光儲應(yīng)用場景
今年3月，中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第九次會議明確提出將碳達(dá)峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)總體布局，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。“十四五”將是夯實(shí)新型電力系統(tǒng)基礎(chǔ)，保障光伏發(fā)電轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏ο到y(tǒng)主角的關(guān)鍵時期。
碳中和倒逼新型電力系統(tǒng)加速建設(shè)
能源生產(chǎn)端碳減排是實(shí)現(xiàn)
碳達(dá)峰碳中和的根本措施
全球累積排放的2.2萬億噸二氧化碳中有70%以上來源于化石能源消費(fèi)，只有徹底擺脫化石能源依賴才能從源頭上化解氣候危機(jī)。近年來，我國碳排放強(qiáng)度持續(xù)下降，截至2020年底，我國單位GDP二氧化碳排放較2005年降低約48.4%，提前超額完成下降40-45%的目標(biāo)。
我國煤電裝機(jī)容量和發(fā)電量均居世界第一，同時，電力結(jié)構(gòu)中煤電占比高，2020年煤電發(fā)電量為5.17萬億千瓦時，占總發(fā)電量的67.9%，大量排放的二氧化碳主要來源于煤電機(jī)組。因此，減少煤電發(fā)電量是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的關(guān)鍵。而且，削減的煤電發(fā)電量可為光伏等可再生能源發(fā)電提供發(fā)展空間。
新型電力系統(tǒng)是
電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的內(nèi)在要求
構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，符合電源結(jié)構(gòu)向風(fēng)電、光伏發(fā)電過渡的發(fā)展趨勢，可有效適應(yīng)電源建設(shè)主體多元化、快節(jié)奏的發(fā)展需求。同時，建設(shè)新型電力系統(tǒng)是滿足新型電源結(jié)構(gòu)下電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求。新型電力系統(tǒng)運(yùn)行需要構(gòu)建新的穩(wěn)定運(yùn)行策略，實(shí)現(xiàn)發(fā)電和用電實(shí)時平衡。
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)發(fā)電端主要由煤電、燃?xì)獍l(fā)電等可控電源構(gòu)成，通過調(diào)節(jié)可控煤電和燃?xì)獍l(fā)電來滿足負(fù)荷波動的需求。新型電力系統(tǒng)是以不可控、間歇性的風(fēng)電和光伏發(fā)電為主力電源，發(fā)電單元數(shù)量多、分布范圍廣，與傳統(tǒng)電源差異大?？稍偕茉闯隽Φ牟淮_定性和負(fù)荷波動疊加，將導(dǎo)致電力系統(tǒng)存在較大的安全運(yùn)行風(fēng)險，進(jìn)而使得電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行更為復(fù)雜，這要求電力系統(tǒng)應(yīng)具有更高的智慧調(diào)度能力。
電源建設(shè)主體的多元化和快節(jié)奏客觀上要求必須建立新型電力系統(tǒng)。與傳統(tǒng)火電相比，光伏發(fā)電單個項(xiàng)目體量小、數(shù)量多，建設(shè)周期短，這些特征勢必造成電力系統(tǒng)更為復(fù)雜，對電力規(guī)劃工作提出了更高要求。具體來說，一是要求能夠提前研究電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和電源結(jié)構(gòu)的合理性，并結(jié)合新電源特點(diǎn)更加靈活地開展電力規(guī)劃工作；二是電力規(guī)劃工作要更頻繁的評估和滾動編制，這就需要打破原來電力系統(tǒng)五年一規(guī)劃的節(jié)奏，充分利用數(shù)字化和智能化手段，及時掌握電力發(fā)展形勢，適應(yīng)光伏發(fā)電發(fā)展規(guī)律。此外，可再生能源滲透率的不斷提高對電力系統(tǒng)靈活性資源也提出了更高要求。
光伏面臨融資、土地成本高等制約
尚未形成光伏發(fā)電市場化發(fā)展格局。近幾年，光伏發(fā)電布局快速變化是行政手段干預(yù)的結(jié)果。“十三五”初期，光伏發(fā)電主要集中在甘肅、青海，以集中式為主；“十三五”后期，光伏發(fā)電快速轉(zhuǎn)向分布式，主要分布在中東部地區(qū)，特別是形成了戶用光伏山東省一家獨(dú)大的局面。隨著光伏發(fā)電成本逐步降低，實(shí)現(xiàn)全面平價上網(wǎng)，應(yīng)減少行政干預(yù)光伏發(fā)電布局，轉(zhuǎn)為通過市場化機(jī)制促進(jìn)光伏發(fā)電在各地多元化均衡發(fā)展，并與應(yīng)用場景緊密結(jié)合，這有利于高效利用太陽能資源和土地資源。
配電網(wǎng)智能化水平不高，建設(shè)速度不能滿足分布式光伏發(fā)電快速發(fā)展的需要。智能化程度提高可以有效改善配電網(wǎng)接納光伏發(fā)電的空間，并有利于提高分布式及戶用光伏效率。配電網(wǎng)建設(shè)周期長，而分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)周期短，若不提前開展配電網(wǎng)改造和技術(shù)升級，有可能導(dǎo)致分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目延期并網(wǎng)，這將降低分布式光伏項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。
當(dāng)前的電力系統(tǒng)不能充分利用和調(diào)動靈活性資源?？陀^來看，我國電力系統(tǒng)現(xiàn)有的靈活性資源不多，需對火電機(jī)組進(jìn)行改造，增加靈活性資源供給。當(dāng)前，我國電力輔助服務(wù)市場不完善，沒有靈活性機(jī)組改造的補(bǔ)償機(jī)制，這導(dǎo)致既不能利用現(xiàn)有的靈活性電源，也不能有效調(diào)動火電機(jī)組靈活性改造的積極性，限制了光伏消納空間提升。
支撐光伏發(fā)電成為主力電源的電力體制機(jī)制需完善。未來光伏發(fā)電承擔(dān)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的責(zé)任尚無明確說法，急需頂層設(shè)計，明確相關(guān)要求。當(dāng)前，各地提出的光伏發(fā)電配備一定容量的儲能并非最優(yōu)的發(fā)展方案，相比之下，未來通過電力輔助服務(wù)市場統(tǒng)一解決電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行問題，效率更高，成本也更低。
電力系統(tǒng)靈活性不足，導(dǎo)致西北地區(qū)成為主要棄光地區(qū)。太陽能資源條件較好的甘肅和青海在我國最早開始大規(guī)模發(fā)展集中式光伏，2015年兩省光伏發(fā)電裝機(jī)容量分別為610萬、564萬千瓦，分別位居全國第一、第二。短時間內(nèi)光伏發(fā)電裝機(jī)容量大幅增加，然而當(dāng)?shù)仂`活性電源建設(shè)沒有跟上，導(dǎo)致出現(xiàn)光伏限電，特別是甘肅。隨后，為了抑制棄光現(xiàn)象，國家能源局采取了一系列措施引導(dǎo)光伏向具有消納空間的地區(qū)發(fā)展，“十三五”光伏增量主要集中在中東部地區(qū)。2017-2019年，我國光伏發(fā)電平均棄光率分別為6%、3%、2%，光伏發(fā)電利用率得到改善。曾經(jīng)的光伏大省，近幾年鮮見紅紅火火的光伏建設(shè)場面。雖然新增光伏發(fā)電裝機(jī)容量較小，但受制于當(dāng)?shù)叵{條件有限，棄光仍主要集中在西北地區(qū)。
光伏發(fā)電與其他行業(yè)融合尚處于起步階段，融資及土地等非技術(shù)成本高。中國光伏行業(yè)協(xié)會最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在光伏發(fā)電項(xiàng)目其他成本均下降的形勢下，土地成本不降反升，是下一階段降低成本需要重要解決的。近一兩年，國外光伏電站項(xiàng)目電價屢創(chuàng)新低，其中一個重要原因就是低廉的融資成本。戶用光伏的投資主體主要是個人或小微企業(yè)，難以拿到優(yōu)惠貸款，造成項(xiàng)目成本較高。
后平價上網(wǎng)時代，光伏投資者面臨投資回報不穩(wěn)定的風(fēng)險，可能影響光伏發(fā)電替代煤電的進(jìn)度。與平價上網(wǎng)時代的政策大不相同，后平價上網(wǎng)時代，光伏發(fā)電獲取收益的不確性增加，應(yīng)通過精細(xì)化運(yùn)維、科學(xué)選址等手段提高電站的效益水平。
光伏高質(zhì)量發(fā)展迎來歷史性機(jī)遇
光伏發(fā)電在多種可再生能源發(fā)電技術(shù)中具有發(fā)電成本低、資源分布廣、易于安裝、應(yīng)用場景豐富等多種優(yōu)勢，被國際能源署（IEA）等許多國內(nèi)外能源研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為是未來主要的電力來源。作為全球最大的光伏設(shè)備制造國，我國通過頂層設(shè)計精準(zhǔn)支持光伏發(fā)力，結(jié)合“十四五”時期部分?。ㄊ校?、行業(yè)碳達(dá)峰目標(biāo)，光伏產(chǎn)業(yè)將在“十四五”迎來歷史性發(fā)展機(jī)遇。
符合國際能源轉(zhuǎn)型
整體趨勢
近年來，各國紛紛加入聯(lián)合國自主貢獻(xiàn)減排承諾行列，積極采取措施應(yīng)對氣候變化，全球能源綠色轉(zhuǎn)型步伐逐步加快，對清潔能源的重視程度不斷加深。如坐擁豐富石油資源的中東國家也提出了發(fā)展清潔能源戰(zhàn)略。國際能源署報告顯示，到2030年，中東可再生能源（不含水電）總發(fā)電能力將超過192GW，為當(dāng)前水平的17倍，其中光伏占比將達(dá)42%以上。在“一帶一路”倡議下，我國可以利用光伏制造業(yè)世界領(lǐng)先的優(yōu)勢，向中東國家出口光伏產(chǎn)品，開拓市場空間。
已入列“十四五”
重點(diǎn)發(fā)展行業(yè)
“十四五”是碳達(dá)峰的關(guān)鍵時期和窗口期，受益于頂層設(shè)計精準(zhǔn)支持，光伏發(fā)電有望更好地發(fā)揮能源替代作用，實(shí)現(xiàn)從發(fā)電生力軍到主力軍的轉(zhuǎn)變。
《十四五規(guī)劃和2035遠(yuǎn)景目標(biāo)規(guī)劃綱要》（以下簡稱《綱要》）明確提出，加快發(fā)展非化石能源，堅持集中式和分布式并舉，大力提升光伏發(fā)電規(guī)模，加快發(fā)展東中部分布式能源，建設(shè)一批多能互補(bǔ)的清潔能源基地，非化石能源占能源消費(fèi)總量比重提高到20%左右。另外，針對當(dāng)前困擾光伏等可再生能源發(fā)展的消納問題，《綱要》也提出了多種解決辦法，如加快電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施智能化改造和智能微電網(wǎng)建設(shè)，提高電力系統(tǒng)互補(bǔ)互濟(jì)和智能調(diào)節(jié)能力，加強(qiáng)源網(wǎng)荷儲銜接，提升清潔能源消納和存儲能力。
同時，圍繞可再生能源高質(zhì)量發(fā)展問題，國家能源主管部門積極開展工作，包括健全可再生能源電力消納保障機(jī)制、推動解決可再生能源補(bǔ)貼資金拖欠問題，以及引導(dǎo)光伏發(fā)電、風(fēng)電、生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展等。2021年政府工作報告明確提出，要制定2030年前碳排放達(dá)峰行動方案，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展新能源。
我國光伏設(shè)備制造
及應(yīng)用全球領(lǐng)先
作為全球最大的光伏設(shè)備制造國，我國持續(xù)深化光伏領(lǐng)域國際合作，為全球市場供應(yīng)了超過70%的光伏組件。目前，我國已成為世界上最大的光伏應(yīng)用市場，光伏發(fā)電的新增裝機(jī)容量和累計裝機(jī)容量連續(xù)數(shù)年均位居世界第一。2020年，全國光伏發(fā)電新增裝機(jī)容量4820萬千瓦，其中集中式光伏3268萬千瓦，分布式光伏1552萬千瓦；累計裝機(jī)容量達(dá)2.53億千瓦，年發(fā)電量2611億千瓦時，占全社會總發(fā)電量的3.4%。同時，光伏發(fā)電經(jīng)濟(jì)性不斷提升，2020年我國地面光伏發(fā)電系統(tǒng)初始投資每瓦造價已低于4元。全年平價上網(wǎng)項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模約3305萬千瓦，預(yù)計近一兩年基本會實(shí)現(xiàn)新增光伏發(fā)電項(xiàng)目全面平價上網(wǎng)。
在光伏發(fā)電新增裝機(jī)大幅向消納空間充裕地區(qū)布局的前提下，光伏發(fā)電消納形勢明顯改善。2020年，全國平均棄光率2%，與2019年基本持平，光伏消納問題較為突出的西北地區(qū)棄光率降至4.8%，同比降低1.1個百分點(diǎn)，尤其是新疆、甘肅棄光率進(jìn)一步下降，分別為4.6%和2.2%，同比降低2.8和2.0個百分點(diǎn)。
同時，青海實(shí)現(xiàn)了高比例可再生能源電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，為全國全面建設(shè)以光伏發(fā)電、風(fēng)電為主的新型電力系統(tǒng)作出了示范。截至2020年底，青海光伏發(fā)電裝機(jī)容量1237萬千瓦，風(fēng)電裝機(jī)容量622萬千瓦，水電裝機(jī)容量1301萬千瓦，火電裝機(jī)容量僅為37萬千瓦，清潔能源發(fā)電裝機(jī)容量占比高達(dá)89.3%。
雙碳目標(biāo)下
我國光伏發(fā)電市場空間廣闊
我國巨大的電力需求存量和維持經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)發(fā)展所需的電力需求增量是支撐光伏發(fā)電跨越式發(fā)展的基礎(chǔ)。全球能源互聯(lián)網(wǎng)合作組織預(yù)測，到2025年我國太陽能發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)5.6億千瓦，其中集中式光伏3.7億千瓦，分布式光伏1.8億千瓦，光熱936萬千瓦；分區(qū)域來看，西部和北部地區(qū)3.1億千瓦，中東部地區(qū)2.45億千瓦。中國光伏行業(yè)協(xié)會預(yù)計“十四五”期間，我國年均新增光伏裝機(jī)將達(dá)7000萬-9000萬千瓦。
我國承諾在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，并不是2030年前一個時間點(diǎn)統(tǒng)一達(dá)峰，而是結(jié)合各行業(yè)和各地經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展特點(diǎn)，科學(xué)規(guī)劃，分階段、分領(lǐng)域和分地區(qū)逐步達(dá)峰。今年3月21日，生態(tài)環(huán)境部部長黃潤秋在中國發(fā)展高層論壇2021年會上指出，推動制定2030年前碳達(dá)峰行動方案，穩(wěn)步推行碳強(qiáng)度和總量“雙控”制度，支持有條件的地方和重點(diǎn)行業(yè)、重點(diǎn)企業(yè)率先達(dá)峰。
得益于光伏發(fā)電和風(fēng)電成本快速下降，電力行業(yè)減排將有更多技術(shù)路徑，其中，通過光伏發(fā)電實(shí)現(xiàn)清潔替代，能夠較為經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。具體而言，為實(shí)現(xiàn)東部地區(qū)逐步碳達(dá)峰，“十四五”將不再新建煤電項(xiàng)目，并要實(shí)現(xiàn)4000萬千瓦煤電機(jī)組退役，這將為光伏發(fā)電等綠色電力騰出發(fā)展空間。
需創(chuàng)新體制機(jī)制和研發(fā)前沿技術(shù)
新型電力系統(tǒng)的基本要求是服務(wù)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，滿足從高碳向低碳轉(zhuǎn)型的要求，適應(yīng)高比例可再生能源接入后的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時，高效消納可再生能源。
協(xié)調(diào)長期與短期、
整體和局部的關(guān)系
新型電力系統(tǒng)建設(shè)需從系統(tǒng)規(guī)劃、建設(shè)及運(yùn)行等各維度更新，投入資金和資源巨大，成本分?jǐn)傂枰攲釉O(shè)計，避免公共電網(wǎng)發(fā)展滯后，影響清潔替代和電能替代進(jìn)度。
從全國來看，光伏發(fā)電在“十四五”將逐步成長成為主力電源之一。受限于西部地區(qū)的消納條件，“十四五”光伏發(fā)電更多以分布式兼集中式，主要布局在電力負(fù)荷較高、具備消納空間的中東部地區(qū)，同時，西南地區(qū)利用水電資源豐富的特點(diǎn)，可以建設(shè)風(fēng)光水多能互補(bǔ)電站。
創(chuàng)新商業(yè)模式
豐富光伏發(fā)電應(yīng)用場景
隨著碳達(dá)峰碳中和要求不斷深入，全社會將從過去“要我減排”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;我要減排”的自覺減排。其中，參與光伏發(fā)電應(yīng)用涉及電力消費(fèi)的重點(diǎn)領(lǐng)域有建筑、交通。如2019年我國建筑運(yùn)行碳排放達(dá)22億噸，占全國碳排放的22%，碳減排壓力大。
因此，分布式光伏發(fā)電可與建筑及充電設(shè)施等結(jié)合，實(shí)現(xiàn)就地消納，特別是公園、學(xué)校、醫(yī)院、交通場站等公共建筑應(yīng)大力發(fā)展分布式光伏。其中，分布式光伏發(fā)電與建筑結(jié)合，可降低建筑能耗；與充電樁結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)零碳交通；與廢棄的采礦區(qū)結(jié)合，可為資源枯竭型城市注入新活力。
集中式光伏電站方面，“十四五”期間，可發(fā)揮西部太陽能發(fā)電成本低的優(yōu)勢，開展光伏制氫、光伏制燃料等應(yīng)用，這將有助于解決西部電力系統(tǒng)光伏消納空間小的問題。
加快電力體制改革
構(gòu)建新型電力系統(tǒng)下的運(yùn)行機(jī)制
一直以來，光伏發(fā)電一直被認(rèn)為是新生事物，需要扶持和幫助，電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)的煤電和燃?xì)獍l(fā)電承擔(dān)了調(diào)峰、調(diào)頻等穩(wěn)定電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的責(zé)任。近年來，隨著煤電機(jī)組更多參與調(diào)峰、調(diào)頻等，發(fā)電空間讓給了光伏發(fā)電和風(fēng)電，煤電利用小時逐年降低。未來隨著煤電退役規(guī)模逐步增加，光伏等可再生能源發(fā)電將轉(zhuǎn)變?yōu)橹髁﹄娫?，自然少不了承?dān)電力安全穩(wěn)定運(yùn)行的責(zé)任。
目前，各?。ㄊ校┮蠊夥鋫湟欢ㄈ萘康膬δ?，由于電池成本較高，這將造成光伏項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性下降，影響其更大規(guī)模應(yīng)用。因此，建議完善電力輔助服務(wù)市場，從電力系統(tǒng)全局考慮靈活性調(diào)節(jié)問題，提高靈活性電源的利用效率，這可以借鑒更多的光儲應(yīng)用場景，而不是采用行政命令一刀切，要求各項(xiàng)目均配備儲能。如澳大利亞光伏發(fā)展速度較快，面臨中午高峰期發(fā)電能力強(qiáng)、電網(wǎng)難以消納的問題。對此，澳大利亞能源市場委員會（以下簡稱AEMC）近日提出，擬對向電網(wǎng)出售太陽能電力的居民征收“太陽能稅”。根據(jù)公布的規(guī)則草案，AEMC建議在中午時段對上網(wǎng)的太陽能電力征稅2美分/千瓦時。AEMC表示，征稅將發(fā)送“價格信號”，以幫助減少電網(wǎng)擁堵，并鼓勵更多的家庭安裝電池存儲設(shè)備，減少高峰期上網(wǎng)電力。
協(xié)同供需兩側(cè)
挖掘光伏發(fā)展空間
發(fā)電側(cè)在碳排放強(qiáng)度較大的地區(qū)開展光伏發(fā)電替代煤電，消費(fèi)側(cè)開展電能替代，提高終端電力消費(fèi)比重。隨著電氣化進(jìn)程加快及工業(yè)、建筑等領(lǐng)域電能替代提速，我國人均用電量增長潛力增大。預(yù)計到2025年，我國人均用電量約為6425千瓦時，相當(dāng)于2016年美國的1/2、加拿大的1/5，與主要發(fā)達(dá)國家仍有較大差距，增長空間巨大。
科技賦能
光伏轉(zhuǎn)型發(fā)展
在基礎(chǔ)前沿領(lǐng)域，建議重點(diǎn)攻關(guān)高效率高安全性大容量儲能、氫能及燃料電池、高效率光伏發(fā)電材料、新型絕緣材料、超導(dǎo)材料、寬禁帶電力電子器件等技術(shù)；在工程應(yīng)用領(lǐng)域，可重點(diǎn)攻關(guān)適應(yīng)高比例可再生能源電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行技術(shù)，以及高效率低成本光伏發(fā)電、虛擬電廠、源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)運(yùn)行、主動需求響應(yīng)等技術(shù)。
總的來說，建設(shè)新型電力系統(tǒng)是一個系統(tǒng)工程，需綜合考慮發(fā)、輸、配、用和儲等各個環(huán)節(jié)，建議從全局、長遠(yuǎn)的角度進(jìn)行體制機(jī)制創(chuàng)新和前沿技術(shù)研發(fā)，服務(wù)于未來主力電源光伏發(fā)電發(fā)展，讓光伏發(fā)電安全、穩(wěn)定、高效、可靠地融入新型電力系統(tǒng)。
