■ 中國電機工程學(xué)會農(nóng)村電氣化專業(yè)委員會 杜松懷 蘇 娟
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣學(xué)院 趙 晶 杜 迅
可再生能源發(fā)電是推進農(nóng)村能源革命、促進綠色低碳發(fā)展、落實鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要手段,在大氣污染治理、城鎮(zhèn)化建設(shè)、精準扶貧、三農(nóng)問題、節(jié)能減排、綠色能源推廣等方面發(fā)揮著重要的社會效益和環(huán)境效益。本文通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)研、表格調(diào)研和實地走訪等方式,廣泛深入調(diào)查了遼寧省可再生能源發(fā)電的政策、建設(shè)、運營情況,為政府相關(guān)部門、電網(wǎng)公司可再生發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。
水力發(fā)電是可再生能源,對環(huán)境沖擊較小,但一次投資成本大。
風(fēng)電優(yōu)勢在于其可再生且對環(huán)境污染小,但不可控因素多,對電網(wǎng)穩(wěn)定性有較大威脅。東北地區(qū)是一個非常好的風(fēng)能資源分布區(qū)域。根據(jù)不完全數(shù)據(jù)調(diào)查分析,2019年上半年,東北地區(qū)黑吉遼3個省的風(fēng)力總發(fā)電量大約在244.2億kW,同比增長了14.1%,棄風(fēng)量減少了3.9億kW。毋庸置疑,棄風(fēng)量的下降完全要歸功于電力輔助服務(wù)市場的功勞,但過高的補償費用使得東北很多地區(qū)的風(fēng)力運營商承受著巨大的分攤壓力,反而在棄風(fēng)率下降后產(chǎn)生了一定的煩惱。單從2019年上半年全國電力輔助服務(wù)補償費用來看,調(diào)峰補償費用高達50.09億元,占據(jù)了總補償費用的38.44%,而東北地區(qū)恰恰是全國調(diào)峰補償力度最大的地區(qū),其中遼寧省的月平均費用超過了1.8億元。
核電優(yōu)勢在于核燃料體積小而能量大,污染小,安全性高,但是核反應(yīng)輻射大,對設(shè)備要求高,所需投資成本高。
太陽能電池是一種大有前途的新型電源,具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點。與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比,太陽能電池不會引起環(huán)境污染,其缺陷與風(fēng)能類似,光伏也有一定的隨機性和波動性,容易對電網(wǎng)頻率電壓造成影響。
遼寧省作為東北老工業(yè)基地的重點地區(qū),自上世紀以來,經(jīng)濟增長一直伴隨著煤炭、石油資源的高消耗,使得經(jīng)濟發(fā)展福祉被生態(tài)環(huán)境污染所逐漸抵消。隨著可再生新能源的不斷推進,遼寧省煤炭、石油等不可再生資源的逐漸消耗,能源消納方式亟待轉(zhuǎn)型。
循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展要求。2 0 1 6年8月,遼寧省發(fā)改委發(fā)布了《遼寧省“十三五”規(guī)劃》,要求深化農(nóng)村改革,堅持家庭經(jīng)營的基礎(chǔ)性地位,鼓勵發(fā)展農(nóng)民專業(yè)合作和股份合作,培育壯大新型經(jīng)營主體,構(gòu)建新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營體系。優(yōu)化生態(tài)農(nóng)業(yè)布局,科學(xué)布局種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)、畜禽糞便和農(nóng)作物秸稈收集處理、沼氣工程、沼液配送利用、有機肥加工等配套服務(wù)設(shè)施。完善農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈,重點推廣農(nóng)林牧漁復(fù)合型模式,培育構(gòu)建“種植業(yè)-秸稈-畜禽養(yǎng)殖-糞便-沼肥還田、養(yǎng)殖業(yè)-畜禽糞便-沼渣/沼液-種植業(yè)”等循環(huán)利用模式。
生物質(zhì)能發(fā)電項目建設(shè)。2020年9月,遼寧省發(fā)改委發(fā)布了《完善生物質(zhì)發(fā)電項目建設(shè)運行的實施方案》。立足于多樣化用能需求,大力推進農(nóng)林生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn),從嚴控制只發(fā)電不供熱項目,堅持宜氣則氣、宜熱則熱、宜電則電,鼓勵加快生物質(zhì)能非電領(lǐng)域應(yīng)用,提升項目經(jīng)濟性和產(chǎn)品附加值,降低發(fā)電成本,減少補貼依賴;未納入2020年中央補貼規(guī)模的已并網(wǎng)項目,結(jié)轉(zhuǎn)至次年依序納入;自2021年1月1日起,規(guī)劃內(nèi)已核準未開工、新核準的生物質(zhì)發(fā)電項目全部通過競爭方式配置并確定上網(wǎng)電價;新納入補貼范圍的項目(包括2020年已并網(wǎng)但未納入當年補貼規(guī)模的項目及2021年起新并網(wǎng)納入補貼規(guī)模的項目)補貼資金由中央地方共同承擔(dān),分地區(qū)合理確定分擔(dān)比例,中央分擔(dān)部分逐年調(diào)整并有序退出;需中央補貼的在建項目應(yīng)在合理工期內(nèi)建成并網(wǎng)。
國網(wǎng)遼寧電力大力促進遼寧能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化,推動實行能源多元化、清潔化發(fā)展,支持清潔能源開發(fā)和生產(chǎn),積極接納省外來電,科學(xué)發(fā)展替代能源,提高電力、天然氣、成品油等優(yōu)質(zhì)能源和可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的比重,逐步增大潔凈煤比重,助力全省大力發(fā)展核電,鼓勵發(fā)展風(fēng)電,加快太陽能開發(fā)利用,實現(xiàn)以火電為主,水電、風(fēng)電、光伏發(fā)電等多種電源并存的局面,緩解能源供應(yīng)、經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護之間的矛盾。
2010年,遼寧總裝機容量中火電3228萬kW,風(fēng)電308萬kW,水電147萬k W,清潔能源總占比為14.1%;2015年,遼寧電網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)及裝機容量變化巨大,其中火電裝機容量上升至5293萬k W,風(fēng)電,核電,水電,抽水蓄能及光伏發(fā)電容量分別為739萬、400萬、174萬、120萬kW及60萬kW,清潔能源總占比為28.2%?!笆濉币詠?,遼寧電力大力推進電力清潔綠色發(fā)展,新能源裝機凈增540.07萬kW,總裝機規(guī)模已超千萬千瓦,最大出力達到835.07 kW,裝機占比由“十三五”初期的15.1%提升至22.41%。風(fēng)電利用率達到99.62%,光伏利用率達到100%。
2020年,風(fēng) 電 容 量 增 加 到850 kW,光 伏 發(fā) 電 容 量 增 加 到350 kW,從清潔能源占比以及風(fēng),光容量變化上來看,遼寧省能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型已取得一定成功,然而為了實現(xiàn)碳中和,可再生能源的消納程度還遠遠不夠。
2019年遼寧公司城市地區(qū)供電可靠率99.9491%,同比增長0.0009%;農(nóng)村地區(qū)供電可靠率99.7329%,同比增長0.05%。城市地區(qū)居民電壓合格率100%,同比增長0.004%,農(nóng)村地區(qū)居民電壓合格率99.984%,同比提高0.32%。
購買或自發(fā)自用可再生能源電力,以實際消納可再生能源電量方式完成。消納責(zé)任主要包括售電公司、電力批發(fā)用戶,以及以(用網(wǎng)電量的)電力用戶身份承擔(dān)消納責(zé)任權(quán)重的集中式或分布式可再生能源發(fā)電企業(yè)。向超額完成年度消納量的市場主體購買其超額完成的可再生能源電力消納量。
購買超額消納量可以從兩個方面考慮。一是如果本省消納量指標超額完成,可以通過先行組織省內(nèi)市場主體超額消納量交易,達成省內(nèi)承擔(dān)消納責(zé)任市場主體余缺互濟,然后通過省間超額消納量交易將指標富余部分轉(zhuǎn)讓給需要的省份。二是如果本省消納量指標存在缺口,則需通過參加省間超額消納量交易購買相應(yīng)份額以完成消納指標。
自愿認購可再生能源綠色電力證書。承擔(dān)消納責(zé)任市場主體在無法完成與其年售電量或用電量相對應(yīng)的消納量時,可以通過認購本省或省外的可再生能源發(fā)電企業(yè)的綠證來完成消納指標。
水電消納責(zé)任權(quán)重測算公式為:
式中:Q為區(qū)域最低非水電消納責(zé)任權(quán)重;R為預(yù)計本區(qū)域生產(chǎn)且消納年非水電可再生能源電量;T為預(yù)計年凈輸入非水電可再生能源電量;N為預(yù)計本區(qū)域年全社會用電量。
測算非水電可再生能源發(fā)電量時,上年度年底前已投產(chǎn)裝機按照應(yīng)達到的年利用小時數(shù)測算;當年新增非水電可再生能源裝機按均勻投產(chǎn)計算,對應(yīng)發(fā)電量按全年利用小時數(shù)的一半進行折算。激勵性非水電消納責(zé)任權(quán)重按照最低非水電消納責(zé)任權(quán)重上浮10%計算。
總量消納責(zé)任權(quán)重測算公式為:
式中:S為區(qū)域最低總量消納責(zé)任權(quán)重;M為預(yù)計本區(qū)域生產(chǎn)且消納年可再生能源電量;L為預(yù)計年凈輸入可再生能源電量;N為預(yù)計本區(qū)域年全社會用電量。
測算可再生能源發(fā)電量時,上年度年底前已投產(chǎn)裝機按照應(yīng)達到的年利用小時數(shù)測算,水電按照當?shù)仄剿攴莸哪昀眯r數(shù)下浮10%進行最低總量消納責(zé)任權(quán)重測算。
激勵性總量消納責(zé)任權(quán)重。激勵性總量消納責(zé)任權(quán)重為激勵性非水電消納責(zé)任權(quán)重與水電按照當?shù)仄剿攴莸哪昀眯r數(shù)發(fā)電量對應(yīng)消納責(zé)任權(quán)重之和。
2020年11月20日,財政部印發(fā)了《關(guān)于提前下達2021年可再生能源電價附加補助資金預(yù)算的通知》,通知要求,在撥付補貼資金時應(yīng)優(yōu)先足額撥付國家光伏扶貧項目、50 kW及以下裝機規(guī)模的自然人分布式項目;優(yōu)先足額撥付2019年采取競價方式確定的光伏項目、2020年采取“以收定支”原則確定的新增項目;對于國家確定的光伏“領(lǐng)跑者”項目和地方參照中央政策建設(shè)的村級光伏扶貧電站,優(yōu)先保障撥付至項目應(yīng)付補貼資金的50%;其他發(fā)電項目,按照各項目應(yīng)付補貼資金,采取等比例方式撥付。
可再生能源補助分為風(fēng)力發(fā)電補助、太陽能發(fā)電補助和生物質(zhì)能發(fā)電補助,2021年風(fēng)力發(fā)電補助同比降低6.56億元,降幅達22.1%,而太陽能發(fā)電補助資金同比增加9.48億元,漲幅達36%。
太陽能發(fā)電補助涵蓋光伏發(fā)電項目和公共可再生能源獨立系統(tǒng),其中光伏發(fā)電項目劃分為光伏扶貧、自然人分布、光伏電站及商業(yè)分布式。2021年光伏扶貧增加7.45億元,增長約29倍;自然人分布式增加2610萬,同比增長77%;光伏電站及工商業(yè)分布式增加4.55億元,同比增長21.7%;而公共可再生能源獨立系統(tǒng)降低2.78億元,同比減少58.3%。
對新建核電機組實行標桿上網(wǎng)電價政策。根據(jù)目前核電社會平均成本與電力市場供需狀況,核定全國核電標桿上網(wǎng)電價為0.43元/kWh。
全國核電標桿上網(wǎng)電價高于核電機組所在地燃煤機組標桿上網(wǎng)電價(含脫硫、脫硝加價)的地區(qū),新建核電機組投產(chǎn)后執(zhí)行當?shù)厝济簷C組標桿上網(wǎng)電價。
全國核電標桿上網(wǎng)電價低于核電機組所在地燃煤機組標桿上網(wǎng)電價的地區(qū),承擔(dān)核電技術(shù)引進、自主創(chuàng)新、重大專項設(shè)備國產(chǎn)化任務(wù)的首臺或首批核電機組或示范工程,其上網(wǎng)電價可在全國核電標桿電價基礎(chǔ)上適當提高,具體由省級價格主管部門提出方案。
遼寧省對于新能源的消納主要是本省消納,對于可再生能源的接入以售電為主,送電為輔,遼寧省的大多數(shù)發(fā)展規(guī)劃是基于城區(qū)注入資金建設(shè)的,導(dǎo)致遼寧省農(nóng)電有關(guān)部門力量薄弱,對于農(nóng)村的發(fā)展建設(shè)處于滯后狀態(tài)。
國網(wǎng)遼寧省公司在行使市場力時更注重發(fā)電側(cè)的輔助服務(wù)市場,參與電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)峰等工作,并取得了顯著成效,但是對于用電側(cè)服務(wù)環(huán)節(jié)薄弱,有待進一步提升。
截至2020年,遼寧省風(fēng)電光伏分別以850萬及350萬kW容量接入電網(wǎng),大幅提升了電網(wǎng)可再生能源消納比例,減少了環(huán)境污染。另一方面,大量風(fēng)光能源接入電網(wǎng)造成了頻率的偏移,降低了電能質(zhì)量并對電網(wǎng)的安全運行帶來了更多負擔(dān)。
遼寧省縣域農(nóng)村居民一方面為了響應(yīng)國家號召,一方面為了獲取經(jīng)濟效益,紛紛裝設(shè)光伏設(shè)備上網(wǎng)發(fā)電,該類行為是伴隨“領(lǐng)頭羊效應(yīng)”的區(qū)域性行為,對于電能監(jiān)控管理薄弱的農(nóng)村地域大量光伏上網(wǎng)造成變壓器壓力過大,電網(wǎng)可靠性低,對電工維護電網(wǎng)安全帶來了更大難度。
從遼寧省農(nóng)村居民的現(xiàn)狀來看,“煤改電”不適用于當?shù)鼐用?,一方面是因為政策主要傾向于城區(qū)規(guī)劃,另一方面大部分居民主要利用燒柴來解決供暖問題,同樣“煤改氣”也很難實施。
通過向高比例新能源發(fā)電轉(zhuǎn)型,有效地減少了環(huán)境污染,但是高比例可再生能源的投入同時也引起了電網(wǎng)頻率偏移,電能質(zhì)量下降等一系列擾亂電網(wǎng)穩(wěn)定性的變化(風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電的隨機性與間歇性引起),輔助服務(wù)市場現(xiàn)有調(diào)頻調(diào)峰方案需要調(diào)整,國網(wǎng)遼寧公司對也對此展開了研究,并制定了方案。
2019年,遼寧省申請新裝、增容2528.33萬kVA,同比增長8.01%;完成新裝、增容1630.20萬kVA,同比下降0.23%。其中,大工業(yè)類用戶新增完成容量716.01萬kVA,同比增長4.89%;非普工業(yè)類用戶新增完成容量269.10萬kVA,同比下降10.28%;非居民類用戶新增完成容量46.33萬kVA,同比增長0.19%;居民生活類用戶新增完成容量416.28萬kVA,同比增長3.08%;商業(yè)類用戶新增完成容量113.32萬kVA,同比下降18.18%;農(nóng)業(yè)類用戶新增完成容量53.96萬kVA,同比下降13.92%。
遼寧省年發(fā)電量正持續(xù)快速增長,工業(yè)類用戶用電將長期維持增長趨勢,農(nóng)商業(yè)用戶用電緩慢增長多年后趨于穩(wěn)定,以此預(yù)測遼寧省到2025年年增容量將達到3000萬kVA,遼寧省用電需求快速增加,不可再生能源供不應(yīng)求,預(yù)測在2030年可再生能源消納比例將超過30%。
遼寧省近年來對于風(fēng)電的開發(fā)利用只增不減。結(jié)合遼寧省能源需求和能源分布,充分利用農(nóng)村地區(qū)豐富的風(fēng)、光、水、生物質(zhì)資源等就地資源,通過電、熱的綜合利用,構(gòu)建綜合能源系統(tǒng),實現(xiàn)電、氣、冷、熱多能互補,源、網(wǎng)、荷、儲互動優(yōu)化,實現(xiàn)綠色鄉(xiāng)村能源供應(yīng)清潔化的同時,促進對風(fēng)能的消納,也是當前遼寧省能源綠色發(fā)展的必由之路。
分布式光伏發(fā)電是可再生能源發(fā)電轉(zhuǎn)型主要方向。生物質(zhì)發(fā)電以直燃發(fā)電方式為主,發(fā)電效率一般在20%~30%左右,但是直燃產(chǎn)生的廢氣帶走了大量熱能,造成了能源的浪費,且其中含有大量污染源及溫室氣體,對“低碳”發(fā)展十分不利,而光伏發(fā)電雖然效率不高,大概有16%~18%,但是能量來源取之不盡,能量轉(zhuǎn)化過程中不產(chǎn)生污染。遼寧省近年來所有可再生能源中,光伏發(fā)電增量百分比最大,一方面政府大力投資遼寧省光伏項目建設(shè),另一方面各地用戶(特別是農(nóng)村用戶)開始使用光伏發(fā)電,形成了分布式光伏發(fā)電網(wǎng)。遼寧省電網(wǎng)公司也順應(yīng)市場將光伏發(fā)電作為可再生能源轉(zhuǎn)型主要方向。
可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景良好。遼寧省可再生資源豐富,其地理位置十分適合發(fā)展光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)。在鄉(xiāng)村綠色發(fā)展、循環(huán)經(jīng)濟、降低棄風(fēng)棄光、維持電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行等方面,國家持續(xù)頒布多項法律法規(guī)、政策文件、專項規(guī)劃,切實推動生物質(zhì)資源化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
遼寧可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭迅猛。國網(wǎng)遼寧電力多措并舉促進新能源消納,遼寧風(fēng)電利用率達到99.62%,光伏利用率達到100%。
光伏發(fā)電補貼力度相對較大。遼寧電力十分重視光伏發(fā)電發(fā)展,將風(fēng)電補貼調(diào)整,提高光伏補貼,足見遼寧省對于光伏的支持。
農(nóng)電發(fā)展相對緩慢。目前,遼寧電力公司投入了更多人力、財力到城區(qū)建設(shè),農(nóng)村發(fā)電部門力量薄弱,對于可再生能源的利用率仍然很低。
農(nóng)村居民自用光伏發(fā)電對電網(wǎng)造成一定負擔(dān)。光伏發(fā)電是大勢所趨,農(nóng)村居民們也積極響應(yīng),但是大量光伏上網(wǎng)對變壓器帶來了很大負擔(dān),破壞了電網(wǎng)穩(wěn)定性,降低了供電可靠性,一方面政府在滿足用戶對光伏發(fā)電需求的同時,還需要對其進行一定限制,另一方面需要加快技術(shù)發(fā)展,提高電網(wǎng)供電可靠性。
對政府的建議。保障光伏發(fā)電補助資金發(fā)放。當前可再生能源基金缺口逐年擴大,可再生能源整體規(guī)模仍將保持增長趨勢的現(xiàn)狀,可借鑒《光伏扶貧電站管理辦法》的激勵政策模式,建立光伏發(fā)電項目專項電價補貼目錄。光伏發(fā)電項目應(yīng)優(yōu)先納入可再生能源補助目錄,補助資金優(yōu)先足額發(fā)放。通過單獨列出光伏發(fā)電項目補貼目錄,明確光伏發(fā)電項目補貼的優(yōu)先性。明確光伏發(fā)電項目專項電價補貼目錄的發(fā)布周期,考慮到農(nóng)林光伏發(fā)電項目直接關(guān)系到農(nóng)民收益,建議專項電價補貼目錄一年發(fā)布一次,及時發(fā)放補貼資金。
保持連續(xù)穩(wěn)定的光伏電價政策。相比較燃煤機組和其他可再生能源,光伏發(fā)電具有一定的隨機性與不確定性,供電不穩(wěn)定。光伏發(fā)電項目目前還是新興產(chǎn)業(yè),當前,金融、投資機構(gòu)和社會資本對光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)還留有疑問,特別是光伏發(fā)電效率比較低的問題。為了支持產(chǎn)業(yè)的規(guī)范、健康和可持續(xù)發(fā)展,給投資者以足夠信心,建議政府相關(guān)部門在未來的一段時間內(nèi)保持光伏電價相對穩(wěn)定,進一步明確已投運光伏發(fā)電項目電價補貼年限。
對農(nóng)村自發(fā)上光伏發(fā)電行為進行把控。在滿足農(nóng)村居民自用光伏上網(wǎng)發(fā)電獲取經(jīng)濟效益需求的同時,需要制定相關(guān)政策加以限制,比如讓居民在用電高峰及發(fā)電低谷期進行發(fā)電,對嚴格實施的居民發(fā)放額外補貼。
對電網(wǎng)公司的建議。積極做好光伏發(fā)電規(guī)劃銜接工作。隨著鄉(xiāng)村振興等一系列政策的推進,光伏發(fā)電項目將進一步飛速發(fā)展,遼寧省光伏發(fā)電量未來將超過其他新能源發(fā)電量,居新能源發(fā)電之首。其在彰顯經(jīng)濟社會價值的同時,也給電網(wǎng)公司售電市場埋下了一定的潛在風(fēng)險。政府對光伏發(fā)電已頒布相關(guān)政策和規(guī)劃,建議電網(wǎng)公司各級發(fā)展、營銷等相關(guān)部門積極與政府對接,參與光伏發(fā)電項目的規(guī)劃建設(shè),開展光伏發(fā)電專題研究,保障光伏發(fā)電項目有序接入,并減小其對電網(wǎng)公司運營的影響。
投入更多人力到農(nóng)電發(fā)展領(lǐng)域。據(jù)國網(wǎng)遼寧電力現(xiàn)狀,農(nóng)電相關(guān)部門十分缺乏,農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)十分緩慢,遼寧省農(nóng)村資源豐富,有必要進行開發(fā),且農(nóng)村配電網(wǎng)設(shè)備比城區(qū)落后,對許多農(nóng)村電工的安全造成了威脅,農(nóng)村電工人數(shù)逐年銳減,從電網(wǎng)安全性考慮,需要投入更多人力到農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)中,保證農(nóng)村配電網(wǎng)能正常供電,避免安全事故。
對光伏發(fā)電企業(yè)的建議。加強競爭風(fēng)險評估工作。由于光伏發(fā)電效率較低,且對電能質(zhì)量有影響,考慮到監(jiān)管部門對所發(fā)電能質(zhì)量的要求,企業(yè)承擔(dān)了更多風(fēng)險,所獲得經(jīng)濟效益更低。目前,遼寧省正大力推行光伏并通過了多項光伏發(fā)電項目,光伏發(fā)電企業(yè)越來越多,競爭越來越大,因此,建議光伏發(fā)電企業(yè)充分開展前期市場調(diào)研分析,對競爭風(fēng)險進行評估,減少個光伏發(fā)電商間的惡性競爭。