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风中飘零

李颖报道称,尽管中国拥有全球最大的风电产能,但电网的限制正在阻碍其目标的实现。

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图片来源:Oran Viriyincy

中国西北部城市酒泉,这天的风格外大。然而,龙源风力发电厂的涡轮机却大多静静地伫立在那里。

只有极少数的巨型叶片正在转动,其他的仿佛都遭遇了严重的技术故障,陷入瘫痪。

控制室内,管理人员正在和当地电网的官员通话,试图获得许可,好在这么有利的天气条件下生产更多的电能。但无论他怎么请求,对方都无动于衷。

“严格按照配额来,发电量不能超过你们产能的十分之一,”电网官员说。

这是今年四月初,
中央电视台播放的关于风电基地停摆问题调查报告中的一幕场景。这或许是央视记者首次报道弃风问题;但对中国大大小小的风电厂而言,这一场景早已稀松平常。

在巨额投资和政策支持的推动下,中国已经成为全球最大的风力发电国。中国风能协会(CWEA)数据显示,截止到2014年底,全国风能项目总投资额超过993亿人民币,位列所有能源投资之首。但残酷的现实却告诉我们,这些项目的产能有一大部分处于闲置状态。风电并网的步伐远远落后于产能扩张,造成了极其严重的浪费。

日益恶化的问题

多年来,弃风问题一直困扰着中国的风电产业,而对这一问题的担忧在去年达到了最高峰。


中国循环经济协会可再生能源专业委员会(CREIA)数据显示,2015年中国风电弃风率达到15%,创历史新高。

在甘肃、宁夏、黑龙江等有着丰富风能资源的北部省份,这一数字甚至高达60%。

无法接入电网的风电高达339亿千瓦时,损失高达180亿元人民币(28亿美元)。


表1:2015年各地弃风率及风电产能的利用效率

短短5年,中国未使用的风电就高达1000亿千瓦时,相当于三峡大坝和葛洲坝(中国最大的两个水电站)2015年生产电能的总和。A

法律武器

鉴于如此糟糕的境遇,
中国风能协会已经对一些地方政府提起诉讼,指责他们袒护燃煤发电厂的保护主义行为。

新疆、甘肃、云南等地的政府部门和地方电网调度部门也被指滥用行政权力,扰乱风电生产。

风能协会秘书长秦海岩解释说,这些省份采取的保护措施包括:向风电企业征收费用,用于补贴燃煤电厂;降低可再生能源发电的购买价格,压缩风电行业的利润空间。

风电部门的代理律师认为,这种行为违反了
《中国可再生能源法》规定的保障性收购原则。

《可再生能源法》于2005年2月生效,其中第4章第14条规定,电网企业应当与可再生能源发电企业签订并网协议,全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量。

这项法律听起来有利于风电的发展,但缺少制裁措施来支持强制性购买。

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图2:风能+光伏产能 vs. 风能+光伏发电量

超级电网

导致弃风的另一个原因在于技术上的困难。

中国的风能和太阳能资源大多集中在人烟稀少的西部和北部偏远地区。将这些地区生产的电力输送到能源紧缺的东部沿海城市,需要有长距离大容量输电的能力。


为解决这一问题,中国计划升级输电线路,建造全球最强大的超高压(UHV)输电网络。

一般来说,800千伏以上电压等级的线路被称为超高压输电线路;而中国的目标则更加远大,其计划建设的超高压输电线的电压等级在1000千伏以上。


中国国家能源局称,目前共有12条此类连接西北部省份和沿海地区的超高压输电线路正在建设中。

最新投入建设的线路连接了新疆昌吉回族自治州和中国东部安徽省的宣城市。

该线路总长度3324公里,设计电压等级1100千伏,预计将于2018年投入使用,届时将成为全球最长的超高压输电线路。

图3:中国最长超高压输电线路路线图

但此类巨型项目不仅造价昂贵,且耗时漫长。一条超高压输电线路的建造时长至少为3年。

对此,国外专家提出了一个速成的方法,通过在地方电网内部进行并网会是一个短期内更为可行的方案。


保尔森基金会北京办事处研究副主任安德斯·霍夫说,对中国风能资源丰富的省份而言,实现本地并网是起始点。

“确保可再生能源尽可能地实现本地并网;下一步再是省份之间的连接,”他告诉中外对话。

霍夫还说:“目标不要定得太高,先专注解决区域层面的问题,这样或许能够更好地实现更大范围的内部连接,最终让中国受益。”

京津冀地区是可再生能源区域一体化的最佳试点地区。如图1所示,河北省2015年的弃风率达到了10%;在距离北京和天津这两个中国最大的能源市场如此之近的河北省出现这种情况,着实令人费解。

好消息是,中央已经将
京津冀地区经济一体化作为一项战略,这将加速这方面的建设。

京津冀地区总面积与德国和美国德克萨斯州相当,而这两个地方都已成功将弃风率降至1%左右。只要区域一体化工作开展得当,京津冀地区的弃风率也能与德国和德州两地媲美。

图4:德国、美国德克萨斯以及京津冀地区可再生能源一体化情况一览。数据源:保尔森基金会

霍夫说,德国风能产地和电力市场之间的距离与京津冀地区相当,是个非常值得借鉴的例子。

德国的成功并没有严重依赖巨额投资。

“在拥有强大配电网络的区域,新投资需求的压力较小。只要使用新的技术,原本强大的配电网络就能变成‘智能电网’,这样我们就能实现更多可再生能源的并网,也不用花大成本投资输电线路建设。”
德国能源署署长安德烈斯·库尔曼说。

对此,中国专家并不同意。中国循环经济协会可再生能源专业委员会研究主管彭澎认为,过分强调内部并网和地方连接可能会让我们忽视了中国的特殊国情。

她指出,中国几乎所有的风能和太阳能发电厂都与主要市场之间相隔甚远。

例如,与沿海省份相比,拥有丰富可再生能源的省份的电力消费相对较少,导致内部并网空间有限。

“以新疆维吾尔族自治区为例,该地区急需向全国各地输送的,不仅仅是风电,还有燃煤电厂生产的电能。”彭澎说。

毗邻新疆的甘肃和宁夏,也面临着同样的窘境。长远来看,解决这一问题的方法还是建设长距离输电线路,彭澎认为。

能源市场改革

技术问题似乎比较容易解决,相比之下系统内部固有的约束就更令人生畏了。

中国的能源部门在设计之初就通过经济激励措施鼓励燃煤电厂的发展。目前中央政府提供的煤炭补贴是可再生能源的两倍。


中国电力企业联合会称,煤炭依旧是中国主要的电力来源,2015年燃煤发电量占全国发电总量的67%。

即便中国已经立志降低对煤炭的依赖,但短期内上述情况不太可能改变。

地方政府部门担心,过分轻率地淘汰煤炭发电会在短期内造成经济损失、失业等问题。这也解释了为什么许多地方政府甚至不惜以阻碍可再生能源增长为代价支持燃煤电厂的发展。

2015年,中国电力消费整体仅上涨0.5%,创数十年来新低。不断下降的用电需求和过剩的产能正在威胁着燃煤发电厂的生存,因此地方政府不得不采取特殊的保护措施。

云南省为例,该省虽然拥有全国最为丰富的水资源,但其旱季(每年10月到来年4月)的水力发电量会出现明显下降。幸运的是,那里旱季多风,所以很少出现弃风问题。

然而,云南省政府依然决定向风电厂征收费用,用于补贴挣扎求生的燃煤发电行业。可再生能源行业认为政府实在多此一举,该举措将会使弃风问题进一步恶化。

“可再生能源要对地方经济有直接贡献,装机容量要顺利并入电网,通常得花4到5年时间;而燃煤电厂只要启动生产就能给政府带来大量的税收收入,”
彭澎说。

对很多省份而言,迅速带来税收收入这一点诱惑着实太大,他们无法抵挡。

更糟糕的是,燃煤发电的定价低于风电或太阳能发电,即便风能和太阳能发电的边际成本非常低。

业内人士认为,燃煤发电的定价并没有考虑到燃煤电厂的环境成本。

“燃煤发电的定价为每千瓦时0.45元,但这一价格没有包含废料处置的成本。燃煤发电过程中用到了大量的水。例如,北京市的供水中就有一大部分来自南水北调工程,实际成本接近每吨30元。燃煤发电定价过程中如果考虑到这一因素,那价格还会比可再生能源低吗?”
彭澎指出。

业内人士希望看到:可再生能源与煤炭能源在平等的基础上开展竞争。

目前,燃煤电厂每月可与当地电网或用电负荷中心全额结算电力费用,而风能和太阳能电厂仅拿到三分之一的款项。某些极端情况下,剩余的费用可能会被拖欠两到三年。

国外专家认为,之所以出现这一奇怪现象的原因在于中国缺乏能源现货市场。

安德斯·霍夫指出,在美国,由于可再生能源的边际成本极低,电力系统总会优先配送可再生能源,其原因正是在于美国拥有流动性极强的能源现货市场。

国外观察人士发现,国内认为可再生能源居然比煤炭能源更贵的观点很奇怪。

建立绿色调度系统是关键

建立绿色配电系统,优先配送可再生能源电力,这是中国建立有效的能源现货市场过程中不可或缺的一步。

2015年9月,中国在一份中美元首联合声明中首次宣布,将推动“绿色电力调度”,优先调用可再生能源发电。

3月31日
《巴黎协定》正式签署仪式在纽约举行的前夕,两国元首再次发布联合声明,进一步确认了这一承诺。

在这份声明中,中国承诺加强绿色低碳政策的执行,严控公共投资流向高污染、高排放项目。

德国的经验很好地证明了绿色调度系统的作用。有了这一系统,可再生能源发电将会成为电网运营商的首选,只有在可再生能源发电全部接入电网之后,运营商才会选择煤炭和其他化石燃料能源。

库尔曼说,德国目前的立法草案明确规定,可再生能源发电的弃电率必须控制在3%以下,而政府将对可再生能源发电企业的限发电量提供至少95%的补偿。

重要引述:在德国,可再生能源发电企业将会获得至少95%的限发电量补偿。

近来的政策转变

为了更好地落实《可再生能源法》,中国国家能源局已经
颁布补充管理条例,从而加强可再生能源的保障性收购。

该条例首次明确对可再生能源的限发电量进行补偿。条例规定,将对受非系统安全影响,非可再生能源发电挤占输电通道而导致的可再生能源并网发电项目限发电量进行补偿。

这一计划的力度虽不能与德国的机制同日而语,但也是中国朝着提高可再生能源地位迈出的重要一步。

近来,河北省张家口市
被国务院指定为国家可再生能源“示范区”,一跃成为该行业投资的焦点。

目前已经有一条500千伏的输电线路将张家口市与京津冀地区主要电力市场相连接。据中国电力企业联合会估计,截至2014年底,该市并入电网的可再生能源发电量高达627万千瓦,其中近95%为风力发电。

张家口计划提高可再生能源在自身能源结构中的份额,这一点很有雄心。到2020年,可再生能源发电将占该市发电总量的至少55%,足以让中国其他城市黯然失色。

但张家口模式是否一定适用于其他地区?毕竟,张家口是第24届冬季奥运会的共同举办地,可再生能源并网在这里取得成功在很大程度上有赖于政策的大力支持。

“如果可再生能源在能源结构中占大部分,供电的稳定性是否能得到应有的保障?有必要储能吗?能源调度要怎样开展?如何保证投资能源源不断地涌入这一行业?(考虑到这些问题,)张家口的计划对其他城市有着重要的参考价值,”彭澎说。

前路漫漫

尽管中国多次承诺支持可再生能源发展,其国内的燃煤发电产能依旧不断增长。

可再生能源业内人士担心,地方政府会一面从口头上敷衍可再生能源行业,一面又死守传统思维方式,鼓励燃煤电厂的生产。这样的担心也并非毫无根据。

但可再生能源的发展浪潮已经势不可挡。如果中国想要在2030年之前达到碳排放峰值,一次能源消费中必须有20%为非化石燃料能源。鉴于当前可再生能源发电的弃电率居高不下,要想达成这些目标似乎是不可能的任务。

 

翻译:金艳

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