什么是新能源消纳?
新能源吸收是中国电力行业的一个术语,指的是电网在不进行弃电(即强制降低发电量至低于可用容量)的情况下,接收和利用可再生能源(主要是风能和太阳能)发电的能力。弃电是指由于输电拥堵、灵活平衡资源不足或传统发电无法及时降低发电量等原因,导致可再生能源发电量超过电网吸收能力。2015年至2018年期间,中国甘肃、新疆和内蒙古等风能资源丰富的省份可再生能源弃电率高达10%至20%,造成清洁能源投资的大量浪费。提高新能源吸收能力一直是政府的一项核心政策,通过扩建特高压输电线路、部署储能设施、发展需求响应机制和进行市场改革,弃电率已显著下降。
关于新能源消纳的5个关键问题
当电网无法吸收所有可用的可再生能源发电量时,就会发生可再生能源弃电。主要原因包括:输电拥堵(将可再生能源从发电区输送到负荷中心的容量不足);传统发电缺乏灵活性(煤电和核电厂在可再生能源高产期间无法快速或经济地降低负荷);需求灵活性不足(负荷无法转移以消耗剩余的可再生能源);储能不足(没有缓冲来吸收剩余发电量以供后续使用);以及市场机制失灵(电力市场规则未能充分体现可再生能源的价值或对弃电行为进行惩罚)。
中国通过多项措施减少了可再生能源弃电:扩大特高压输电线路,将可再生能源从资源丰富的西部地区输送到东部负荷中心;强制规定最低利用时长,保障可再生能源发电机组获得最低的并网接入量;要求新建可再生能源项目配备储能设施,以缓冲发电量的波动;发展需求响应机制,利用灵活的工业负荷消耗剩余的可再生能源;电力市场改革创造了激励灵活运行的价格信号;改进的可再生能源预测能够更好地进行电网调度。
中国全国平均可再生能源弃电率已从2016-2017年的10%-20%的峰值显著下降至2022-2023年的5%以下,一些此前弃电率较高的省份已实现接近零弃电。然而,在甘肃、青海和内蒙古等可再生能源渗透率高但输电能力有限的省份,弃电仍然是一个挑战。随着可再生能源装机容量的持续快速增长,维持低弃电率需要持续投资于输电、储能和需求侧灵活性。
储能通过提供缓冲,直接提高新增能源吸收率。储能可以在高产低需时期吸收过剩的可再生能源发电,并在低产高需时期释放这些电力。在可再生能源项目中部署储能设施,能够使整个系统提供更平稳、更可控的输出曲线,从而减少电网管理方面的挑战,降低弃电风险。输电变电站的电网级储能设施可以吸收因输电拥堵而被迫弃用的可再生能源,将其本地存储,并在拥堵缓解后释放。
电力市场改革通过建立价格信号来激励灵活运行和可再生能源消费,从而支持新增能源的吸收。实时定价的现货市场激励灵活负荷将用电转移到可再生能源发电量高的时段(此时价格较低),并激励储能设施在电力过剩时段充电。辅助服务市场对灵活资源(储能、需求响应、灵活发电)提供补偿,以促进可再生能源渗透率的提高。碳市场对化石燃料发电企业施加额外的经济压力,促使其在可再生能源可用时减少发电量,从而提高可再生能源的吸收率。
关键要点
新能源吸收是衡量中国能源转型的一项关键指标——充分利用所有可用的可再生能源发电而不进行弃电,对于高效实现碳中和目标至关重要。提高新能源吸收率需要系统性的方法,结合输电扩容、储能、需求侧响应和市场改革。上海国际电力展(EP Shanghai)和上海储能展(ES Shanghai )展示了新型电力系统技术和解决方案。