根據(jù)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》，“十四五”期間可再生能源發(fā)電量增量在全社會用電量增量中占比超過50%，風電和太陽能發(fā)電量實現(xiàn)翻番。筆者認為，需在充分認識我國現(xiàn)階段可再生能源與新能源發(fā)展形勢與面臨困難基礎上，通過自主創(chuàng)新，攻克資源潛力二次評估、風光功率準確預測、靈活負荷需求響應、源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動四方面關鍵技術，破解大規(guī)模集中式風電/光伏發(fā)電并網(wǎng)消納難題，有力支撐“十四五”可再生能源規(guī)劃落地實施。

風電光伏成為可再生能源開發(fā)利用主體

綜合我國可再生能源資源條件分布、技術成熟程度、開發(fā)建設成本等多方面因素，“十四五”期間可再生能源開發(fā)利用仍將是以風電光伏為代表的可再生能源電力為主。

近年來，我國可再生能源實現(xiàn)跨越式發(fā)展，水電、風電、光伏裝機連續(xù)17年、12年和7年居世界首位。2021年3月《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》就提出，建設黃河上游、河西走廊、黃河幾字灣、冀北、松遼、新疆、黃河下游七大陸上新能源基地以及藏東南、川滇黔桂兩大水風光綜合基地等和海上大規(guī)模風電基地集群。

風光發(fā)電發(fā)電量翻番任務艱巨

我國新能源發(fā)電發(fā)展迅速，在我國現(xiàn)有電力負荷分布與電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力的條件下，“十四五”期間風電和光伏發(fā)電量實現(xiàn)翻番的目標任務異常艱巨。盡管我國風光發(fā)電的裝機占比不斷提高，但受到風速、太陽輻照度波動性、間歇性的影響，使其平均出力與額定裝機之比以及發(fā)電小時數(shù)均遠低于常規(guī)發(fā)電，風光發(fā)電的電量占比遠低于其裝機占比。在風光發(fā)電裝機規(guī)模不大、占比不高時，常規(guī)發(fā)電的調(diào)節(jié)空間較大，電網(wǎng)消納風光發(fā)電的潛力和水平可在技術和市場雙重因素推動下得到有效提升。

然而，目前風光發(fā)電在我國20多個省級電網(wǎng)已是第一或第二大電源，“十四五”期間新能源的規(guī)模化發(fā)展和電網(wǎng)高效消納利用之間的矛盾將更加突出，風光發(fā)電量實現(xiàn)翻番的目標任務異常艱巨。

一是隨著七大陸上新能源發(fā)電基地建成投產(chǎn)令新能源滲透率大幅上升，故消納需求較之前也大幅增加;

二是低壓配電網(wǎng)用戶側(cè)海量分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)令日間時段負荷大幅降低，用電需求的減少大大增加了消納難度;

三是電網(wǎng)優(yōu)先消納新能源的調(diào)度策略令常規(guī)機組的發(fā)電計劃被進一步壓縮，常規(guī)機組可調(diào)空間使用殆盡;

四是在現(xiàn)有精度水平下新能源發(fā)電功率預測偏差絕對值隨其裝機容量的增長成比例不斷擴大。綜上，在現(xiàn)有基礎上電網(wǎng)對大規(guī)模集中式風光發(fā)電消納水平的顯著提升就變得非常困難。

風光發(fā)電保供挑戰(zhàn)嚴峻

“十四五”期間我國風光發(fā)電面臨既要大規(guī)模開發(fā)、又要高水平消納、更要保障電力安全可靠供應等多重挑戰(zhàn)。

首先，我國經(jīng)濟發(fā)展長期向好，能源電力需求的增長強勁，即使在現(xiàn)有開發(fā)技術和消費水平下煤炭資源也只能維持40年，我國能源戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)型迫在眉睫，大規(guī)模開發(fā)風光發(fā)電是增強能源安全保障能力、推動可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

其次，《規(guī)劃》明確2030年風電和太陽能發(fā)電總裝機達12億千瓦以上，2025年全國可再生能源電力總量消納責任權重達33%左右，對電網(wǎng)新能源消納能力提出了新的更高要求。最后，2021年下半年，受多重因素影響我國出現(xiàn)電力供應緊張現(xiàn)象，對經(jīng)濟、生活各方面造成不利影響。2022年5月國務院常務會議要求確保能源供應，絕不允許出現(xiàn)拉閘限電。為此，充分發(fā)揮電網(wǎng)配置資源作用，通過“需求響應優(yōu)先、有序用電保底、節(jié)約用電助力”全力保供成為電網(wǎng)的首要任務。

大規(guī)模消納難題亟待關鍵技術創(chuàng)新破解

高比例大規(guī)模集中式風電/光伏的消納面臨以下五方面難題，亟待關鍵技術創(chuàng)新破解。

首先，“十四五”期間以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點的大規(guī)模風光新能源基地是建設重點，全球氣候變化、氣象數(shù)據(jù)匱乏、前期評估失準等導致這些地區(qū)的資源開發(fā)潛力評估存在較大偏差，必須對重點區(qū)域風光資源開發(fā)潛力進行二次精準評估，以保障規(guī)劃、投資和建設的科學性。

其次，這些基地建成投產(chǎn)后，必將給電力系統(tǒng)新能源消納帶來更加嚴峻的挑戰(zhàn)，例如大規(guī)模集中式光伏發(fā)電出力特性與電網(wǎng)負荷曲線的時序失配導致晚高峰電力供應緊張、午后低谷消納困難，時段性供需矛盾愈發(fā)尖銳。

再次，隨著氣候變化加劇，極端天氣出現(xiàn)次數(shù)不斷增加，對電網(wǎng)負荷與風光發(fā)電出力影響很大，導致保供風險猛增，例如新疆南疆、華北部分地區(qū)的沙塵暴對光伏發(fā)電的影響，寒潮、大風、暴雪、暴雨等對風電/光伏發(fā)電的影響。第四，水資源富集地區(qū)水電出力季節(jié)性波動給電力系統(tǒng)的運行方式安排與電量平衡計劃帶來較大影響，可再生能源消納困難問題突出。

最后，受地理條件、建設周期與投資規(guī)模等因素約束，抽水蓄能電站這類優(yōu)質(zhì)靈活調(diào)節(jié)資源較為匱乏，加之大規(guī)模新能源基地外送通道、規(guī)模化安全經(jīng)濟儲能以及跨省跨區(qū)電力市場交易的制約，電網(wǎng)的靈活調(diào)節(jié)能力和運行彈性受限，新能源充分消納的空間無法保證。

綜上，從發(fā)展形勢、技術要求和基本任務三個方面，“十四五”期間我國新能源面臨“大規(guī)模開發(fā)、高水平消納、更可靠保供”的多重挑戰(zhàn)，必須堅持系統(tǒng)觀念，統(tǒng)籌電源與電網(wǎng)、新能源與常規(guī)發(fā)電、新能源開發(fā)與充分消納之間的關系;必須堅持創(chuàng)新驅(qū)動，圍繞資源潛力二次評估、風光功率準確預測、靈活負荷需求響應、源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動四方面，通過先進科學理論與學科交叉融合，重點攻克數(shù)據(jù)驅(qū)動氣象資源評估、極端天氣下與中長周期的新能源發(fā)電功率預測、高精度需求響應基線估計與虛擬電廠優(yōu)化運營、源網(wǎng)荷儲自律協(xié)同優(yōu)化調(diào)控等一系列關鍵技術，進一步完善電力市場交易機制，破解大規(guī)模集中式風電/光伏發(fā)電的消納難題，推動我國能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。