如何将可再生能源发展加速电力结构转变？
线缆114商城 / 2016-05-04
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由于资源禀赋的特点加上价格优势，煤炭一直是我国主要能源消费，2015年煤炭占中国一次能源消费的64.0%，而美国和欧盟均不到20%。实现我国清洁和可持续发展需要在经济可承受的范围内，尽可能减少煤炭消费，“去煤化”已成为清洁转型的重要方面。
2015年我国的能源结构中煤炭占64.0%、石油占18.1%、天然气占5.9%，其他清洁能源占12%。这里的其他清洁能源主要包括水电(8.5%)、核电(1.4%)、风电(1.6%)、太阳能(0.5%)等。从历史数据分析，石油和水电比例已经趋于稳定。2005年之后石油占比基本稳定在17%至18%；水电2005至2012年间发展很快，占比增长比较迅速，从2005年的5.6%增长到2012年的8.1%，但2012至2015年间占比已稳定在8.1%至8.5%。受制于能源安全和水电资源条件的限制，未来石油和水电所占的比例难有大的提高，应该基本稳定，两者占比之和大致在26.5%。
那么，除水电外，其他清洁能源品种需要多大规模才能满足经济社会所需要的能源供应，同时替代煤炭呢？扣除水电后，目前“去煤化”将起填补作用的是其他仅占9.4%的清洁能源品种，包括天然气、核电、风电、太阳能等，可以说是煤炭与这些清洁能源之间此消彼长的过程。简单匡算，将煤炭替代掉1%，即使能源需求零增长，这些清洁能源也需要增长10%才能满足能源平衡；如果能源需求年增长1%，就要求年均增长20%左右。当然，随着时间推移，清洁能源占比的逐步提升会使实际需要的增速略小于上述匡算的值。
目前煤炭提供了近75%的电力，而清洁能源的主要利用方式就是发电，中国清洁转型将对“十三五”电力结构造成很大影响。根据政府规划，到2020年非化石能源占一次能源的比例将达到15%，在2015年基础上提高3%。在雾霾治理背景下，天然气占比从目前的不到6%提高为2020年的8%，但天然气进入发电的比例应该很小。
假定“十三五”能源需求和电力需求增长接近零，而政府又将强力满足非化石能源占一次能源的比例15%这一规划要求，那么，2020年非化石能源装机量将可能增加到水电3.8亿千瓦、核电5300万千瓦、风电2亿千瓦、太阳能1亿千瓦，另外还有少量的生物质能等。相对于2015年的装机量，核电、风电和太阳能年均增速分别为15.2%、10.8%和18.4%。以目前的增速，这个比例的可能性较高。就是说，在低能源和电力需求背景下，煤电的利用小时将进一步大幅下降，面临产能更加过剩的局面，所以停批缓建的政策还有必要。
“十三五”期间清洁能源增长将导致电力结构中火电(主要是煤电)的占比被进一步压缩，但其影响幅度很大程度上取决于能源电力需求增速。做一个比较合理的假定，如果电力需求增速年均3%，能源平均增长为1%，那么2020年火电发电量占比将下降到67.6%左右，而2015年这一比例为73%。在电力结构中的占比将分别为水电19.5%、核电5.4%、风电5.3%、太阳能2.2%。
如果“十三五”期间的某个点能源电力需求大幅反弹，比如说能源需求增速回到2%，电力需求增速升至5%，这种较高的能源电力需求可能对电力结构造成更大的冲击，但火电发电量在电力结构中的比例下降将大幅减缓，火电发电量绝对量大幅上升，因为清洁能源占比很小，难以应对能源电力的大幅增长。
“十三五”规划纲要要求未来五年中国经济年均增长保持在6.5%以上。中国过去30年一次能源消费量增长和GDP增长的比值(即能源弹性)约为0.6比1，电力为1比1。能源电力弹性会偏离，一般来说经济差时，能源电力弹性较小；经济好或者反弹恢复时，能源电力弹性较大。近两年能源弹性下降很快，一方面有去库存因素的影响，另一方面是由于中国的能源电力消费高度集中于重工业，重工业产量下降对能源电力消费影响很大，但对GDP影响很小。
目前国内清洁能源发展和布局上依然相对粗放，电源、电网和用电负荷不配套的现象较为严重，导致“弃风弃光弃水”和限电的比例较高，不仅影响了投资经济性，也造成资源浪费。加上经济发展放缓，电网企业和地方政府在保障清洁能源电力上网方面的积极性可能受影响，加剧了电力结构转变的难度。
如何解决这一问题？大规模发展风电和太阳能的最大瓶颈是对电网的影响，因为其发电过程具有间歇性和不可预测性。目前主要的市场问题和调峰方式都面临诸多问题，限制了风电和太阳能大规模应用的积极性。风电和太阳能发电侧成本下降明显，电网侧成本将成为风电和太阳能大规模利用的主要限制因素。电池储能技术和分布式电源，可能是解决清洁能源发电不稳定性的最有效方案，所以清洁能源的发展潜力在很大程度上取决于储能技术在量级和成本上的进一步突破。因此，要实现清洁能源发展，有必要将储能设备(特别是电池储能)的技术突破作为一项重点来实施。
另一方面，由于中国清洁能源和市场逆向分布，清洁能源电网配套外送通道建设，开展区域间能源供需协调互补试点，将有利于解决区域窝电而导致的“弃水弃风弃光”问题。但真正解决这个问题，则需要鼓励分布式(微网加储能)发展就地消纳。政策上，需加快完善和实施可再生能源配额制，制定考核体系并通过奖惩等激励措施，为配额制提供制度保障。同时结合绿色证书交易机制，通过行政手段和经济激励，促使相关配额义务主体履行责任。
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