中國(guó)已成為世界上最大的能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，風(fēng)電和太陽(yáng)能裝機(jī)容量均位居世界第一。然而，中國(guó)日益嚴(yán)重的棄風(fēng)棄光問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了可再生能源的開(kāi)發(fā)利用。

 

針對(duì)可再生能源消費(fèi)中存在的問(wèn)題，華北電力大學(xué)的劉吉臻院士團(tuán)隊(duì)分析了制約可再生能源發(fā)電容量的4個(gè)關(guān)鍵性因素：功率平衡、功率調(diào)節(jié)性能、輸電容量和負(fù)荷水平。

 

針對(duì)這些瓶頸，他們提出了7個(gè)解決方案：可再生能源集中分布式發(fā)展、提高火電調(diào)峰靈活性、提高燃?xì)廨啓C(jī)和抽水蓄能比重、建設(shè)輸電渠道和柔性智能電網(wǎng)、發(fā)展需求響應(yīng)和虛擬電廠、采用新能源主動(dòng)支撐和儲(chǔ)能技術(shù)、建立適當(dāng)?shù)恼吆褪袌?chǎng)機(jī)制。

 

地球上化石燃料消耗、環(huán)境污染、氣候變化等問(wèn)題日益突出，清潔高效地利用傳統(tǒng)能源、開(kāi)發(fā)利用新能源、提高電力系統(tǒng)靈活性、發(fā)展智能電力系統(tǒng)，已成為大多數(shù)國(guó)家達(dá)成共識(shí)的應(yīng)對(duì)策略。

 

中國(guó)的電力工業(yè)發(fā)展規(guī)模居世界首位，2018年，裝機(jī)容量達(dá)到1.9×109 kW，發(fā)電總量達(dá)到7×1012 kW·h。數(shù)據(jù)顯示，2018—2019年，中國(guó)非化石燃料（以下簡(jiǎn)稱非化石）能源裝機(jī)容量比例增加了1%，發(fā)電量下降了1.6%，這主要是因?yàn)榛鹆Πl(fā)電廠數(shù)量高于非化石燃料發(fā)電廠數(shù)量。

 

在中國(guó)，兩種主要的可再生能源是風(fēng)能和太陽(yáng)能。中國(guó)的風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展居世界首位。截至2018年年底，風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量分別為1.84 ×108 kW和1.74×108 kW，占總裝機(jī)容量的9.7%和9.2%。風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電量分別為3.658×1011 kW·h和1.769×1011 kW·h，占總發(fā)電量的5.2%和2.5%。從2005年到2018年，中國(guó)風(fēng)電和太陽(yáng)能裝機(jī)容量分別增長(zhǎng)了15倍和1740倍，表明中國(guó)可再生能源的開(kāi)發(fā)建設(shè)已上升到一個(gè)新的水平。

 

近年來(lái)，我國(guó)分布式可再生能源發(fā)展迅速，特別是分布式太陽(yáng)能發(fā)電。截至2018年年底，全國(guó)分布式太陽(yáng)能裝機(jī)容量達(dá)50.61 GW，比2017年增加了20.96 GW，增長(zhǎng)71%。

 

此外，國(guó)務(wù)院在《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020年）》中提出，大力發(fā)展分散風(fēng)電，穩(wěn)步發(fā)展海上風(fēng)電。我國(guó)海上風(fēng)電儲(chǔ)量巨大，深度5 m~50 m，高度70 m，可發(fā)電約5×108 kW，海上風(fēng)電發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。截至2018年年底，海上風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)4.45× 106 kW，在建6.47×106 kW。同時(shí)，中國(guó)在海上風(fēng)力發(fā)電方面世界排名第三，僅次于英國(guó)和德國(guó)。

 

《中國(guó)可再生能源展望2018》顯示，到2035年，中國(guó)的風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量預(yù)計(jì)將達(dá)到1.826×109 kW和1.962×109 kW，分別占預(yù)估總裝機(jī)容量（5.366×109 kW）的34.0%和36.6%，比2018年增加了1.642×109 kW和1.788 ×109 kW。可再生能源的比重正在迅速增長(zhǎng)，將成為我國(guó)未來(lái)的主要能源來(lái)源。

 

然而，電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃（2016—2020年）指出，盡管近幾年中國(guó)棄風(fēng)、棄光和棄水的問(wèn)題有所緩解，但在一些地區(qū)仍然嚴(yán)重。截至2018年年底，我國(guó)棄風(fēng)電量2.77×1010 kW·h，棄光電量5.5×109 kW·h，分別比2016年減少了2.2×1010 kW·h和1.5×109 kW·h。然而，2018年新疆、甘肅、內(nèi)蒙古等地的風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電量下降超過(guò)3×1010 kW·h，占全國(guó)棄風(fēng)和棄光總?cè)萘康?0%以上，說(shuō)明部分地區(qū)棄風(fēng)和棄光問(wèn)題嚴(yán)重。

 

能源供應(yīng)松散是近年來(lái)?xiàng)夛L(fēng)和棄光問(wèn)題的原因之一。但問(wèn)題的根本原因是風(fēng)能和太陽(yáng)能的發(fā)展與現(xiàn)有的電力系統(tǒng)不匹配，技術(shù)不成熟，跨地區(qū)吸收風(fēng)能和太陽(yáng)能困難，需求側(cè)缺乏大規(guī)模吸收風(fēng)能和太陽(yáng)能的能力。因此，解決風(fēng)能和太陽(yáng)能閑置的瓶頸問(wèn)題是能源轉(zhuǎn)型和發(fā)展的關(guān)鍵。此外，由于可再生能源裝機(jī)容量的快速增長(zhǎng)以及未來(lái)可再生能源比重的不斷增加，可再生能源的吸收將面臨更多的問(wèn)題。因此，研究當(dāng)前和未來(lái)我國(guó)可再生能源消費(fèi)的瓶頸和解決方案具有重要意義。

 

針對(duì)風(fēng)電、太陽(yáng)能閑置問(wèn)題日益嚴(yán)重，結(jié)合我國(guó)電力發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢(shì)，華北電力大學(xué)的劉吉臻院士團(tuán)隊(duì)提出了可再生能源高消納的解決方案：

 

（1）以中東部地區(qū)分布式可再生能源開(kāi)發(fā)利用為重點(diǎn)，將可再生能源集中開(kāi)發(fā)與分布式開(kāi)發(fā)相結(jié)合，緩解可再生能源建設(shè)布局與能源負(fù)荷的不匹配；

 

（2）提高火電柔性調(diào)峰能力，開(kāi)展火電柔性改造，發(fā)展智能發(fā)電技術(shù)，適應(yīng)可再生能源發(fā)電的大規(guī)模采用；

 

（3）提高燃?xì)廨啓C(jī)和抽水蓄能供電比例，緩解供電結(jié)構(gòu)矛盾；

 

（4）增加輸電渠道和靈活的智能電網(wǎng)建設(shè)，提高可再生能源的交付；

 

（5）構(gòu)建需求響應(yīng)和虛擬電廠，引導(dǎo)需求側(cè)容量的增長(zhǎng)；

 

（6）研究可再生能源主動(dòng)支持技術(shù)，提高可再生能源發(fā)電并網(wǎng)友好性能和對(duì)電網(wǎng)的主動(dòng)支持能力；

 

（7）建立促進(jìn)高滲透可再生能源消納的政策和市場(chǎng)機(jī)制，完善靈活的交易機(jī)制，消除省際市場(chǎng)壁壘。

 

 

不同國(guó)家供電結(jié)構(gòu)的比較