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劉譯陽: 新型能源體系下光伏發(fā)電的重要作用及發(fā)展建議

中國電力網(wǎng)發(fā)布時間:2023-08-08 09:47:19
一、我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展成就

經(jīng)過十多年的快速發(fā)展,我國光伏產(chǎn)業(yè)成就顯著,已成為全球公認的行業(yè)領導者,實現(xiàn)了端到端自主安全可控并有望率先成為高質(zhì)量發(fā)展新典范。

1、近十年制造環(huán)節(jié)快速發(fā)展,奠定大規(guī)模應用基礎

2022年,我國多晶硅產(chǎn)量85.7萬噸,連續(xù)十二年位居世界首位,占全球產(chǎn)量的85.6%;國內(nèi)硅片產(chǎn)量371.3GW,占全球產(chǎn)量的97.4%;國內(nèi)電池片產(chǎn)量約330.6GW,同比增長67.1%,占全球產(chǎn)量的90.3%;國內(nèi)組件產(chǎn)量約294.7GW,同比增長62.1%,占全球產(chǎn)量的84.8%。

制造能力方面,在四個主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)量對比中,我國企業(yè)均連續(xù)位居全球第一位。2022年,全球范圍來看,多晶硅環(huán)節(jié)產(chǎn)量前10名的企業(yè)中中國企業(yè)有7家,硅片、電池片環(huán)節(jié)產(chǎn)量前10名的企業(yè)全部是中國企業(yè),組件環(huán)節(jié)產(chǎn)量前10名的企業(yè)中8家是中國企業(yè)。2014—2022年,中國光伏企業(yè)生產(chǎn)組件超過988GW,有效支撐了全球光伏發(fā)電裝機應用。

制造布局方面,響應國家共建“一帶一路”倡議,我國光伏企業(yè)自2012年便開始“走出去”。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前我國擁有海外產(chǎn)能的企業(yè)超過30家,布局遍布全球五大洲,涉及硅片、電池片、組件、玻璃、逆變器等主要環(huán)節(jié),馬來西亞、泰國、越南成為海外主要生產(chǎn)基地。




2、技術(shù)研發(fā)不斷創(chuàng)新,產(chǎn)業(yè)化規(guī)模引領全球

在內(nèi)外部環(huán)境的共同推動下,我國光伏企業(yè)加大工藝技術(shù)研發(fā)力度,生產(chǎn)工藝水平不斷進步,不斷刷新紀錄。據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2014—2022年,我國企業(yè)、研究機構(gòu)晶硅電池實驗室效率共打破世界紀錄56次;2022年,刷新效率紀錄14次,其中10次為n型電池技術(shù)。未來隨著生產(chǎn)成本的降低及良率的提升,n型電池將會成為電池技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。

3、光伏發(fā)電裝機規(guī)模快速增長,集中式和分布式并舉發(fā)展

近年來,我國光伏發(fā)電裝機規(guī)模持續(xù)擴大,目前已成為全球最大的光伏應用市場。2014~2022年,年均復合增長率約為41.3%。2022年,我國新增光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機容量87.41GW,連續(xù)10年穩(wěn)居世界首位。截至2022年底,我國光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機容量達到3.9億kW,同比增長28.1%,連續(xù)8年穩(wěn)居全球首位。2023年1~4月,我國新增光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機容量48.31GW,同比增長186%,已超過2022年前八個月總裝機容量。截至2023年4月底,我國光伏累計裝機4.4億kW,僅次于火力發(fā)電,在全國電力總裝機中的占比為16.6%。

2022年,集中式電站裝機規(guī)模36.3GW,在年度新增裝機中占比41.5%;分布式電站裝機規(guī)模51.1GW,占比58.5%,其中戶用光伏新增裝機容量25.25GW,占比28.9%,成為新增裝機中至關(guān)重要的項目類型。預計在“十四五”時期,光伏發(fā)電將形成集中式與分布式并舉的發(fā)展格局。



同時,光伏+工業(yè)、光伏+建筑、光伏+交通、光伏+通信、光伏+生態(tài)治理等各種產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展模式不斷創(chuàng)新,我國光伏行業(yè)已進入多元化、規(guī)?;l(fā)展的新階段。

二、光伏發(fā)電將在新型能源體系中發(fā)揮重要作用

1、光伏將成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的主力

根據(jù)國家能源局《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》,我國電力供給結(jié)構(gòu)將從以化石能源發(fā)電為主體向新能源提供可靠電力支撐轉(zhuǎn)變。錨定我國2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和的目標,光伏、風電等新能源將逐步從發(fā)電量增量主體向裝機主體電源演變,最終成為發(fā)電量結(jié)構(gòu)主體電源。相關(guān)機構(gòu)研究報告指出,到2060年,我國全社會用電量將達到15萬億~18萬億kW*h,電源總裝機將達到80億kW,風電、光伏新能源裝機占比將超過60%,發(fā)電量占比超過55%。

2、降低新型電力系統(tǒng)運行成本

光伏發(fā)電一方面降低材料成本,一方面提高轉(zhuǎn)換效率降本,過去10年來,光伏發(fā)電成本已下降了90%。未來還會有新的光伏發(fā)電技術(shù),比如鈣鈦礦疊層技術(shù)乃至下一代技術(shù),且光伏作為一種工業(yè)制造的能源,原材料又非常廣泛,降本增效的潛力巨大?,F(xiàn)在在不考慮系統(tǒng)平衡性的條件下,光伏已經(jīng)是最便宜的新建電源,同時光伏發(fā)電的邊際運行成本極低,未來疊加長時儲能等技術(shù)仍能和傳統(tǒng)能源同質(zhì)同價,進而降低全社會能源轉(zhuǎn)型成本。

3、推動電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)升級并催生更多商業(yè)模式

光伏具有接近終端負荷、建設周期短、土地空間占用少、與其他產(chǎn)業(yè)復合開發(fā)度高、生態(tài)環(huán)境負效應低、產(chǎn)業(yè)成熟度較高和商業(yè)模式多樣化等優(yōu)勢。隨著萬物互聯(lián)時代的到來,“云大物移智鏈邊”(云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、邊緣計算)為代表的數(shù)字技術(shù)不斷成熟,在電網(wǎng)中指數(shù)級增長的分散資源調(diào)控也將逐步得以實現(xiàn)。通過智能設計、管理、監(jiān)控和運營,光伏可以實現(xiàn)實時的可觀、可測、可調(diào)、可控,為能源互聯(lián)網(wǎng)時代的到來打造堅實的基礎。

在能源互聯(lián)網(wǎng)時代,為滿足企業(yè)和個人用能的安全、經(jīng)濟、綠色需求,虛擬電廠、負荷聚合等商業(yè)模式將不斷涌現(xiàn),進而成為推動經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展新的增長極。

三、光伏發(fā)電參與高比例新能源電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)

隨著新能源在電源結(jié)構(gòu)中的占比不斷提高,光伏發(fā)電參與高比例新能源的新型電力系統(tǒng)在安全運行、收益穩(wěn)定性、市場化機制、電網(wǎng)運行機制等方面仍需做出巨大努力。

1、要解決光伏發(fā)電間歇性、波動性給電力系統(tǒng)平衡和安全帶來的問題

光伏發(fā)電出力依賴光照和天氣等自然條件,光伏等新能源間歇性、隨機性、波動性特點使得系統(tǒng)調(diào)節(jié)更加困難,系統(tǒng)平衡和安全問題更加突出。業(yè)內(nèi)專家預測,2030年新能源出力占電力系統(tǒng)總負荷之比最低為5%、最高為51%,而2060年新能源出力占系統(tǒng)負荷之比為16%到142%。此外,我國能源資源與負荷中心呈逆向分布,目前西北和華北區(qū)域棄電情況還較為嚴重,而東南地區(qū)電力緊平衡趨勢日益明顯。因此,新能源出力波動性以及資源分布不均,從時間和空間上導致電力供應緊張與棄風棄光問題共存的局面。

2、雖然目前已實現(xiàn)平價上網(wǎng),但考慮系統(tǒng)平衡成本,仍需大力降低光伏成本以降低整體系統(tǒng)成本

隨著新能源滲透率不斷提高,需要更多的輸配電設備、調(diào)節(jié)電源投入,從而提高電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)成本和容量成本。隨著輔助服務細則完善和輔助服務市場、容量市場的建立,新能源將承擔一定的系統(tǒng)成本,新能源需要進一步降低發(fā)電成本以維持競爭力,從而帶動電力系統(tǒng)總成本下降。

3、光伏發(fā)電“看天吃飯”屬性尚不適應電力市場化

隨著新能源參與市場化交易比例不斷提高,保量保價為主的經(jīng)營模式逐步成為過去式,新能源運營需更加精細化。光伏發(fā)電具有很強的相關(guān)性與反調(diào)峰性,光伏電站之間發(fā)電同時性基本一致,導致電力市場價格“鴨型曲線”和“峽谷曲線”效應增強。電力市場化導致光伏發(fā)電在同一時間、同一地點產(chǎn)生不同的發(fā)電收益。隨著電力市場化進一步加速推進,光伏場站若繼續(xù)以價格接受者的慣性思維參與電力現(xiàn)貨市場,其收益穩(wěn)定性將大受影響。

4、電網(wǎng)運行機制尚需不斷完善,推動更加智能靈活的商業(yè)模式發(fā)展

當前電網(wǎng)運行方式難以支撐指數(shù)級增長的新能源以及分散資源的調(diào)控,限制了靈活商業(yè)模式的發(fā)展,比如源網(wǎng)荷儲一體化、分布式電力市場交易等。例如,分布式發(fā)電市場化交易機制鼓勵分布式光伏與周邊用戶直接交易,符合新型電力系統(tǒng)的基本規(guī)律和物理特性。然而,受參與用戶享受電網(wǎng)備用卻未足額承擔系統(tǒng)容量備用相關(guān)成本以及輸配成本分擔不明確等因素影響,市場進展不及預期。未來需完善市場化交易的價格政策及市場規(guī)則,推動分布式光伏在合理承擔附加基金和系統(tǒng)備用費用基礎上獲得對等交易地位。

四、相關(guān)建議

當前世界格局和國際秩序加速調(diào)整演變,各國都把能源自給自足作為重要議題。大力發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)對于解決我國能源對外依存度高,保障我國能源安全,推動構(gòu)建新型能源體系具有重大意義。光伏發(fā)電的高比例高質(zhì)量發(fā)展,離不開新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建完善。

1、繼續(xù)擴大光伏發(fā)電在各領域的廣泛應用

堅持集中式和分布式并舉。大力推進以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點的大型風電光伏基地建設,并構(gòu)建安全可靠的新能源供給消納體系。借鑒光伏扶貧等優(yōu)秀經(jīng)驗,推進光伏發(fā)電與鄉(xiāng)村振興融合發(fā)展,推進“千鄉(xiāng)萬村沐光行動”,與新能源汽車下鄉(xiāng)結(jié)合,打造光儲充新商業(yè)模式,加大光伏在工業(yè)、交通、建筑等領域應用,助力各領域碳達峰、碳中和。

2、以容量機制保障電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源充裕度

建議建立電力容量市場,促進發(fā)電企業(yè)對發(fā)電機組有效容量方面的投資,如儲能、氣電等可調(diào)節(jié)電源,引導煤電由主力電源逐步向基礎保障性和系統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源轉(zhuǎn)變,保障在高比例新能源接入情況下的電力供應充裕度。

3、大力提升配電網(wǎng)接納分布式光伏能力

大力發(fā)展分布式光伏對于提升能源供應安全、緩解能源生產(chǎn)與負荷逆向分布的矛盾意義重大。同時光伏等分布式發(fā)電也將有效促進配電網(wǎng)與微電網(wǎng)協(xié)同發(fā)展,提高我國電力系統(tǒng)和用戶抗風險能力。2023年5月,國家發(fā)展改革委發(fā)布《關(guān)于第三監(jiān)管周期省級電網(wǎng)輸配電價及有關(guān)事項的通知》,根據(jù)不同電壓等級成本、電量等情況,準確核定各電壓等級需量電價和容量電價,為增量配電網(wǎng)、微電網(wǎng)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。建議大力發(fā)展分布式智能電網(wǎng),完善市場化交易規(guī)則,大力推動分布式光伏發(fā)展。

4、完善促進新能源消納的市場交易機制

從政策和電力交易規(guī)則上完善適應低邊際成本、高比例新能源的市場機制,有序推動新能源參與電力市場交易。建立與新能源特性相適應的中長期電力交易機制,引導新能源簽訂較長期限的中長期合同。參考電力市場化經(jīng)驗豐富省份的新能源參與情況,如山西省分時段中長期交易,完善適應新能源間歇性和出力不確定性的特點的靈活交易機制。加快促進清潔能源消納的市場建設和機制完善,建立基于可再生能源電力消納保障機制的電力交易機制,同時加快完善綠電綠證機制。進一步擴大跨省跨區(qū)電力交易范圍,破除市場壁壘,實現(xiàn)可再生能源的跨區(qū)域消納。

總而言之,光伏在新型電力系統(tǒng)中起到電量支撐、清潔低碳、經(jīng)濟高效作用,光伏等可再生能源的發(fā)展不僅是應對氣候變化的重要措施,也可將不可再生的資源從發(fā)電任務中替換出來,并用在更加需要的位置,從而為人類新的技術(shù)進步和工業(yè)革命提供基礎。為實現(xiàn)上述目標,在百年未有之大變局和激烈的國際競爭下,我們要以更大的決心堅持先立后破,在電力體制、運行、調(diào)度等方面繼續(xù)深化改革,堅定探索電力市場化、電力系統(tǒng)運行機制法制化、信息公開化,積極擁抱前沿技術(shù)以及商業(yè)模式。

來源:中能傳媒研究院

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