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风电十年的变化与观念冲击
发布日期: 2017-12-12   阅读:346

“人们往往会高估一年的变化,也往往会低估十年的变化”已经成为一句被广泛认可的、关于事物发展的“程式化事实”(Stylized fact)。用这句话来形容风电行业,乃至整个可再生能源行业,也是恰如其分的。这突出体现在风电等新兴能源与产业过去10年的发展上,以及其对体制、观念与文化上的影响。

来源:微信公众号“能源杂志”ID:energymagazine

毫无疑问的是,风电走过的近10年,是取得巨大成功的10年。但是,眼下的风电产业还存在诸多挑战,例如,难解的弃风限电、补贴的巨大缺口、杯水车薪的绿证、争议颇多的平价上网等等。如何应对这些挑战是风电产业未来十年发展的关键。

站在风电产业发生变局的关键路口上,我们回望过去,展望未来,以十年为期。

2017年10月中旬,国际风能大会暨展览会(CWP2017)在北京召开,这已是这一盛会的第十个年头。笔者有幸参加了主要的论坛与展览环节,也深为过去的10年,我国的风电行业从无到有,从小到大,从弱变强的发展壮大,成为能源行业重大的利益相关者与新生力量,感到无比振奋。

今年上半年,卓尔德(Draworld)中心与几家国内权威的研究与咨询机构合作,在国际绿色和平组织的支持下,发布了《中国风电光伏发电的协同效益》,评估了中国风光发电的能源、环境、经济、社会与产业组织上的综合效益。在此基础上,本文将聚焦在风电光伏的体制与观念的冲击与影响上。

作为文章的起点,笔者将基于参加今年风能大会的几个观察与感受,回顾历史上关于相同与类似结构的问题的看法与讨论。

我们将看到,有些问题仍旧处于旧的体系当中,存在较大的路径依赖;而有些则已经发生了巨大的变化,形成了新的范式(Paradigm)与故事情节(Narrative);有些“好”与“不好”是显而易见的,而有些仍旧是有待发掘与讨论的。这系于一个更加开放、以竞争为基础的能源产业环境的发育,以及基于弥补“市场失灵”为目的的政府规制体系的改善。

▷▷▷风电的发展思路——从集中式极端到导向分散式的进化

分析十一五、十二五和十三五这三个五年可再生能源规划,可以发现很有意思的变化。十一五规划提出:“重点建设30个左右10万千瓦以上的大型风电场和5个百万千瓦级风电基地。充分发挥“三北”(东北、华北、西北)地区风能资源优势,建设大型和特大型风电场”;十二五规划改为了“集中与分散并重,有序推进大型风电基地建设,鼓励分散式风电”;十三五规划则将二者对调,提出“加快开发中东部与南方地区风电,有序建设三倍大型风电基地”。

在此次国际风能大会暨展览会上,与会者则一致性的表达了对于可再生分布式发展的巨大期待,并且“能源基地”的提法几乎消失。国家能源局新能源司梁志鹏副司长提及:“要大力推进分散式风电的发展。我们都知道欧洲风电的发展最早都是以分散式为主。中国走了一条以集中式风电为主率先发展的道路,现在我们(到了)要加快分散式风电发展的时候了。”分散式的发展思路已在大量风电从业者中逐渐形成共识。

应该讲,这是一种巨大的观念变化。而观念的变化,显而易见将影响整个行业的形态与进化。当然,这一进化仍是不彻底的,彻底废除“能源基地”的提法变成了下一步的紧迫任务。

如果说,可再生能源出现之前,“大而美”还是“小而美”更多是一种意识形态。主要的能源工业服务者都在尽量地追求规模、范围与多元化,以取得整体运营的规模效益;那么在可再生能源出现之后,由于可再生能源的出力特点与系统影响,摒弃新建“傻大笨粗”的大容量基荷机组与输电线路已经成为一个灵活有经济效率的系统的必须要求。系统所谓的“基荷”将成为一个过时的概念。基荷需求(也就是稳定的需求)永远是存在的,但是它往往并不需要由基荷电源去满足。而长距离大容量送电面临着利用率不足的问题,成本将大幅上升。

目前,世界所有地区的电力系统,其协调(处理平衡偏差)以及数据管理仍旧是集中式的。新的IT技术(比如区块链)的出现,甚至也使得这部分职能去中心化成为可能。未来Peer to Peer的体系在系统的各个层面(发电、配电、零售等)成为可能,系统有可能变成了彻底的分布式。

▷▷▷关于可再生能源的发展潜力与节奏——一直超预期

对于2020年实现多大规模的风电装机,2007年出台的《可再生能源中长期规划》是这么说的:“到 2010 年,全国风电总装机容量达到 500 万千瓦;到 2020 年,全国风电总装机容量达到 3000 万千瓦。”

到了2011年(彼时风电的并网容量已经接近5000万)编制的十二五规划提出,“累计并网2015年达到1个亿,2020年达到2个亿”。2016年出台的十三五规划,则要“确保2020年风电装机达到2.1亿千瓦以上”。

风能大会的最新统计显示,至2016年底我国风电装机规模已达到1.69亿千瓦。而目前,风电和光伏的年度新增建设指标均在2000万千瓦以上。据此计算,到2020年,风电累计装机将达到2.8亿千瓦,光伏则接近1.64亿千瓦,远远高于“十三五”规划设定的目标。

这样一个业主高度分散的行业,投资的决策权往往分散决策是最合适的,需要的只是及时提供足够但是也不过度的激励。从补贴资源有限的角度,控制总量的方式往往也是合理的,同样需要的是挑选“业主”过程的更加具有竞争性(区别于先到先得,比如招标确定)与开放性。

这种控制总量的方式,将区别于过去规划思路中基于系统平衡约束下的“需求”。可再生能源如果需要限制规模,那也是补贴的限制,而不应该是所谓总体上的“不缺电”的限制。市场保持最大程度的开放与竞争,是有效市场发育的要义。

可再生能源的合适规模在于其最优市场份额,来源于环境约束;而不是“排排坐,吃果果”的系统电量平衡需要。反复猜测中国2030年、2050年需要多少电,进而需要多少可再生能源装机,在公共政策上是无意义的,也办不到的,最好通过不同投资者的分散决策去随着时间进化(Evolution)式,而不是规划(Plan)式的实现。这方面观念的改变无疑也是巨大的。

▷▷▷关于系统中各种电源的竞争——传统“协调”范式仍占据主导地位

“系统最好充足但是一点不浪费,竞争就是一种浪费。”——这是计划经济思维的核心理念。因此,在传统的规划中,“最大需求100,火电80,水电20,正好完美!”这样的基本方法论充斥了各种大大小小的规划。尽管严格的讲,水电与火电的非同时性,需求的波动性,也意味着系统必然存在着不匹配的时候,甚至大部分时候都不足够匹配,从而在总量浪费的情况下面临过剩竞争。

可再生机组与需求的非同时性,必然意味着:a.一些机组仍旧在很大程度上需要去满足尖峰负荷,而其他机组的利用率在减少;b.有些时刻,必然存在装机大幅高于需求的情况,甚至可再生装机就超过总负荷。这个时候必须有相应的竞争机制,去决定过剩机组的市场份额问题。可再生能源出现之后,由于其相比可控电源以及需求更大更频繁的波动性(风电在小时级,光伏的白天黑夜,以及更短的秒与分钟尺度),竞争就更加不可避免了。

到了一定程度,正如风能大会上风能专委会秘书长秦海岩所言,“随着可再生能源的发展,电力系统必须变革,尤其是传统的基荷思维是不对,是阻碍思想上的发展的绊脚石,未来百分之百新能源是可以实现”。

十一五规划提及,“风能资源条件好、电网接入设施完备、电力负荷需求大的地区,进行百万千瓦级风电基地建设”;十二五规划提及,“统筹风能资源分布,电力输送和市场消纳,建立适应风电发展的电力调度与运行体系”;十三五规划提及,“严格开发建设与市场消纳相统筹, 在消纳市场、送出条件有保障的前提下,有序推进大型风电基地建设”。

由于需求存在固有不确定性,所谓消纳市场有保障的要求无论如何是提前做不到的。所谓的“源网协调”往往是一种对面临问题的“跑题式”的描述(Frame),不知道哪个是目标,哪个是条件,是否存在竞争机制去处理大部分的协调问题,而出现了不协调为何没有任何市场的价格信号。这种思维方式,仍旧在能源领域具有很大的市场。

▷▷▷电网的角色——无疑将越来越重要

扩大的电网联网范围,是扩大可再生能源消纳,提高系统灵活性的一个主要选项之一,这已经为众多的研究所证明。

2010年,时任国家电网公司副总经理的舒印彪说:“初步研究表明,到2020年,如果仅考虑各自省内的风电消纳能力,我国可开发的风电规模只有约5200万千瓦;若通过跨区跨省的电网互联,全国风电开发规模可增加近一倍,超过1亿千瓦。”此时,还是用固定的电网条件去框定风电规模的范式,即“2020年电网最多接纳1亿千瓦风电”。

到了2014年,电网公司通过大量的分析研究,证明“风电、太阳能发电等清洁可再生能源,将最有可能成为今后相当长时期支撑全人类能源需求的主力清洁能源”。

而到2017年,舒印彪先生再次表示:公司范围内累计的并网风电、光伏发电装机分别达到1.3亿和0.7亿千瓦,是全球新能源并网规模最大的电网。期待与各国能源企业强强联手,推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求。

可以看出,能源领域的重大利益相关者在过去几年展现出了快速的发展进化,以及强大的电力系统平衡能力。尽管风能大会对电网的角色,相比风电本身的设备技术经济进展、可再生支持政策、投资与融资的讨论并不多,但是无疑,电网在未来的角色将愈加重要与关键。

▷▷▷总结

与国外的发展经验类似,在笔者看来,最终驱动我国能源转型的,不是那些大而不当、存在基本方法论问题与价值观缺失的宏大的产业与能源规划,而是每一个人每一天的具体动作:安装一块太阳能电池板,购买一个风电绿证,买一个电动汽车,或者小型储能设备。

在每个人的具体动作还无法形成有效的宏观合力的当下,政府的“开放市场、破除垄断、维护公平竞争”的努力将是不可或缺的。每个人都可能成为能源供应商,而作为基础设施的电网的角色将愈加重要。

风电走过的近10年,是取得巨大成功的10年。未来10年乃至更长时间,风电依然面临着2030年非化石能源20%份额的国际承诺与国内目标。我们期待中国的风电与可再生行业在“数字化、信息化、互联网”的道路上创造新的辉煌。