新能源产业已成为推动我国经济高质量发展的重要引擎。构建适合国情的新能源供给消纳体系是建设新型电力系统和新型能源体系的关键环节。在这一过程中,我国如何构建新能源供给消纳体系?未来我国新能源消纳面临哪些难题?如何解决这些挑战?
近10年来,我国新能源装机容量从1.2亿千瓦增长到14.1亿千瓦,截至2024年底,我国新能源装机容量占比42%,提前6年完成“到2030年风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上”的目标。新能源产业已成为推动我国经济高质量发展的重要引擎。构建适合国情的新能源供给消纳体系是建设新型电力系统和新型能源体系的关键环节。在这一过程中,我国如何构建新能源供给消纳体系?未来我国新能源消纳面临哪些难题?如何解决这些挑战?
新能源消纳规模扩大、结构优化、技术提升
近年来,我国新能源发展取得举世瞩目的成就,不仅在装机容量、发电量等方面持续增长,而且在消纳能力、技术支撑和政策体系等方面也显著提升。
“在新能源消纳方面,我国通过多种手段不断提升新能源利用率。”国网能源研究院新能源研究所高级专家冯凯辉对《中国能源报》记者表示,一方面,通过电网升级改造、储能设施建设、灵活调节资源开发等措施,增强电力系统调节能力,提高新能源消纳水平。另一方面,通过市场化交易机制的建立,如直接交易、绿电交易、辅助服务市场等,进一步拓宽了新能源的消纳渠道,提升了新能源的经济性和市场竞争力。
此外,我国在新能源消纳技术方面也取得长足进步。例如,智能电网、虚拟电厂、分布式能源管理系统等新技术的应用,显著提升了新能源的调度能力和运行效率。同时,随着大数据、人工智能等技术的深度融合,新能源的预测精度和调度能力也显著提升,为新能源的高效消纳提供了坚实的技术支撑。
从区域分布来看,我国新能源消纳能力呈现出“东强西弱”的格局。东部地区由于电力需求旺盛、电网结构完善、消纳能力较强,新能源消纳水平较高;而西部地区由于电网建设滞后、负荷需求较低,新能源消纳面临一定困难。但近年来,随着跨省区输电通道的建设,西部新能源的外送能力显著增强,有效缓解了区域间消纳不平衡问题。总体来看,我国新能源消纳体系已初步形成,并在规模、结构和技术等方面取得显著进展。
仍面临供需矛盾、技术瓶颈、市场机制不完善
业内人士认为,尽管我国新能源消纳能力不断提升,但在实际运行中仍面临诸多挑战,主要体现在供需矛盾、技术瓶颈和市场机制不完善三个方面。
首先,新能源与电力系统之间的供需矛盾日益突出。随着新能源装机容量的快速增长,其波动性、间歇性和不确定性对电力系统的稳定性提出了更高要求。特别是在新能源发电高峰时段,电力系统可能出现“弃风弃光”现象,而在低谷时段,新能源利用率又可能受限。这种供需失衡问题,不仅影响了新能源的经济性,也对电力系统的安全稳定运行构成威胁。
“当前,新能源发电能力与电网的实际消纳能力在时间与空间两个维度上存在显著的不匹配,这已成为制约新能源产业高质量发展的关键因素。”中国新能源电力投融资联盟秘书长彭澎对《中国能源报》记者表示,我国风能、太阳能等新能源资源主要集中在以“三北”地区为核心的西部,电力消费中心则集中在东部沿海等经济发达地区。这种“西电东送”的格局导致长距离输电压力大,电网建设与运维成本高昂。
其次,新能源消纳的技术瓶颈尚未完全突破。尽管我国在新能源调度、储能、电网改造等方面取得显著进展,但在新能源大规模并网后的系统协调运行、灵活调节资源的配置等方面仍存在技术短板。
再次,新能源市场化交易机制仍不完善。当前,我国新能源市场化交易仍处于探索阶段,交易机制不健全、市场规则不统一、交易品种不丰富等问题较为突出。一方面,新能源企业面临市场风险大、收益不稳定等问题;另一方面,用户和电力企业也难以通过市场化手段实现新能源的高效消纳和合理配置。
此外,新能源政策体系的协同性有待加强。新能源发展涉及电力、环保、经济等多个领域,政策之间的协调性不足,导致部分政策在执行过程中出现“多头管理、各自为政”的现象,影响了新能源消纳体系的整体效能。
我国新能源消纳体系在快速发展的同时,仍面临供需矛盾、技术瓶颈和市场机制不完善等多重挑战,亟需通过系统性优化和政策创新加以解决。
构建多元协同体系
推动技术与政策创新
冯凯辉认为,新能源供给消纳体系是“供给”和“消纳”的有机整体。“供给”要保障新能源发电开发方式的多元化,保障新能源“发得出”;“消纳”要通过各类技术和市场手段拓展新能源发电消纳途径,保障新能源“用得了”。具体来看,体系包含供给侧要素、传输与调配要素、消费侧要素、市场机制要素等。
在冯凯辉看来,综合考虑“双碳”目标驱动、区域资源禀赋差异、技术发展水平、市场机制完善程度等多重因素的影响,应提出新能源合理利用率的规划方法,即以提升新能源利用水平与实现社会效益最优为综合优化目标,以新能源消纳系统成本为核心指标,通过探寻新能源利用率与全社会综合供电成本曲线的最低点,确定新能源合理利用率与经济开发规模,并进一步基于经济开发规模优化新能源开发布局。
面对新能源消纳面临的诸多难题,需要从政策、技术、市场等多个维度出发,构建多元协同的新能源消纳体系,推动新能源的高质量发展。尤其是应进一步明确新能源消纳的目标和路径,推动新能源与电力系统、能源结构、经济发展的深度融合。此外,应加强政策之间的协同性,形成“政策—技术—市场”三位一体的新能源消纳体系,提升政策的系统性和可操作性。
“尤其需要积极引导工业用户的用电负荷,将一部分非关键、可调节的生产用电,更多地转移至光伏、风电等新能源发电量集中的时段。”彭澎认为,通过分时电价、需求侧响应激励等市场化手段,鼓励用户主动调整生产计划,提升用电与发电的时空匹配度。此外,可将分散的可关断负荷资源进行聚合,形成规模化的“虚拟电厂”或“灵活性资源池”。在电网需要调峰、调频或应对突发缺额时,可灵活调用这些资源,为电网提供快速、低成本的辅助服务,从而增强整个电力系统的灵活性和稳定性。
在彭澎看来,解决我国新能源消纳问题,必须从单一依赖储能的路径依赖中跳脱出来,转向“源网荷储”协同发展的新模式。通过优先在工业端深度挖掘灵活性潜力,实现负荷与发电的动态匹配,是当前最具经济性和可行性的战略选择。
“首先应开展新能源消纳能力评估,在此基础上,结合系统源荷储等调节资源条件,研究提升新能源利用率的调节资源容量需求,以及系统优化运行策略。考虑我国主要调节资源发展实际,重点分析火电灵活性改造合理容量计算方法、大容量储能布点定容方法,以及大规模新能源和火电机组及储能协调运行优化策略。”冯凯辉分析,其次,电网的新能源消纳能力受多方面因素制约,在大电网层面受系统调峰、输送通道能力等约束,同时与新能源利用率也有强相关性,评估总体思路为考虑系统调峰和输送通道能力约束,通过生产模拟方法,确定省级电网的新能源消纳能力。