彭躍輝

（華北電力大學(xué) 新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102206）

在雙碳目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下我國(guó)能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變。在能源供給側(cè)，大力發(fā)展以風(fēng)光為代表的新能源將成為未來(lái)能源電力的發(fā)展趨勢(shì)；在能源消費(fèi)側(cè)，我國(guó)將實(shí)現(xiàn)“清潔”和“電能”替代。預(yù)計(jì)到2060年，清潔能源在我國(guó)能源消費(fèi)中的占比將由目前的16%提升為超過(guò)80%[1]，清潔能源將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石能源成為主要的能源消費(fèi)形式。 隨著能源電力加速向清潔低碳轉(zhuǎn)型，我國(guó)能源轉(zhuǎn)型將面臨以下三方面“不匹配”的難題：（1）新能源生產(chǎn)側(cè)資源稟賦與能源消費(fèi)側(cè)分布的不匹配，造成了凈負(fù)荷曲線特性的差異，系統(tǒng)需要有容量充裕性以滿足能源消費(fèi)側(cè)日益增長(zhǎng)的電力需求；（2）新能源生產(chǎn)側(cè)的波動(dòng)性與能源消費(fèi)側(cè)用戶負(fù)荷特征的不匹配，系統(tǒng)需要有足夠的調(diào)節(jié)能力以保障電力實(shí)時(shí)供需平衡；（3）新能源電源建設(shè)與電網(wǎng)規(guī)劃的不匹配，風(fēng)光資源稟賦與負(fù)荷中心的不匹配，系統(tǒng)需要有足夠的外送能力以保障新能源的高效利用。綜上所述，如何解決上述新能源發(fā)展所導(dǎo)致的“不匹配問(wèn)題”，提升新能源消納能力，促進(jìn)電力系統(tǒng)的低碳高效運(yùn)行將是一個(gè)長(zhǎng)期的課題，也是推動(dòng)我國(guó)能源高效轉(zhuǎn)型的重要舉措。

從國(guó)家能源局近期公布的數(shù)據(jù)來(lái)看，2022年上半年我國(guó)風(fēng)電和光伏并網(wǎng)消納的比例分別高達(dá)95.8%和97.7%。但需要注意的是，在新能源滲透率較高的省份新能源棄電情況依然非常嚴(yán)峻，其中蒙西地區(qū)棄風(fēng)率和青海的棄光率均超過(guò)10%[2]。不僅如此，可以預(yù)見(jiàn)的是“十四五”期間新能源增長(zhǎng)動(dòng)力依然強(qiáng)勁，預(yù)計(jì)到2025年新能源裝機(jī)較2021年將翻一番以上[3]。隨著新能源裝機(jī)占比越來(lái)越高，如何轉(zhuǎn)變發(fā)展觀念是我國(guó)新能源高質(zhì)量發(fā)展面臨的難題之一。當(dāng)前，新能源利用率水平已經(jīng)成為約束新能源發(fā)展的重要指標(biāo)，各省迥然不同的電源結(jié)構(gòu)、負(fù)荷特性和調(diào)節(jié)能力若一味以新能源全額消納或較高的新能源利用率水平為目標(biāo)，勢(shì)必將付出高昂的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。特別是在電力市場(chǎng)化改革的大背景下，這樣的做法不僅缺乏經(jīng)濟(jì)性，也不利于電力系統(tǒng)資源優(yōu)化配置和安全穩(wěn)定運(yùn)行。在此背景下，有學(xué)者提出新能源“經(jīng)濟(jì)棄電”的概念，強(qiáng)調(diào)在一定限度內(nèi)允許新能源主動(dòng)棄電，即通過(guò)對(duì)比新能源消納所產(chǎn)生的效益和成本，量化分析得出不同地區(qū)新能源利用率最優(yōu)水平，避免某些尖峰時(shí)刻新能源消納所帶來(lái)的高昂成本。在此基礎(chǔ)上可進(jìn)一步確定該地區(qū)新能源最合理的利用率水平以及相應(yīng)的新增規(guī)模和關(guān)鍵影響因素，從而推動(dòng)新能源高質(zhì)量發(fā)展，保障新型電力系統(tǒng)的低碳安全運(yùn)行。

針對(duì)如何提高系統(tǒng)新能源消納能力的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要從不同靈活性措施對(duì)新能源消納的促進(jìn)作用和不同靈活性資源的優(yōu)化規(guī)劃方法等方面展開(kāi)研究。張富強(qiáng)等[4]采用精細(xì)化小時(shí)級(jí)的時(shí)序生產(chǎn)模擬模型量化評(píng)估了火電靈活性改造，需求側(cè)響應(yīng)等提升風(fēng)電消納水平的系統(tǒng)靈活性措施經(jīng)濟(jì)性；楊策等[5]提出了電力系統(tǒng)容量分布概率模型，并在基礎(chǔ)上考慮新能源合理?xiàng)夒姷南到y(tǒng)靈活性評(píng)價(jià)方法；程瑜等[6]針對(duì)新能源匯集外送場(chǎng)景，提出了面向新能源消納的靈活性資源與電網(wǎng)協(xié)同規(guī)劃方法，其中采用了風(fēng)電度量指標(biāo)以量化新能源外送不確定性對(duì)規(guī)劃方案的影響。整體來(lái)看，現(xiàn)有的研究更多關(guān)注于如何通過(guò)不同的技術(shù)手段提升新能源利用率以及在不同新能源滲透率下靈活性資源的優(yōu)化配置策略，而未有從系統(tǒng)層面權(quán)衡如何確定新能源的合理利用率，從而保證能源轉(zhuǎn)型的經(jīng)濟(jì)性。

為此，本文圍繞雙碳目標(biāo)下新能源合理利用率形勢(shì)分析及政策建議，討論了雙碳目標(biāo)下新能源合理利用率的概念和特征，從系統(tǒng)層面梳理當(dāng)前我國(guó)能源轉(zhuǎn)型中制約新能源消納的關(guān)鍵影響要素；同時(shí)考慮我國(guó)當(dāng)前電力市場(chǎng)化改革，針對(duì)性提出雙碳目標(biāo)下新能源合理利用率形勢(shì)分析及政策建議，以期為我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)健康、有序發(fā)展提供科學(xué)參考。

一、新能源合理利用率的概念和特征

早在2011年，已有研究指出，“合理?xiàng)売谩蹦軌虮苊飧叻鍟r(shí)刻的超額成本，此后在新能源高度發(fā)展的近十年，新能源合理利用率的概念和特征被國(guó)內(nèi)外專家逐漸明確。德國(guó)指出如果保障本國(guó)新能源整體被消納的話，海上風(fēng)電所需的成本將會(huì)提升30%[7]；美國(guó)加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（CAISO）將經(jīng)濟(jì)棄電作為一大類棄電方式單獨(dú)提及，保證了“經(jīng)濟(jì)棄電”和阻塞棄電、調(diào)峰棄電相同的重要地位，同時(shí)不再作為電網(wǎng)規(guī)劃的約束條件；我國(guó)國(guó)家能源局電力司曾表示：“從整個(gè)能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的角度，結(jié)合電力系統(tǒng)自身的特性，清潔能源消納存在一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的利用率范圍，片面追求完全消納，將極大提高系統(tǒng)的備用成本，限制電力系統(tǒng)可承載的新能源規(guī)模，反而制約了新能源發(fā)展[8]。”

新能源合理利用率強(qiáng)調(diào)新能源高質(zhì)量發(fā)展，即不再一味地追求新能源利用率的高完成指標(biāo)，追求新能源發(fā)展的精細(xì)化，保證每臺(tái)新能源機(jī)組的新能源發(fā)電都是考慮放棄大規(guī)模提升系統(tǒng)成本下合理進(jìn)行。當(dāng)前正處于“十四五”規(guī)劃關(guān)鍵階段，新能源利用率發(fā)展的方向與目標(biāo)將影響電力系統(tǒng)整體發(fā)展。若“十四五”繼續(xù)維持國(guó)家電網(wǎng)設(shè)置的95%利用率目標(biāo)[9]，則需要研究電力系統(tǒng)可接納的新能源規(guī)模和對(duì)應(yīng)消納措施的經(jīng)濟(jì)性，否則會(huì)付出大量經(jīng)濟(jì)代價(jià)。若“十四五”可適當(dāng)放寬利用率目標(biāo)約束，需研究不同利用率下全社會(huì)電力供應(yīng)成本變化趨勢(shì)，評(píng)估各地區(qū)最合理利用率水平，從而推動(dòng)新能源高質(zhì)量發(fā)展。新能源合理利用率與新能源電量滲透率相關(guān)，各省應(yīng)因地制宜設(shè)定利用率管控目標(biāo)。新能源電量滲透率較高、靈活資源和斷面受限地區(qū)可適當(dāng)放寬要求。

目前認(rèn)可度較高的一種說(shuō)法是，將新能源合理利用率定義為使全社會(huì)電力供應(yīng)成本最低的新能源利用率水平。根據(jù)分析得知，新能源的發(fā)展規(guī)模將隨新能源利用率的控制目標(biāo)降低而逐漸增加，電力供應(yīng)成本將會(huì)按照利用率的降低呈現(xiàn)先下降再上升的變化規(guī)律，變化曲線的下降極點(diǎn)對(duì)應(yīng)的新能源利用率就是經(jīng)濟(jì)型最優(yōu)、電力供應(yīng)成本最小的新能源合理利用率。

二、新能源合理利用率的提升方法

如前所述，新能源合理利用率強(qiáng)調(diào)在系統(tǒng)的機(jī)組發(fā)展規(guī)劃下選擇合適的提升方法后使全社會(huì)電力供應(yīng)成本最低的新能源利用率水平。根據(jù)目前新能源發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，新能源利用率的提升在電力系統(tǒng)的電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和儲(chǔ)能側(cè)均有一定的提升方法。在電源側(cè)，選擇對(duì)存量煤電進(jìn)行靈活性改造，通過(guò)增加傳統(tǒng)機(jī)組的靈活性使新能源機(jī)組有一定的消納空間，促使新能源消納；在電網(wǎng)側(cè)，設(shè)置新能源電量跨省跨區(qū)域轉(zhuǎn)移通道，打破省份之間的電力壁壘，將新能源發(fā)電量從較為豐富的區(qū)域轉(zhuǎn)移至負(fù)荷需求大的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)新能源空間上的轉(zhuǎn)移利用；在儲(chǔ)能側(cè)，建設(shè)能量存儲(chǔ)設(shè)備，將發(fā)電充裕時(shí)段的新能源電量存儲(chǔ)起來(lái)，在負(fù)荷高峰時(shí)段進(jìn)行釋放利用，實(shí)現(xiàn)新能源時(shí)間上的轉(zhuǎn)移利用。

在“雙碳”目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下，未來(lái)一方面要大力開(kāi)發(fā)新能源，實(shí)現(xiàn)新型電力系統(tǒng)的低碳運(yùn)行，另一方面，系統(tǒng)需要有足夠的調(diào)節(jié)性資源，保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。隨著新能源對(duì)傳統(tǒng)煤電機(jī)組的進(jìn)一步替代，如何引導(dǎo)新能源的高效利用已成為我國(guó)能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)實(shí)現(xiàn)和保障電力系統(tǒng)低碳安全運(yùn)行的關(guān)鍵所在。受限于電力系統(tǒng)的運(yùn)行特性，系統(tǒng)需要維持任一時(shí)空交叉點(diǎn)的電力供需平衡，在以煤電為主的電力系統(tǒng)中具有足夠調(diào)節(jié)能力，傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組能夠很好的匹配負(fù)荷出力。與安全、穩(wěn)定和可控制的煤炭發(fā)電系統(tǒng)相比，高比例新能源發(fā)電系統(tǒng)具有強(qiáng)大的波動(dòng)性和隨機(jī)性[10]。因此，高比例的新能源可能無(wú)法保證電源的安全性和穩(wěn)定性，當(dāng)用電負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，新能源發(fā)電幾乎不可能及時(shí)可靠地跟上負(fù)荷變化，導(dǎo)致系統(tǒng)電力供應(yīng)與電量需求出現(xiàn)分化。

隨著新能源比例的不斷提高，電力供需平衡將逐步呈現(xiàn)以下幾方面“不匹配”難題。第一，新能源能量密度低、穩(wěn)定性差，其發(fā)電具有波動(dòng)性、間歇性和反向調(diào)峰的特點(diǎn)。也就是說(shuō)，當(dāng)系統(tǒng)需要電力時(shí)，新能源發(fā)電出力水平偏低，而當(dāng)系統(tǒng)需要減少發(fā)電量時(shí)，又往往是大量新能源發(fā)電的時(shí)期，這使系統(tǒng)調(diào)峰矛盾更加嚴(yán)重，即所謂的“棄電”時(shí)段[11]。第二，我國(guó)電力資源和需求分布不平衡，電力供需也存在局部不平衡。我國(guó)能源資源的分布與需求之間存在逆向分布和結(jié)構(gòu)性矛盾。東部沿海地區(qū)的電力需求量很大，但新能源資源相對(duì)稀缺。新能源發(fā)電富裕區(qū)域?qū)﹄娏Φ男枨筝^小，但新能源資源相對(duì)豐富。從地理上看，華南和華東地區(qū)是中國(guó)電力需求最強(qiáng)的地區(qū)，但其電力資源相當(dāng)稀缺，而西北等多個(gè)省份面臨輸電困難，從而造成“東部缺電、西部窩電”的問(wèn)題[12]。第三，我國(guó)新能源出力仍存在季節(jié)性出力不平衡的問(wèn)題，我國(guó)夏季用電高位運(yùn)行，其他季節(jié)較為平穩(wěn)。這是因?yàn)槿驓夂蛘w變暖導(dǎo)致的，新能源出力的不穩(wěn)定不能滿足夏季負(fù)荷的高要求。

因此，新能源合理利用提升方法的本質(zhì)在于以下兩點(diǎn)：1）解決新能源高比例接入所帶來(lái)的供需不匹配問(wèn)題，也就是說(shuō)供需平衡，即凈負(fù)荷曲線的平衡；2）解決新能源對(duì)傳統(tǒng)煤電機(jī)組替代下所導(dǎo)致的輔助服務(wù)需求增加，系統(tǒng)靈活性資源需求大幅度增加，據(jù)測(cè)算，未來(lái)十年全球儲(chǔ)能需求將增長(zhǎng)近9倍。本文所考慮的新能源的合理利用方法主要圍繞著保證供需平衡和系統(tǒng)的安全穩(wěn)定需求而展開(kāi)，分為存量煤電靈活性改造、能量存儲(chǔ)設(shè)備、新能源外送轉(zhuǎn)移通道、提供輔助服務(wù)資源的充裕性四個(gè)主要方法。

（一） 存量煤電靈活性改造

新能源機(jī)組僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)煤電機(jī)組的電量替代，而無(wú)法完成容量側(cè)面的替代。隨著以太陽(yáng)能和風(fēng)能為代表的間歇性新能源發(fā)電比例的逐步提高，以及其運(yùn)行模式的多樣化和分散性，未來(lái)對(duì)新能源系統(tǒng)靈活性的需求將急劇增加。在大規(guī)模儲(chǔ)能未成熟發(fā)展的新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型期，煤電機(jī)組的靈活性將成為增加系統(tǒng)靈活性的關(guān)鍵。

國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局2021年下發(fā)《關(guān)于開(kāi)展全國(guó)煤電機(jī)組改造升級(jí)的通知》（下稱《通知》），要求進(jìn)一步提升煤電機(jī)組清潔高效靈活性水平，促進(jìn)電力行業(yè)清潔低碳轉(zhuǎn)型，助力全國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)[13]?！锻ㄖ诽岢?，存量煤電機(jī)組靈活性改造應(yīng)改盡改，“十四五”期間完成2億千瓦，增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力3000—4000萬(wàn)千瓦，促進(jìn)清潔能源消納。“十四五”期間，實(shí)現(xiàn)煤電機(jī)組靈活制造規(guī)模1.5億千瓦。嚴(yán)格控制新增煤電項(xiàng)目，新建機(jī)組煤耗標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，有序淘汰煤電落后產(chǎn)能，加快現(xiàn)役機(jī)組節(jié)能升級(jí)和靈活性改造，積極推進(jìn)供熱改造，推動(dòng)煤電向基礎(chǔ)保障性和系統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源并重轉(zhuǎn)型。嚴(yán)控跨區(qū)外送可再生能源電力配套煤電規(guī)模，新建通道可再生能源電量比例原則上不低于50%。

煤電靈活性改造是由電力系統(tǒng)面臨的新形勢(shì)、新挑戰(zhàn)決定的。通過(guò)增加傳統(tǒng)機(jī)組的靈活性降低煤電機(jī)組的出力下限，使新能源機(jī)組有一定的消納空間來(lái)進(jìn)行新能源的合理消納。煤電機(jī)組正逐步由提供電力、電量的主體性電源，向提供可靠電力、調(diào)峰調(diào)頻能力的基礎(chǔ)性電源轉(zhuǎn)變。降碳目標(biāo)下，大規(guī)模風(fēng)電、光伏發(fā)電并網(wǎng)，電力系統(tǒng)調(diào)峰壓力與日俱增，但國(guó)內(nèi)靈活調(diào)節(jié)電源不足3%，電力系統(tǒng)的靈活性不足成為新能源消納的現(xiàn)實(shí)難題。將煤電靈活性改造與其他靈活性提升方法進(jìn)行技術(shù)結(jié)合，協(xié)同發(fā)展從而實(shí)現(xiàn)煤電機(jī)組的轉(zhuǎn)型。

（二） 能量存儲(chǔ)設(shè)備

為了保證新型電力系統(tǒng)時(shí)間尺度上的靈活性，將能量存儲(chǔ)設(shè)備貫穿電力系統(tǒng)全環(huán)節(jié)，將電力系統(tǒng)點(diǎn)平衡擴(kuò)展為面平衡，彌補(bǔ)新能源發(fā)電在時(shí)間上的反調(diào)峰特性。相較傳統(tǒng)電源調(diào)節(jié)手段，能量存儲(chǔ)設(shè)備技術(shù)的比較優(yōu)勢(shì)明顯，能更為有效地滿足因新能源大規(guī)模接入和用能方式升級(jí)帶來(lái)的系統(tǒng)平衡新需求，促進(jìn)新能源的合理利用[14]。

靈活的電力系統(tǒng)應(yīng)在所有時(shí)間尺度上經(jīng)濟(jì)、高效、可靠。主要包括如下特征：滿足峰值負(fù)荷和峰值凈負(fù)荷，避免負(fù)荷損失；始終保持供需平衡，確保提供足夠的出力調(diào)節(jié)能力、快速啟動(dòng)能力以及在低凈負(fù)荷下運(yùn)行的能力；具有足夠的存儲(chǔ)容量以平衡高VRE發(fā)電時(shí)段和高需求但低VRE發(fā)電的時(shí)段；整合發(fā)電以調(diào)整需求應(yīng)對(duì)供應(yīng)短缺或電力過(guò)剩的時(shí)段；通過(guò)始終保持足夠的儲(chǔ)備供應(yīng)，以減輕電力系統(tǒng)失穩(wěn)；在精心設(shè)計(jì)的市場(chǎng)下運(yùn)營(yíng)，其靈活性不受市場(chǎng)不足的影響。

滿足電力系統(tǒng)時(shí)間尺度上的靈活性，發(fā)展能量存儲(chǔ)設(shè)備不可或缺。傳統(tǒng)煤電機(jī)組往往建設(shè)周期長(zhǎng)、站址資源受限，進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)時(shí)存在延遲和偏差，在負(fù)荷低谷調(diào)峰時(shí)只能壓低技術(shù)出力、不具備“填谷”能力，為適應(yīng)大規(guī)模新能源接入，需讓出電量空間為新能源調(diào)峰做準(zhǔn)備，導(dǎo)致煤電機(jī)組利用率下降、爬坡啟停頻繁，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備壽命降低。相較而言，新型的能量存儲(chǔ)設(shè)備建設(shè)周期短，布置靈活，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)控制和穩(wěn)定輸出，調(diào)節(jié)響應(yīng)時(shí)間短，充電和放電過(guò)程可分別表現(xiàn)為負(fù)荷和電源，同時(shí)具備“頂峰”和“填谷”能力，很好的彌補(bǔ)了新能源出力不穩(wěn)定的問(wèn)題。當(dāng)電網(wǎng)中分布式能源的總出力大于負(fù)荷需求時(shí)，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)可以對(duì)富余的能量進(jìn)行儲(chǔ)存，避免能量的浪費(fèi)；當(dāng)中分布式能源的總出力小于負(fù)荷需求時(shí)，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)可將儲(chǔ)存的能量釋放出來(lái)，消除或改善能量短缺的狀況，提高微電網(wǎng)的供電能力，起到系統(tǒng)調(diào)峰的作用。新能源在不斷的存儲(chǔ)和釋放階段被合理消納，提升了合理利用率。

（三） 外送通道

我國(guó)地域廣闊，不同區(qū)域資源稟賦具有明顯差異，風(fēng)、光等新能源資源有著明顯的不平衡現(xiàn)象，超過(guò)80%的新能源資源分布在我國(guó)的西北地區(qū)，而近70%的電力負(fù)荷集中在東部沿海區(qū)域。電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)的中心在空間上具有很大的跨度。西北地區(qū)的新能源出力受限于輸送水平，無(wú)法大規(guī)模輸送至負(fù)荷中心。發(fā)展轉(zhuǎn)移通道核心技術(shù)，穩(wěn)步提升輸電通道輸送可再生能源電量比重，確保電源基地送電可持續(xù)性。統(tǒng)籌優(yōu)化近期開(kāi)發(fā)外送轉(zhuǎn)移通道，提升外送通道能力，是提升新能源合理利用的手段之一。

“十四五”期間，國(guó)家電網(wǎng)已建跨區(qū)輸電通道逐步實(shí)現(xiàn)滿送，提升輸電能力3527萬(wàn)千瓦。預(yù)計(jì)到2025年，跨省跨區(qū)輸電能力達(dá)到3.0億千瓦，輸送清潔能源占比達(dá)到50%。2030年，跨省跨區(qū)輸電能力將提升到3.5億千瓦。隨著跨省區(qū)輸電通道建設(shè)的全面提速，產(chǎn)業(yè)鏈公司將迎來(lái)機(jī)遇。在跨省跨區(qū)輸電通道建設(shè)方面，結(jié)合“十四五”電力發(fā)展規(guī)劃的編制工作，積極支持依托存量輸電通道配套建設(shè)水電、風(fēng)電、光伏基地，進(jìn)一步提升輸電通道輸送效率，促進(jìn)可再生由資源富集地區(qū)向負(fù)荷中心輸送及消納。同時(shí)，結(jié)合送受端資源稟賦和電力供需形勢(shì)，在“十四五”新規(guī)劃建設(shè)跨省跨區(qū)輸電通道，支持可再生發(fā)展。

跨省特高壓送出通道投資規(guī)模大、建設(shè)周期較長(zhǎng)，目前我國(guó)已建成特高壓通道21條，然而，其中新能源可用通道僅8條。建設(shè)新能源外送轉(zhuǎn)移通道是“十四五”期間各個(gè)區(qū)域互聯(lián)的必要措施，將西北地區(qū)充足的新能源發(fā)電量經(jīng)輸送到東部沿海地區(qū)的高負(fù)荷需求地區(qū)，既滿足了高負(fù)荷需求，也可以將發(fā)電剩余的新能源消納，從而提升新能源的合理利用水平。

（四） 提供輔助服務(wù)資源的充裕性

電力輔助服務(wù)是保證發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)和用戶在正常生產(chǎn)、輸送和使用電力的同時(shí)，為維持電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行而提供的服務(wù)。以前輔助服務(wù)主要由發(fā)電機(jī)組提供，隨著可再生能源并網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)慣量降低，缺乏時(shí)段耦合靈活調(diào)節(jié)能力，對(duì)輔助服務(wù)的需求也急劇增加，保證輔助服務(wù)資源的充裕性可以確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定并且使新能源機(jī)組獲得一定的收益。

首先輔助服務(wù)資源可以參與電網(wǎng)系統(tǒng)級(jí)調(diào)峰，實(shí)現(xiàn)共享。省間電力調(diào)峰互濟(jì)將有效解決新能源消納壓力，我國(guó)電力跨省調(diào)峰支援響應(yīng)能力將得到進(jìn)一步提升。各地區(qū)之間啟動(dòng)一體化電力調(diào)峰輔助服務(wù)有利于兩地資源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，保障兩地電力供應(yīng)，拓展清潔能源消納空間。

其次，輔助服務(wù)資源可以參與電力系統(tǒng)快速調(diào)頻。高比例新能源并網(wǎng)將導(dǎo)致系統(tǒng)頻率的波動(dòng)更加劇烈，輔助服務(wù)資源的快速響應(yīng)特性滿足了快速調(diào)頻的需要，對(duì)于建立調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的地區(qū)，新能源與輔助服務(wù)資源聯(lián)合調(diào)頻也將成為增加收益的重要渠道。

再次，輔助服務(wù)資源可以參與現(xiàn)貨市場(chǎng)。目前我國(guó)八個(gè)現(xiàn)貨試點(diǎn)省份已經(jīng)全部進(jìn)入試運(yùn)行，隨著現(xiàn)貨市場(chǎng)的成熟運(yùn)行，電力電量的商品屬性逐步體現(xiàn)，新能源發(fā)電邊際成本為零，與輔助服務(wù)資源進(jìn)行匹配可根據(jù)價(jià)格信號(hào)靈活充放電獲取更高的電量收益，新能源的消納成本被合理疏導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)新能源的合理利用。

三、制約新能源消納能力提升的關(guān)鍵要素

（一） 現(xiàn)有的新能源支撐政策難以反應(yīng)區(qū)域差異性

當(dāng)前的新能源支撐政策主要可分為兩大類，如表1所示，其核心思想均為通過(guò)市場(chǎng)交易的方式或保障性收購(gòu)的政策以補(bǔ)償新能源的環(huán)境價(jià)值，從而起到激勵(lì)新能源投資的目的。

表1 典型新能源支撐政策

盡管上述的激勵(lì)機(jī)制在一定時(shí)期內(nèi)能夠解決新能源較高投資成本的問(wèn)題，促進(jìn)新能源裝機(jī)容量的快速增長(zhǎng)，但從系統(tǒng)安全運(yùn)行的角度看，無(wú)論是采用優(yōu)化調(diào)度的方式，或是基于發(fā)電/裝機(jī)容量的補(bǔ)貼機(jī)制，都忽略不同地區(qū)新能源本身投資價(jià)值的差異性，受限于不同地區(qū)電源結(jié)構(gòu)、負(fù)荷特性、靈活性資源充裕性等外部性條件的差異性，不同地區(qū)消納新能源的難易程度本身是不同的，一味地以新能源裝機(jī)容量增長(zhǎng)為目標(biāo)將導(dǎo)致額外的公共成本和資源配置效率的降低。在部分新能源政策實(shí)施中，政策制定者在一定程度上考慮了不同地區(qū)資源稟賦的差異性，例如將我們劃分為多個(gè)風(fēng)光資源區(qū)，不同資源區(qū)采用差異性的上網(wǎng)電價(jià)，但整體來(lái)看，這些激勵(lì)政策的核心仍然在于更多的風(fēng)光裝機(jī)容量和更多的風(fēng)光出力，而忽略了電力系統(tǒng)消納這些風(fēng)光所付出的成本。

從系統(tǒng)低碳運(yùn)行的角度看，電力系統(tǒng)碳減排的本質(zhì)在于新能源對(duì)不同碳排放強(qiáng)度傳統(tǒng)機(jī)組的替代，而不同地區(qū)電力系統(tǒng)碳排放特性不同，例如一些地區(qū)的新能源資源恰好在邊際機(jī)組碳強(qiáng)度較高時(shí)刻較為充沛，那么這些地區(qū)的新能源的碳減排能力就較強(qiáng)。這一特點(diǎn)也造成了單位新能源發(fā)電在不同地區(qū)的協(xié)同減排能力存在著巨大差異，即在不同地區(qū)同樣規(guī)模的新能源投資會(huì)產(chǎn)生完全不同的碳減排效果。而當(dāng)前的新能源支撐政策大多僅關(guān)注于其環(huán)境價(jià)值，而忽略了區(qū)域本身的異質(zhì)性，特別消納新能源的難易程度和其對(duì)應(yīng)的碳減排潛力。

（二） 靈活性資源缺乏有效的成本疏導(dǎo)機(jī)制

新能源對(duì)傳統(tǒng)煤電的替代只實(shí)現(xiàn)了電量的替代，為應(yīng)對(duì)新能源的隨機(jī)波動(dòng)性，電力系統(tǒng)消納新能源需要付出大量的額外成本配置充足的調(diào)節(jié)資源，不僅如此，一直以來(lái)同步發(fā)電機(jī)為主的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量供應(yīng)充足，此時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可認(rèn)為是同步發(fā)電機(jī)保障電力供需平衡時(shí)所提供的“附屬品”。隨著新能源比例的持續(xù)提高，這些新能源發(fā)電不具有慣性或僅有弱慣性，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也將逐步成為稀缺資源。新能源產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展一方面要補(bǔ)償新能源碳減排特性的正外部性價(jià)值，更重要的是需要揭示靈活性資源的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)靈活性資源成本的合理疏導(dǎo)。

然而就目前來(lái)看，我國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)正處于建設(shè)初期，僅統(tǒng)籌了電力電量平衡，輔助服務(wù)市場(chǎng)的不完善使得儲(chǔ)能等靈活性資源保障沒(méi)有得到回報(bào)，長(zhǎng)期成本難以得到有效補(bǔ)償，未來(lái)隨著可再生能源比例的進(jìn)一步提高，系統(tǒng)靈活性資源不足的問(wèn)題將凸顯，最終，靈活性資源成本疏導(dǎo)機(jī)制的缺失終將會(huì)影響新能源的消納，進(jìn)而影響新型電力系統(tǒng)的低碳安全運(yùn)行。

（三） 跨區(qū)市場(chǎng)機(jī)制建設(shè)不足

跨區(qū)市場(chǎng)機(jī)制的核心在于實(shí)現(xiàn)資源在更大空間范圍內(nèi)的優(yōu)化配置，從而保障新型電力系統(tǒng)的低碳安全運(yùn)行。特別是隨著新能源比例的進(jìn)一步提高，我們新能源資源與負(fù)荷中心的逆向分布特性將進(jìn)一步彰顯跨區(qū)市場(chǎng)機(jī)制建設(shè)的重要意義。2022年1月，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局發(fā)布了《關(guān)于加快建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》（發(fā)改體改〔2022〕118號(hào)），旨在優(yōu)化電力市場(chǎng)總體設(shè)計(jì)，逐步建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系。

但就目前來(lái)看，一直以來(lái)我們電力市場(chǎng)化改革以省為實(shí)體，不同省區(qū)市場(chǎng)規(guī)則與制度存在差異性，跨省跨區(qū)交易存在貿(mào)易壁壘，當(dāng)前的跨區(qū)交易主要扔停留在解決余缺的層面上，出于對(duì)本地企業(yè)的保護(hù)，各省區(qū)參與跨省跨區(qū)交易積極性不高，從價(jià)值分配的角度來(lái)看，當(dāng)前的跨區(qū)交易所涉及的上網(wǎng)電價(jià)，輸配電網(wǎng)等價(jià)格均由政府核定，新能源跨區(qū)傳輸所帶來(lái)的碳減排效益未能得到保障。與此同時(shí)，當(dāng)前的跨區(qū)市場(chǎng)機(jī)制未來(lái)有效計(jì)及送受端電力供需形勢(shì)動(dòng)態(tài)變化特性，缺乏有效的信息互通和協(xié)調(diào)將導(dǎo)致交易電價(jià)“倒掛”的現(xiàn)象，部分跨區(qū)交易中存在送端省份以較低的電價(jià)保障受端省份的用電經(jīng)濟(jì)性，但在省內(nèi)交易中采用抬高報(bào)價(jià)的策略以彌補(bǔ)自身的收益水平，這種送受端電價(jià)的“倒掛”現(xiàn)象是違背跨區(qū)市場(chǎng)機(jī)制建設(shè)的初衷的。

四、 新能源產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展的政策建議

（一） 建立反映新能源投資價(jià)值時(shí)空差異性的激勵(lì)機(jī)制

未來(lái)應(yīng)充分考慮不同地區(qū)資源稟賦，用電特性，外送能力，市場(chǎng)化進(jìn)程等方面的差異性，逐步建立反映新能源投資價(jià)值時(shí)空差異性的激勵(lì)機(jī)制或招投標(biāo)制度，從而實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配置。目前的新能源支撐政策大多是源于“總量控制”層面的粗放式激勵(lì)，隨著新能源占比的不斷提高，此類政策將不可避免的導(dǎo)致價(jià)值扭曲和激勵(lì)失效等問(wèn)題。在當(dāng)前可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重的基礎(chǔ)上，未來(lái)可進(jìn)一步細(xì)化不同地區(qū)新能源投資價(jià)值的量化方法，以充分反映新能源所帶來(lái)的環(huán)境正外部性和相應(yīng)需要付出的系統(tǒng)調(diào)節(jié)成本。

（二） 煤電與新能源融合發(fā)展

目前我國(guó)煤電的裝機(jī)和容量占比超過(guò)50%，協(xié)同煤電與新能源的運(yùn)行特性，實(shí)現(xiàn)兩者的融合發(fā)展是保障未來(lái)新能源電力系統(tǒng)低碳安全運(yùn)行的必要條件。傳統(tǒng)以煤電為主的電力規(guī)劃，滿足負(fù)荷高峰時(shí)期電力平衡即保證了系統(tǒng)充裕性，隨著新能源比例提升，新型電力系統(tǒng)面臨保供電源充裕性、調(diào)節(jié)電源充裕性、慣量資源充裕性等新的資源充裕性問(wèn)題。從煤電的角度來(lái)看，一方面需要推動(dòng)煤電機(jī)組的靈活性改造，不斷提高燃煤效率，保障新型電力系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)能力；另一方面形成合理有序的退出機(jī)制， 在極端天氣下仍然需要承擔(dān)保供電源的角色。從新能源的角度看，新能源對(duì)煤電僅能實(shí)現(xiàn)電能量的替代，需要探索新能源出力預(yù)測(cè)技術(shù)和主動(dòng)支撐技術(shù)，適應(yīng)新型電力系統(tǒng)建設(shè)需求，解決新能源消納的難題?？傮w而言，為切實(shí)保障雙碳目標(biāo)的有效推進(jìn)，需要統(tǒng)籌煤電與新能源深度融合發(fā)展，在新能源比例不斷提高的背景下保障各地區(qū)極端場(chǎng)景下供電可靠性，促進(jìn)能源系統(tǒng)的低碳安全轉(zhuǎn)型。

（三） 建立多交易品種和多種資源類型的輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制

技術(shù)的有效性需要合理的市場(chǎng)機(jī)制作為支撐，未來(lái)隨著電力市場(chǎng)化改革的推進(jìn)，應(yīng)盡快建立涵蓋多交易品種和多種資源類型的輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制。我們目前各省區(qū)電力市場(chǎng)主要以調(diào)峰和調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)為主，但仍然是基于固定的價(jià)格補(bǔ)償，缺少相應(yīng)的市場(chǎng)價(jià)格形成機(jī)制，且難以反映不同地區(qū)消納新能源所付出額外成本的差異性，無(wú)法揭示不同地區(qū)新能源差異性的投資價(jià)值。因此，建議根據(jù)不同地區(qū)資源稟賦，電源結(jié)構(gòu)、用電特性等方面的差異性，涵蓋多交易品種和多種資源類型的輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制，形成適應(yīng)本地區(qū)特點(diǎn)的新能源發(fā)展路徑。

（四） 考慮動(dòng)態(tài)成本變化的新能源跨區(qū)交易機(jī)制

合理有效的跨區(qū)交易機(jī)制是實(shí)現(xiàn)資源最優(yōu)化配置，促進(jìn)全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)構(gòu)建的關(guān)鍵所在。動(dòng)態(tài)成本變化一方面應(yīng)當(dāng)考慮送受端省份實(shí)際的市場(chǎng)供需特征，以及新能源發(fā)電在跨區(qū)交易中的環(huán)境價(jià)值，以此形成合理的跨區(qū)交易定價(jià)機(jī)制；另一方面，在具體實(shí)施過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)注意到新能源跨區(qū)交易對(duì)社會(huì)福利分配的影響，在市場(chǎng)化初期可依托政府協(xié)議設(shè)計(jì)合理的收益再分配機(jī)制，以最大限度降低跨區(qū)市場(chǎng)建設(shè)的政策阻力，未來(lái)隨著市場(chǎng)化程度的提高，政府協(xié)議可用市場(chǎng)交易逐步代替，推動(dòng)省內(nèi)和省間兩級(jí)市場(chǎng)的高效協(xié)同。

（五） 引導(dǎo)電碳耦合市場(chǎng)有序發(fā)展

“雙碳”目標(biāo)推動(dòng)下，碳市場(chǎng)和電力市場(chǎng)呈現(xiàn)相互交叉、相互影響、相輔相成的耦合發(fā)展態(tài)勢(shì),在全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)和全國(guó)碳市場(chǎng)建設(shè)之際，協(xié)調(diào)電碳耦合市場(chǎng)發(fā)展對(duì)于保障新能源的環(huán)境價(jià)值具有重要意義。目前來(lái)看，電力市場(chǎng)和碳市場(chǎng)單獨(dú)運(yùn)行，但在業(yè)務(wù)領(lǐng)域市場(chǎng)主體、交易產(chǎn)品等方面緊密耦合，碳排放配額、碳稅、可再生能源消納責(zé)任權(quán)重都是按主體、按行政區(qū)域劃分，而碳排放權(quán)交易、綠證交易、綠電交易是通過(guò)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)確定交易主體和交易量，不受電網(wǎng)區(qū)域限制。未來(lái)應(yīng)當(dāng)協(xié)調(diào)電碳耦合背景下各類配套市場(chǎng)機(jī)制和交易品種，特別是探索綠電交易與綠證、碳市場(chǎng)的銜接機(jī)制，破除電碳交易壁壘，引導(dǎo)新能源產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。

五、結(jié)論

雙碳目標(biāo)下，現(xiàn)代能源經(jīng)濟(jì)體系的結(jié)構(gòu)性調(diào)整，大力發(fā)展新能源是未來(lái)能源電力的發(fā)展趨勢(shì)，然而由于各個(gè)地區(qū)資源稟賦，電源結(jié)構(gòu)、用電特性等方面的差異性，理應(yīng)采取不同的新能源發(fā)展路徑，本文圍繞雙碳目標(biāo)下新能源合理利用率形勢(shì)分析及政策建議展開(kāi)研究，明確新能源的合理利用率的概念和特征，并進(jìn)一步從存量煤電改造，外送通道建設(shè)，靈活性資源配置等方面分析了新能源合理利用率的提升策略，在此基礎(chǔ)上，從系統(tǒng)層面梳理當(dāng)前我國(guó)能源轉(zhuǎn)型中制約新能源消納的關(guān)鍵影響要素，同時(shí)考慮我國(guó)當(dāng)前電力市場(chǎng)化改革，針對(duì)性提出雙碳目標(biāo)下新能源合理利用率形勢(shì)分析及政策建議，旨在為我國(guó)雙碳目標(biāo)下新能源產(chǎn)業(yè)健康、有序發(fā)展提供科學(xué)參考。