中国将可再生能源并入电网的大计划

2016-03-09 作者: 费楠茉

©UNIDO, 2014-DG visits UNIDO Solar Energy Center in Lanzhou, China (UNIDO, 2014).

全球最大的可再生能源投资者。最大的风能和太阳能发电装机容量。最快的可再生能源发电安装速率。

全球数据显示中国追逐清洁能源技术的步伐持续加快,整个国家正在推进低碳经济发展计划。 然而,有一个未被提及的领域值得人们注意——将可再生能源并入电网。 2015年,中国有15%弃风率9%的弃光率,这意味着风能和太阳能的生产不得不因为电网无法消纳其发电量而被关闭(相比之下,欧洲的弃风率在1-2%) 这对中国是相当大的挑战, 意味着许多应该取代燃煤发电的清洁能源将被浪费掉。为了解决这个问题,中国能源局(NEA)上个月发布了《关于做好“三北”地区可再生能源消纳工作的通知》来帮助国家处理这个问题。

这一问题在中国北方地区尤其严重,比如吉林、甘肃、新疆、内蒙古都具有得天独厚的风能和太阳能资源,但由于清洁能源无法并入电网导致了非常高的弃风率和弃光率。2015年,吉林,甘肃,和新疆的弃风率分别为32%,39%和32%,这意味着这些省份有三分之一的风能没有被利用。弃光率的情况也并不乐观,数据显示甘肃和新疆的弃光率分别为31%和26%。国家能源局预期通过提高中国电网的灵活性以及寻找这些清洁能源的新用途来解决这一问题。

第一个解决方案是提高电网的灵活性,这是国际公认的可再生能源并网的重要组成部分。国家能源局的公告中表示,在电量来自风能和太阳能等间歇性能源的现代电力系统中,电网应对这种可变性的设计非常重要。为了使得电网能够正常运转,电力供应侧必须与电力需求侧(负载)完美匹配。由于风速或太阳光照强度会有短期波动,打破这种平衡,使得可再生能源对电网运行带来挑战。当这种情况发生时,电网需要其他供电方式来应对这种波动。

这种负荷调节是电网的一种“辅助服务”,国家能源局新的工作计划鼓励通过增加对发电设备的补偿来支持该项工作。此外,能源局正在推广两个相对清洁的技术来提供辅助服务:天然气发电和抽水蓄能电站。这两种技术在中国尚未被充分利用,它们与燃煤发电厂相比可以更加清洁高效地提供调峰服务,但燃煤电厂目前仍是中国的首选。

这些应对措施使得电力公司能够通过调节电力供应来调整能源平衡,但是另外一种解决途径是通过调整能源需求侧来解决。这可以通过需求响应(DR)来实现。需求响应是指电力公司请求参与的电力用户短时间削减能源需求,通常以经济刺激手段作为交换条件。和火力发电相比,需求响应可以提供更加清洁,通常也是更为廉价的调峰辅助服务。NRDC一直致力于推广DR在中国的运用,因为它不仅是一种稳定电网的环保手段,更是一种提高可再生能源并网的方式。然而,中国目前缺少一种需求响应供应商与发电厂竞争提供服务的机制,因此阻碍了DR的发展。

国家能源局新的通知显示了在这方面取得的一些进展。这份在今年二月发布的工作计划提出,要利用市场机制来决定哪些电网服务商可以参与提供调峰辅助服务。这为DR与传统发电厂共同参与市场竞争提供了可能。中国还需要一些时间来完善相关法律法规,目前条例中并没有对于DR及辅助服务的明确定义。能源局的新通知预示着电厂将提供这种辅助服务,但需要更明确的定义和支持来使得灵活的需求侧资源像DR在帮助可再生能源并入电网方面发挥作用。

提高灵活性是帮助电网管理间歇性的可再生能源的重要步骤,但另外一个重要方面是这些能源并网之后的去向问题。为了解决这个问题,国家能源局正在开发中国东北地区的可再生能源使用途径。一个可行方案是利用风能来进行区域大规模供热。像吉林内蒙这样的地区正在探索利用风能发电来为建筑物供暖,特别是在夜间—热力需求量大且风能供应量高的时候。由于这些地区目前都利用煤炭供暖,这样做同时也帮助中国减少空气污染和碳排放。国家能源局公告中还鼓励建立可再生能源的直接购电市场,赋予可再生发电厂向需求方直接售电的权利,并且在如果电网无法消纳的情况下,提供一个额外的出口。

国家能源局正在推动的这两种解决方案——提升电网灵活性和可再生能源开发利用,同时也是NRDC在开展的工作。NRDC中国项目目前正在开发一个项目来检验电动汽车参与到DR项目中的潜力。这个想法是通过协调电网条件下的电动汽车充电使得电力企业提高可再生能源的消纳。电动汽车是可再生能源与电力公司协调的理想选择,有两点原因:首先,电动汽车可以储存大量能源,这意味着当可再生能源有所盈余的时候(比如夜间风能丰富但是能源需求低),它们可以进行充电供日后使用;另外,电动汽车充电时具有一定灵活性,因此需求响应的提供商可以调整他们的充电时间来匹配能源供应的波动。

由于其城市电动汽车保有量增长,NRDC在上海启动了电动汽车、需求响应与可再生资源的试点项目。尽管上海不像中国东北地区那样可再生能源消纳问题严峻,该项目所取得的经验却在可以在全国范围内广泛适用。项目希望能够推广此类试点项目,有效管理电动汽车充电可以帮助中国电力行业实现能源局设定的工作目标,即更加灵活的电网和中国可再生能源的广泛利用。这项工作计划表明中国在可再生能源发展上的工作上将继往开来,更进一步。

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