提起可再生能源发电,似乎不能不提德国。自福岛核事故之后,德国由于全面关停核电,开始大量使用可再生能源发电。有数据显示,德国自1990年开始使用可再生能源发电,到2015年7月25日,可再生能源发电创下了新的纪录,全国总用电量的78%来自可再生能源。
不过,可再生能源充足,麻烦也随之而来。伴随着可再生能源发电的迅猛增长,德国也开始面临如何统筹管理多余的太阳能、风能发出的电力问题。但德国可以称得上“最优秀的电力管理者”,其在政策支撑、管理模式、技术创新等方面对新能源发电采取的措施,值得电力同行借鉴。
德国水电协会(BDEW)公布的数据显示,2015年德国电力净过剩量同比升高47%,达到502亿千瓦时,德国2015年能源消耗总量同比增长了1.3%。这与气温变低、经济形势转好和包括移民在内的100万新增人口有关。
另外,由于能源使用效率的提高和清洁能源的发展,2015年德国碳排放比去年又减少了11%。截至2015年年底,德国全境装机容量近2亿千瓦,风电与光伏总装机为8500万千瓦,但德国的弃风弃光率不超过1%,在较高新能源装机前提下仍可以达到如此高的消纳率。
德国提高新能源消纳的措施分为政策创新、管理创新和技术创新等几个维度。如采用新能源直接上网交易新政策、建设并网评估和规划体系、增加新能源的主动可调节性、电力系统再调度、主动改善负荷特性等手段。各种手段对于提高新能源消纳能力的权重是无法评估的,却在不同层面达到了异曲同工的效果。
首先,在直接上网交易政策方面,在固定电价补贴模型下,德国新能源电站所有者与政府签订长达20年的固定电价收购合同,新能源电力由电网运营商全额收购后在电力现货交易所中进行交易。但是由于新能源的成本正在迅速降低,固定补贴机制突显众多弊端。
为此,德国重要的《可再生能源法》在2014年版中就进行了大量修订,其核心为要求新并网的新能源电站进行直接上网交易,这一举措改变了之前新能源电力只能通过电网运营商上网交易的状况,改为委托直售电商进行交易,可再生能源电力也不仅能够在现货市场上交易,还能签订场外合约和长期合约,极大地增强了新能源的可交易特性,也为新能源消纳提供了政策基础,各种不同角色都将主动促进新能源的发展。
其次,减少新能源发电的不利影响,需要在电源电网规划阶段通过相关的评估流程予以引导。在建设并网评估方面,德国已建立相应的新能源并网(集中并网或分布式并网)评估体系。
同时,当大规模分布式电源并网时,电网阻塞也可能来自配电网,这不仅需要对集中式大型电站,也要对分布式新能源进行功率调节(包括有功和无功),这已在德国所有配电网投入使用,这样的技术手段可以减少输网配网阻塞,提高新能源消纳。德国通过新能源法对分布式电源远程调控提出了规定,几乎所有的风电都可以被远程调控,将近一半的光伏太阳能能够被远程调控。
此外,德国政府希望通过充分挖掘需求侧的灵活性,使得从全民经济最优的角度维持电力系统运行的高可靠性。通过这样的方式,现有电力市场功能优化后,可以放弃容量市场并且更多地消纳新能源。
根据国家能源局数据显示,截至2015年年底中国电力总装机容量近15亿千瓦,风电累计并网装机1.29亿千瓦,全国光伏发电累计装机量达到4300万千瓦,超越德国成为全球光伏累计装机量最大的国家。而全国总体弃风弃光率超过10%,个别地区更加极端,并且火电机组全年平均发电小时数持续下降。
行业研究人士表示,在高比例下的可再生能源使用的情况下,不可避免产生弃风、弃光现象,这是可再生能源用用于发电系统中无法避免的问题。因此,我国电力行业应持续推动智能电网技术革新,以德国经验为例,深挖电力能源产业链,从政策创新、管理创新和技术创新等几个维度,来推动能源结构调整。
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