将传统的自然能源转化为电力,是第二次工业革命的标志性成果。煤炭、石油以及天然气等传统能源,由于其资源的有限性,都只能是人类文明进程和能源开发史中的“过客”,只有便于转化和传输的电能,才能成为人类生活不可或缺的“伴侣”。
发电侧与用电侧不匹配引发弃风、弃光、弃水现象。电力难以储存,发电侧与用电侧必须相匹配,而新能源的发电侧受到资源不可控和天气、昼夜、季节、丰枯水、天体运行等自然条件的影响,经常出现波动性、间歇性、随机性和弱可控性,电能质量也会派生频率、电压等一系列问题。这时候,发电量过剩,就会受制于“储存”和“传输”等瓶颈,导致新能源从规模化生产供给到高效率应用消化之间不协调不匹配,进而引发电量大于电力系统最大传输电量和负荷消纳电量的弃风、弃光、弃水现象。
近年来,中国新能源发展步伐加快,水电装机持续增加,风电、太阳能光伏新增装机量双列全球第一。2014年,中国占全球风电总装机容量的31%,体量相当于美国的两倍。至2014年年底,中国水电、风电、光伏发电总装机分别为3亿千瓦、9581万千瓦、2428万千瓦,可再生能源发电装机占全部电力装机的1/3,较2010年同期增长67%。不过,在此过程中,新能源发电中的弃风、弃光、弃水问题同样引人注目。
2016年,中国弃风电量达497亿千瓦时,超过三峡全年发电量的1/2,全国平均弃风率为17%,甘肃、新疆、吉林等地更是达43%、38%和30%。水电大省四川,2016年的调峰弃水电量为142亿千瓦时,相当于全省全年8000多万人口生活用电量的40%,同比增长四成,创5年来的新高。
从深层次看,“三弃”现象透视出:
其一,现行电力发展、调度和运行模式很大程度上延续了传统方式,不适应新能源开发的需要,无法保障新能源发电优先上网;
其二,电源电网统筹协调不足,水电、风电、光伏开发投产主要集中在西部低负荷地区,电力输送通道建设进度、输送容量等技术能力都难以满足新能源输电需求;
其三,传统的电力供需市场化程度低,电力体制改革未完成,大量自备电厂不承担电力调峰责任,辅助服务机制不健全。电网企业既拥有独家买卖电的特权,又能通过下属电力调度机构直接组织协调电力系统运行,拥有电网所有权和经营、输电权,其垄断性不利于市场主体自由公平交易。
储能技术成为下一轮能源革命的突破口。2016年美国能源部的《正在发生革命》提出,燃料电池、电网端储能电池、能源管理系统正在成为革命性改变的新兴技术。IEA的《世界能源投资报告》显示,自2010年以来,电网侧电池储能投资增长10倍,是电网投资增长最快的领域,也是匹配可再生能源发电快速增长的刚需投资。该报告还认为,2015年,储能投资总量为100亿美元,不算太多,但过去几年一直保持着10%的年增长率,是全球能源投资增长最快的领域。从10亿美元到100亿美元和从100亿美元到1000亿美元,相同的都是10倍的增长,但100亿美元和1000亿美元规模效应的影响则完全不同。人类社会发展正在进入比工业文明更先进的“储电文明”时代。
新能源开发中安全问题不容忽视
太阳能受制于昼夜、阴雨、光照条件,风电受制于季节性风力风向问题,水电受制于枯水丰水期和天体运动引发的潮汐现象,核能发电的产量最稳定、投入产出比最大。但能源格局转型是历史发展的必然。无论面临多大的挑战和风险,新能源都必将开创全球能源市场的崭新天地!(节选自《期货日报》)