提起可再生能源發電,似乎不能不提德國。自福島核事故之后,德國由于全面關停核電,開始大量使用可再生能源發電。有數據顯示,德國自1990年開始使用可再生能源發電,到2015年7月25日,可再生能源發電創下了新的紀錄,全國總用電量的78%來自可再生能源。
不過,可再生能源充足,麻煩也隨之而來。伴隨著可再生能源發電的迅猛增長,德國也開始面臨如何統籌管理多余的太陽能、風能發出的電力問題。但德國可以稱得上“最優秀的電力管理者”,其在政策支撐、管理模式、技術創新等方面對新能源發電采取的措施,值得電力同行借鑒。
德國水電協會(BDEW)公布的數據顯示,2015年德國電力凈過剩量同比升高47%,達到502億千瓦時,德國2015年能源消耗總量同比增長了1.3%。這與氣溫變低、經濟形勢轉好和包括移民在內的100萬新增人口有關。
另外,由于能源使用效率的提高和清潔能源的發展,2015年德國碳排放比去年又減少了11%。截至2015年年底,德國全境裝機容量近2億千瓦,風電與光伏總裝機為8500萬千瓦,但德國的棄風棄光率不超過1%,在較高新能源裝機前提下仍可以達到如此高的消納率。
德國提高新能源消納的措施分為政策創新、管理創新和技術創新等幾個維度。如采用新能源直接上網交易新政策、建設并網評估和規劃體系、增加新能源的主動可調節性、電力系統再調度、主動改善負荷特性等手段。各種手段對于提高新能源消納能力的權重是無法評估的,卻在不同層面達到了異曲同工的效果。
首先,在直接上網交易政策方面,在固定電價補貼模型下,德國新能源電站所有者與政府簽訂長達20年的固定電價收購合同,新能源電力由電網運營商全額收購后在電力現貨交易所中進行交易。但是由于新能源的成本正在迅速降低,固定補貼機制突顯眾多弊端。
為此,德國重要的《可再生能源法》在2014年版中就進行了大量修訂,其核心為要求新并網的新能源電站進行直接上網交易,這一舉措改變了之前新能源電力只能通過電網運營商上網交易的狀況,改為委托直售電商進行交易,可再生能源電力也不僅能夠在現貨市場上交易,還能簽訂場外合約和長期合約,極大地增強了新能源的可交易特性,也為新能源消納提供了政策基礎,各種不同角色都將主動促進新能源的發展。
其次,減少新能源發電的不利影響,需要在電源電網規劃階段通過相關的評估流程予以引導。在建設并網評估方面,德國已建立相應的新能源并網(集中并網或分布式并網)評估體系。
同時,當大規模分布式電源并網時,電網阻塞也可能來自配電網,這不僅需要對集中式大型電站,也要對分布式新能源進行功率調節(包括有功和無功),這已在德國所有配電網投入使用,這樣的技術手段可以減少輸網配網阻塞,提高新能源消納。德國通過新能源法對分布式電源遠程調控提出了規定,幾乎所有的風電都可以被遠程調控,將近一半的光伏太陽能能夠被遠程調控。
此外,德國政府希望通過充分挖掘需求側的靈活性,使得從全民經濟最優的角度維持電力系統運行的高可靠性。通過這樣的方式,現有電力市場功能優化后,可以放棄容量市場并且更多地消納新能源。
根據國家能源局數據顯示,截至2015年年底中國電力總裝機容量近15億千瓦,風電累計并網裝機1.29億千瓦,全國光伏發電累計裝機量達到4300萬千瓦,超越德國成為全球光伏累計裝機量最大的國家。而全國總體棄風棄光率超過10%,個別地區更加極端,并且火電機組全年平均發電小時數持續下降。
行業研究人士表示,在高比例下的可再生能源使用的情況下,不可避免產生棄風、棄光現象,這是可再生能源用用于發電系統中無法避免的問題。因此,我國電力行業應持續推動智能電網技術革新,以德國經驗為例,深挖電力能源產業鏈,從政策創新、管理創新和技術創新等幾個維度,來推動能源結構調整。
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