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风光后势要发展 并网用地是关键
來源:能源發展與政策 時間:2019年11月1日 文字大小:【      

能源革命是我國當前的重大國策之一,其核心是能源的清潔化。我國能源禀賦特征是,富煤貧油少氣,風能和太陽能不但資源豐富,也是業內公認的清潔程度高的能源,因此,近年來,風光在政策支持下得到迅猛發展,成爲新能源發展的主力。

在全球以綠色低碳發展成爲共識的背景下,我國肩負更大的減排任務,清潔能源在深度和廣度上都將出現新的發展局面。IEA預測,到2024年,全球可再生能源將增長50%,太陽能光伏和風能將在未來五年占全球發電能力擴張的70%,分布式光伏發電的增長將達到和陸上風電一樣的增長速度,而中國的分布式光伏發電能力將成爲世界最大的增長點。

但是,我國近年風光發展雖然迅猛,發電占比卻不高,且整體呈現增速下降趨勢。

國發能研院、綠能智庫認爲,我國風光電價長期高于煤價是導致其占比低的重要因素之一,近期的補貼退坡使得行業發展更爲疲軟,但是不久的將來隨著成本快速下降將扭轉目前電價不利局面,綠證的推廣也使得補貼對行業影響逐漸削弱。實際上,在大多數國家,分布式太陽能發電成本已經低于零售電價。

高輸電成本是造成我國風光電價高的一個重要因素之一。和許多風光大國可以實現就地消納不同,我國風光資源豐富地遠離高消費地的逆向分布特有國情才是影響我國風光發展的關鍵,遠距離運輸增加了輸電成本。雖然我國從2010年後大規模發展特高壓實現了集中式發電的遠距離運輸,但是,電網輸送能力有限,加上光伏上網電價下調、補貼資金拖欠等因素,致使近期光伏裝機大幅減少。另外,隨著技術的進步,就地消納的發電效率逐漸提高,發展分布式發電優勢凸顯,因此,中東部和南部地區裝機明顯增長。但這些地區土地資源稀缺,農用地占比高,用地成了分布式面臨的新難題。未來,我國風光發展必然是集中式和分布式兼顧,那麽,並網和用地成了制約風光發展的關鍵。

風光發電占比低且增速呈下降趨勢

IEA分析顯示,丹麥的風光占比超過50%,西班牙風光占比約20%,德國後來居上成爲風光占比第2位的國家,超過20%,英國也將接近20%。此外,意大利、瑞典、澳大利亞風光占比達到10%以上,而中國的風光占比僅超過5%。

從2012-2018年,我國太陽能發電量從36億千瓦時增長至1775億千瓦時,平均每年增長高達8.3倍。太陽能發電量占比從0.1%到2.5%,占比逐漸加大。而發電量增幅(比上年增長)從414%降低到50%,總體呈現減弱態勢。2019年上半年,全口徑並網太陽能發電量爲1063億千瓦時,同比增長29%,增幅減弱趨勢明顯。

數據來源:中電聯

數據來源:中電聯

從2010年至2018年,我國風能發電量從497億千瓦時增至3660億千瓦時,平均年增幅爲0.83倍。風能發電占比從1.2%增至5.2%,發電量增幅(比上年增長)則從78%降到了20%,盡管2016年出現了反彈,但整體發電量增幅呈下降趨勢。2019年上半年,全口徑並網風能發電量爲2145億千瓦時,同比增長11.5%,增幅減弱趨勢明顯。

數據來源:中電聯

數據來源:中電聯

我國風光資源豐富,但發電占比不高的一個主要原因是,我國風光資源豐富地在西部和西北部地區,遠離高耗能的南部和中東部地區,因此,需要將資源豐富地區風能轉化爲電能運輸至高消費地區。而風能發電占比高的歐洲國家,更多是就地消納,不需要遠距離運輸。

遠距離輸電受成本技術制約

我國的風光遠距離集中式電站輸電通過特高壓電網實現,面臨兩個問題。

一是特高壓投資成本高。公開資料顯示,酒泉—湖南±800千伏特高壓直流輸電工程,線路長度2386千米,工程投資253.37億元,平均約10公裏需投資額1億元。紮魯特—青州±800千伏特高壓直流輸電工程,線路長度1228千米,工程投資208億元,平均約6公裏需投資一億元,受建設條件等因素影響,單位投資成本更高。

二是風光的不穩定性造成並網困難。光伏、風能等作爲不穩定電源在並網的同時會對電網造成沖擊,受技術制約,並網容量受限。

因此,特高壓作爲風光遠距離運輸的解決方案,不僅成本高,而且存在技術瓶頸使風光並網容量受限,成爲棄風棄光的一個主要原因。

高耗能地區用地受政策約束

高耗能地區主要分布在南部和中東部,人多地少,土地資源稀缺。雖然資源豐富程度不及西部,影響發電效率,但是卻可避免特高壓電網的缺陷。沒有大面積荒地沙地建光伏和風能電站,卻可見縫插針,利用各種空間發展分布式發電,例如:漁光互補,工商業屋頂光伏,分散式風能。也有利于民間資本介入解決融資難問題,實現就地消納。且無人機技術和信息化通訊技術將對分布式發電的維護難問題帶來新的解決方案。

近期,我國風光新增裝機容量逐步開始向中東部和南部高耗能地區轉移,這些地區風光發電項目與煤電相比,成本差距較小,市場需求高。但同時卻遭遇了另一個難題:用地難。中東部和南部地區一般是人口密集區,農用地占比高,而農用地是禁止同時另作他用的,成爲發展風光的另一個障礙,且用地成本也明顯比西部高得多。

並網用地問題的展望

國發能研院、綠能智庫對該問題的展望如下:

海上風光發電迅速發展有望緩解用電緊張。到2030年,我國中東部地區最大用電負荷將達到約9.7億千瓦,需采取集中遠距離輸送與分布式就地消納並舉來滿足用電需求,其中,受入電力流超過3.6億千瓦,陸上分布式電源開發潛力僅有1.7億千瓦,還剩余4.4億千瓦缺口。我國東南部多地區臨海,海上風電資源豐富,就地消納方便。2018年,我國海上風電總裝機445萬千瓦,在建647萬千瓦,成爲世界第三大海上風電國家,海上風電將持續呈現高速發展態勢。我國海上風電預計可以在未來5年內實現平價上網,有望緩解高耗能地區用地難帶來的用電緊張。

風光用地需因地制宜。禁止農用地進行風光建設,主要顧慮是:一是保障農用地面積不減少,二是不能對周圍生態環境造成影響。事實上,相對電網建設用地和交通用地,風光建設相對占地要小的多,分布式發電更是要利用小面積的閑散土地或農用價值低的土地。光伏可實現互補發展,增強土地利用效率,而風能可通過建設大功率風電設施減少建設密度,從而節約土地。

從另一個角度看,高耗能地區發展風光可以實現更多社會價值。

一是改良土壤。一個世紀以來,全球沙漠化土地面積增長了一倍多,主要受化石能源影響。我國是煤炭大國,也是世界上荒漠化、沙化面積高占比國家,發展清潔能源有利于緩解氣候變暖,改良土壤。也就是說,風光占用閑置和劣質農用地,卻可以保護優質農用地退化,並可能改良已經退化的土地變爲農用地。

二是節省電網建設用地。風光小範圍用地的同時,也減少了更多的電網建設用地。

因此,因地制宜在高耗能地區推進分布式發電,在保障農用地不受影響的條件下,既可以實現清潔能源發展,也可以改良土壤,若合理規劃,甚至增加農用地面積。

國家已出台政策推進分布式發電發展,例如:《關于進一步落實分布式光伏發電有關政策的通知》,將農業大棚、魚塘等列入分布式項目。對占地少卻能提高地方清潔能源占比、同時也減少電網建設的風光項目,值得未來政策積極探索。

推進並網技術研究。新能源並網對電網産生消極影響,直接限制了新能源的發展,影響了新能源的並網容量。我國未來的並網技術在直流輸電技術、並網方式、智能化控制技術以及調度技術這四個方面的研究與開發需要進行強化。2019年8月31日,國網冀北電力公司在國家風光儲輸示範電站完成了國內外首次區域電網中的故障過程的真實重現,並且完成了真實電網故障下的虛擬同步機功能測試,爲我國風光新能源設備的並網功能測試提供了最有力的技術支撐。我國應繼續加強並網技術研究,助力我國清潔能源占比快速提高。

利用氫能實現能源轉化。隨著氫能的發展,風光資源豐富地難以並網的風光電能,可以在低谷時段轉化爲氫能,在用電高峰期用氫能發電,不僅充分利用了風光資源,也將間歇性和波動性大的風光電能轉爲穩定的氫能發電,減少並網時對電網的沖擊,緩解了技術處理難度。

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