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“双碳”目标下的青海样本:建设零碳电力系统,新能源发电量达44%

张智 2021-5-20 13:34:47

本报记者 张智 北京报道

对西部欠发达地区来说,“碳中和、碳达峰”或将带来意料之外的发展。

风、光、水能资源禀赋丰富的青海,近期以“清洁能源强省”的姿态频上热搜。“今年3月、4月,新能源发电量成为助力电源,占比达到了44%,超过水电、火电,成为第一大电量。”国网青海省电力公司调控中心总工程师王茂春介绍。

数据显示,截至2021年4月底,青海电网新能源装机2460万千瓦,占比超过全网总装机规模的60%,是全国新能源装机占比最高的省份;2017年至2020年,青海连续四年实践探索清洁能源百分之百供电,从2017年连续7天清洁能源供电到2020年连续30天清洁能源供电,屡创世界纪录,目前已成为世界上光伏电站大规模并网最集中的地区。

当前的青海,构建能源发展新格局的主要任务越来越清晰。比如,推进清洁能源示范省建设,装机达到90%;推进清洁替代,与直流建成投产特高压时代,深化大数据平台应用,实施光伏扶贫;实现绿电惠民、绿电共享、绿电制造,打造绿电产品,服务绿电企业,构建绿电园区。

“青海的实践案例在中国具有先创性、先导性和示范性,对青海案例的剖析对于我国构建以新能源为主体的电力系统、向零碳电力系统转型具有重要启示意义。”在中国人民大学国家发展与战略研究院和中国人民大学应用经济学院联合举办了“建立零碳电力系统的中国方案”成果发布会上,中国人民大学应用经济学院副教授、能源经济系主任宋枫表示。

据了解,中国是全球最大的水能、风能和太阳能利用国。在“双碳”的要求下,青海的电力零碳尝试,给我国未来的减碳提供了新的可能。

青海样本

早在2018年,我国双碳计划尚未出炉之际,青海电力公司已经连续15天清洁能源供电,创下世界纪录,走在了我国能源转型的前列。

“青海零碳电力系统的建设可谓资源禀赋得天独厚,有着丰富的水、电、太 阳、风等资源,可供开发利用的水电资源达2314万千瓦、太阳能资源10亿千瓦、风能资源7500万千瓦。”王茂春介绍。

据介绍,在柴达木盆地这边,半荒漠化地区,可开发资源高达35万亿。其中,水、光、风等资源在不同时间尺度上具有互补性,在电力平衡上保证水、风、光清洁能源发电每天每时每刻都大于火电负荷。

“到2017年,新能源装机八九百万,我们全网最大用电负荷736万,全省用电量达到11.78亿。”王茂春表示。

政策支持叠加新能源成本下降,是其新能源装机迅速增加的关键。在青海,风电与光伏装机成本在上网侧已经基本实现与火电的成本可竞争。2018年,国家批复青海创建国家清洁能源示范省,并纳入国家能源发展战略,在可再生能源重大项目、产业政策、体制机制改革等方面给予支持和保障。

大电网统一调度与跨省区交易,则为青海电力系统安全运行提供了有力支撑。跨省平衡电力供需和备用容量一方面确保新能源电力高水平消纳,一方面也能应对新能源的间歇性、随机性和波动性对电力的安全挑战。

事实上,当前,以新能源为主的电力系统运行仍面临一定技术挑战,在青海,尽管火电装机量与发电量持续下降,但在必要时仍需提供安全支撑。为了更加绿色环保,青海通过新能源大数据服务平台、多能互补协调控制技术,深电力系统多能互补协调控制、新能源电力系统协同自律调控、调控云平台等关键技术创新应用,减少了新能源发电的间歇性对电网安全稳定运行所带来的影响,有效提升了新能源消纳水平。

零碳电力系统的建设也产生了协同社会收益。分散式能源促进了落后偏远地区的电力供应稳定性,快速推动电力普遍服务的推广;清洁光伏的建设促进了扶贫工作,同时推动了电力普遍服务;清洁能源的外送与消纳促进了电网投资建设,推动偏远地区的电力普遍服务。

“长期以新能源为主的电力系统运行,为零碳电力系统提供了技术革新的基础,特别是在双碳目标大背景下,构建以新能源为主体的新型电力系统刻不容缓。我们力争‘十四五’期间在全国构建首个零碳电力系统,助力青海早日实现碳达峰。”王茂春表示。

可复制性与可持续性的挑战

不过,宋枫也发现,青海零碳电力系统虽然效果明显,但一旦推广到全国范围的零碳电力系统,将会面临安全性、成本有效性与公平性的挑战。

“青海的资源较好,但各省份资源禀赋、经济发展阶段都有巨大的差异性。”宋枫表示。

比如,水、光、风具有不同时间尺度上的不确定性,电力供给的年度、季度以及日间波动都增加,气候变化、极端天气对电力供给稳定的影响将被放大。现有技术条件下,大范围以新能源为主的电力系统无法做到安全稳定运行,零碳电力系统具有不确定性。

局部零碳电力系统推广到全国零碳电力系统,也可能面临成本的加速上升。新能源发电成本呈现下降趋势,但系统备用成本、平衡成本、以及电网投资等成本将会随着新能源发电比重加速上升。国际经验也表明,美国和德国都出现了终端零售价格随着新能源比重的上升呈现上升趋势。

“各省资源禀赋不同,部分省份将面临短期发展权与排放权的权衡取舍。我国资源禀赋分布不均衡、区域经济发展不平衡,大多数减排压力和电力系统转型压力大的省份经济仍处于工业占比较高、经济快速发展的阶段,面临经济发展与节能降碳的两难选择。”宋枫表示。

不过,“碳达峰、碳中和”是全社会目标。宋枫建议,促进我国电力系统实现向零碳系统转型、实现双碳目标应坚持“统筹协调,因地制宜”,兼顾安全性、成本性和公平性。由于不同省份、不同行业之间存在差别,在推进碳达峰、碳中和目标时不能整体对待,需要处理好多目标协调、多地区协调。

“促进我国电力系统实现向零碳系统转型、实现双碳目标应科学设计合理实现路径。可以依据’代际减排成本均等化’原则确定减排的动态路径。技术进步将带来的电力系统零碳化的成本下降、国民收入水平上升有助于提高消费者对电力成本上升的承受能力,因此我们建议减排路径可以考虑先少后多,逐步实现。”宋枫表示。

国网能源研究院财会与审计研究所所长李成仁也表示,其他各地的零碳尝试,可以根据其本身经济的发展、环境的要求、以及政策方面的探索性尝试来实验,对于未来整体能源系统转型、新的电力系统建设都有更大的价值。

宋枫建议,接下来,要促进我国电力系统实现向零碳系统转型、实现双碳目标需要高水平的配套政策。建立适应以新能源为主体的电力系统的电力体制机制,更大范围内配置电力资源;允许合理弃风弃光,完善辅助服务定价机制;统筹协调碳市场与电力市场化改革。

责任编辑:徐芸茜 主编:公培佳