,才能迫使大家去解决新能源发展问题。

但能源供应安全性最重要的体现便是不可中断。如果考虑到能源供应不可中断的安全需要,最好是“先立后破”、以“立”为先,或者“边立边破”。而这种模式必然会带来新能源能力过剩,出现弃风、弃光、弃电现象。对于解决这个问题,我们有两方面考虑。


(资料图片仅供参考)

第一,“先立”不能搞运动式的盲目新建、扩建、比建、快建,但也不能不计成本地追求高消纳水平和高利用率。我们需要从实际出发,算好经济账,用好市场机制,依靠技术创新,科学谋划和推进。特别是要辩证地看待并允许新能源保持一定的冗余度。

保供与消纳之间既是统一的,又是矛盾的。从保障能源安全的角度看,新能源建设能力越快越多越好,多多益善。但是快了多了就会带来过剩,出现弃电的问题。其中不仅有电网弃电问题,也有发电项目与电网之间“先有鸡还是先有蛋”的问题。但无论是电网等项目,还是项目等电网,都会出现结构性的滞后和错配。

2022年,中国可再生能源新增装机1.52亿千瓦,占全国新增发电装机的76.2%,已成为中国电力新增装机的主体;可再生能源装机突破12亿千瓦,占全国发电总装机的47.3%。可再生能源发电占新增发电量81%,占总发电31%。

随着新能源占比持续提高,供需双侧与系统调节资源不确定性增加。近年来从国家到地方都高度重视消纳问题,要求上电网、配储能、增用户、控制弃电量。一方面取得了很好的成效。从有研究机构公布的月度和季度数据来看,利用率97%~98%的地区很多,西部相对低一点;另一方面则增大了新能源的综合成本,储能的成本直接转移到了新能源成本中。

根据文献资料,十年前欧洲学者就提出过“新能源的经济弃电”,意思是要避免尖峰时刻消纳新能源产生的超额成本。2016年德国的研究机构指出,若保证2020年德国全部消纳新能源发电,当地海上风电发电成本要提高30%。2019年美国研究机构对明尼苏达州的新能源发展提出测算,如果适当弃电,比建设储存能将总体节省10%以上的系统成本。

因此,在高新能源渗透率情况下,合理的弃电其实是经济的、有必要的。利用率管控目标将影响可接纳的新能源发展规模、系统灵活的资源需求和电力供应成本。追求过高的利用率消纳目标,既不经济,也将限制新能源发展的规模。

美国加州独立系统运营商在月度公报中,明确将弃电分为经济弃电、阻塞弃电、调峰弃电三大类进行分别统计。其中经济弃电不作为电网规划的约束条件。换句话说,按照市场化运作的新能源项目,出现一定能力的过剩或者冗余度是客观的、必须的。按照市场化发展新能源,要“先立后破”,就要允许出现一定过剩。

我们需要认可装机增加和利用率提升先行一步、后进一步的过程。就像左脚右脚,先迈一只脚,再跟一只脚,这样才能使发展平衡。如果要求两只脚同时往前走,那只能是以僵直的步伐往前蹦着走。

第二,适度弃电允许一定的冗余存在,可以促进储能规模化、市场化发展。储能市场化低的本质原因在于,当前全国新能源利用率达到87%~98%,只有2%~3%的弃电可供市场化储能充电,储能利用空间十分有限,限制吕市场化发展。

只有以规模化、市场化提升效益,才能实现储能成本的下降。因此,我们要在新能源项目上网建设的同时,配备必要的储能设备,特别是抽水蓄能等新型储能技术。

伴随着新能源快速发展,储能的关键性凸显。值得注意的是,尽管抽水蓄能依然是占比最大的储能方式。但缺乏新型储能。特别是电化学储能具有灵活性、便捷性,因此越来越多的新能源项目在谋划配电化学储能,带来新能源矿产需求大幅度增加。

新型储能是除抽水蓄能以外的,以输送电为主要形式对外提供服务的储能项目。《“十四五”新型储能发展实施方案》将锂电池、液油电池、钠离子电池等都作为多种新型储能技术列入了实施方案。目前,虽然没有统一的新型储能技术分类方法,但大致可以分为超长时储能、中长时储能、短时高功率储能、储能系统支撑等。其中,电化学储能是大家比较偏爱的新型储能方式,也是主力军。无论是液流电池、钠离子电池、固体燃料电池、中长时间储能技术,还是高性能快速充换电系统超大规模储能、分布式储能等系统集中储能技术都与电化学储能有密切的关系。

国家能源局数据显示,2022年底全国投运新型储能项目8.7GW,其中电化学储能占98%左右,平均储能时长2.1小时,比2021年底增长110%以上。而根据我们统计,美国2021年新增储能突破了10GWh,2022年预计增加13~15GWh小时,2023年可能会接近30GWh,欧盟也一样。

这就带来一个问题,即在新能源特别是化学储能电池发展过程中,需要大量的金属原材料作为支撑的重要矿物。我们简称“新能矿”,锂、钴、镍、铜等新能源矿石面临着类似石油天然气铁矿石一样的国际竞争形势。

国家能源属2021年发布《关键矿物在清洁能源转型中的作用》报告指出,低碳能力驱动能源系统矿物需求将远超化石燃料。预计到2040年,能源行业对关键矿产的需求将比现在增加6倍;特别是用于电动汽车和电网存储的关键矿物需求将至少增长30倍。

可以预期,随着全球应对气候变化和低碳转型进程加快,未来围绕新能矿的全球布局和竞争将愈演愈烈。在这种情况下,我们有必要重新思考以化学储能为主的新型储能技术发展路线。绝不能千军万马过独木桥,防止从一个陷阱掉入另外一个陷阱。

虽然现在有很多储能技术还停留在实验室阶段,但是我们应该鼓励新型储能技术多路线并存。特别是在发电侧电网储能技术方面,不能急于求成、追风复制,还要给储能腾出时间和空间,来实现“百花齐放”。

储能市场非常广泛,能够容纳各类电池路线的竞争;储能市场也非常需要系统集成技术的发展,无论是可再生能源并网、分布式发电、智能微网还有电动汽车换电站系统等场景,都在各类新型电池技术之外,还需要系统集成技术的“加持”。

因此,在储能领域,我们如果再耗费大量的资源去建锂电池储能电站,对像锂这种贵金属资源可能会成为比较奢侈的浪费,可能会增加中国贵金属的对外依存度,使国家能源安全面临新的挑战。

总之,坚持先立后破,现代能源转型需要容忍一定的比例的经济弃电和冗余度,不能不计成本的追求高消纳、高利用率,不能搞运动式的;其次,新型储能发展还是应该鼓励多种技术路线,防止运动式跟风,陷入新的陷阱。

(本文根据吕建中在《中国碳达峰碳中和进展报告(2022)》发布暨“碳达峰碳中和”研讨会上的讲话整理而成,未经本人审核。)

关键词: 可再生能源 海上风电

责任编辑:hnmd004