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A solar panel array can be seen at the Windorah Solar Farm, which was installed by Ergon Energy, near the town of Windorah in outback Queensland, Australia, August 11, 2017. Picture taken August 11, 2017.   REUTERS/David Gray - RC181443EF20

提高可再生能源利用率是电力低碳转型的关键

编者按

本文原载于财新网

可再生能源的大规模开发利用是中国能源生产和消费革命的核心内容。长期来看,中国的电力需求仍将继续增长,但是自2012年以来,电力消费进入中低速增长时期,增速显著下降,为中国电力行业乃至整个能源系统清洁低碳转型创造了历史契机。近年来,电力供应趋于多元化,火力发电日益清洁化,可再生能源所占比重增加趋势明显。2017年可再生能源已占中国电力行业总装机容量的36.6%,总发电量的26.4%。根据《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》,到2030年,包含核能和可再生能源在内的非化石能源发电量占全部发电量的比重将力争达到50%。可再生能源电力也将从满足新增电力需求,逐渐过渡到替代现存化石能源机组发电,有望在2030年前后成为主力电源。
近年来可再生能源占每年新增装机容量的比重逐渐增加。2017年,可再生能源发电新增装机(含大中型水电)占电力行业新增装机的比重达到三分之二。这是自2013年可再生能源发电新增装机占比过半后,创下的又一新记录。太阳能发电新增装机容量为5306万千瓦,占全球新增太阳能发电装机的一半以上。并网风电新增装机为1503万千瓦,约为全球新增装机的四分之一。此外,还新增水电和生物质发电装机1287万千瓦和274万千瓦。从图1可见,中国电力行业新增装机增速维持在较高的水平,电源结构低碳化的趋势明显。
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图1 1980-2017年中国发电装机容量构成及增速(数据来源:中国电力企业联合会,国家能源局)

 

从电源领域投资来看,可再生能源发电投资替代火力发电的趋势更为明显,其所占比重增加的速度也更快。2017年电源领域内投资共计7654亿元,其中85%的投资(6519亿元)都流向了可再生能源发电(见图2)。即使不计入大中型水电,2017年可再生能源(不含大中型水电)发电投资占比也高达77%。分种类来看, 2017年,风电和太阳能发电占电源领域投资的比例分别为18%和48%。在可再生能源投资不断增长的同时,火电投资自2005年以来已呈显著减少趋势。此外,常规水电开发在“十二五”后期已呈现饱和趋势,2013年后水电领域投资迅速减少。由此可见,中国政府的能源转型战略和可再生能源支持政策已经产生了非常明显的投资引导效果。此外,可再生能源发电成本快速下降对该领域投资具有明显的激励效应。

 

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图2 2005-2017年中国电源领域投资构成(数据来源:火电、核电、大中型水电投资数据来自中国电力企业联合会;小水电投资数据来自中国统计年鉴;其余为作者计算)

 

然而在发电方面,可再生能源电量在新增发电量的比重却呈现剧烈的波动,尚未实现稳步增长。另外在总发电量中,可再生能源所占的比重上升相对缓慢。图3表明,可再生能源占电源投资比重已经形成了稳定的增长趋势,而2007年后可再生能源在新增装机容量中的比重总体上也呈上升趋势。然而,可再生能源占新增发电量的比重波动却更加剧烈了。2015年,可再生能源除满足全部新增发电需求外,首次实现了对存量火力发电量的替代。然而这一趋势在2016年就大幅反转,至2017年可再生能源占新增发电量的比重已下跌至34.1%。在当前经济增长放缓和电力供应总体过剩的背景下,这种拉锯式的剧烈波动反映了火力发电行业和可再生能源行业的增长博弈,也反映了国家能源转型宏观战略在地方层面落实的困难。

 

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图3 1980-2017年可再生能源在新增发电量、新增装机容量和投资领域的比重

 

作者

董文娟

副研究员 - 清华-布鲁金斯公共政策研究中心

Q

Qi Ye

Director, The Climate Policy Initiative

电力行业低碳转型的困难也反映在水电、风电和太阳能发电领域的弃电现象中。如图4所示,2010年以来可再生能源弃电量迅速增加,2016年弃电量达到1046亿千瓦时,相当于南美国家秘鲁全年用电量的两倍。与风能资源相似的美国相比,2015年中国风电装机的发电小时数约为美国的一半(Lu et al., 2015)。弃电已经造成了巨大的经济和能源效率损失。以弃风为例:2016年由弃风导致的风电厂的直接经济损失就达到187亿人民币;如果被弃的风电用于替代燃煤发电,将减少4200万吨的二氧化碳和数百万吨的大气污染物排放(Dong et al., 2018)。此外,除可再生能源弃电量外,2016年弃核电量也达到了462亿千瓦时,弃核率高达19%,相当于近7台核电机组全年停运(林春艇,2017)。

 

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图4 2010-2017年中国弃水、弃风和弃光电量和每年新增可再生能源发电量(数据来源:中国电力企业联合会;国家能源局)

注:(1)2010-2016年弃水电量均为云南和四川两省之和,且四川省数据仅为纳入主网统调水电站;2017年数据为全国数据。(2)2015和2016年弃光电量是西北五省之和,2017年为全国数据。

 

提高可再生能源的利用率已经成为中国电力和能源系统低碳转型的关键。如果可再生能源弃电问题得到妥善解决,将显著改善其在新增电量中的替代效果(见图3)。以2017年为例,若可再生能源弃电量全部得到有效利用,将使其在新增发电量中的比重从37.8%提高到63.4%,同时,其占总发电量中的比重将增加1.6个百分点(从26.4%提高到28%)。而在实际情况中,2017年可再生能源在总发电量中的比重仅比2016年增加了0. 7个百分点。若加上当年弃核电量的有效利用,将使非化石能源占总发电量的比重增加1.9个百分点(从30.3%提高到32.2%)。考虑到2017年中国非化石能源占总发电量比重仅比上年增加了1.1个百分点,可见弃电已造成了巨大的能源效率损失。此外,若可再生能源与核电弃电全部得到有效利用,还将减少煤炭使用3768万吨(此处计算为折合的标准煤),减少二氧化碳排放约1亿吨,可避免巨大的环境损失和碳减排效率损失。

 

全球来看,可再生能源发电正在走向全面平价上网时代。技术变革加速推动可再生能源发电成本不断下降,同时全球竞标价格正在不断地创造新低。在一些太阳能资源丰富的国家如智利、印度等,光伏发电已成为所有新建电源中电价最低的电源。德国在2018年的首轮可再生能源项目招标中,风电平均中标价格为每度电4.73欧分( 约合人民币0.37元);太阳能发电平均中标价格为每度电4.33欧分( 约合人民币0.34元);均显著低于德国电网平均购电价格。荷兰政府刚刚招标了全球首次无补贴的海上风电项目,预计该项目将于2022年并网发电(该项目计划引入18欧元/吨的地板碳价)。在刚刚结束的中国第三批光伏应用领跑基地的竞标中,投标电价不断被刷出新低。最后两个基地—青海省的格尔木和德令哈的竞价中,投标企业报出了0.31元/kWh的电价,这甚至低于当地0.3247元/kWh的燃煤脱硫标杆上网电价。

 

为了改善可再生能源的利用率,实现2030年非化石能源发电目标,我们提出以下政策建议:第一,为可再生能源留出发展空间。鉴于电力工程项目的长周期性,除个别煤电项目需经中央有关部委特别审批外,发改委不再审批新建煤电项目,金融机构不再为新建煤电项目融资。第二,财政部尽快解决可再生能源发电补贴缺口(截止2017年底已达到1000亿元),为可再生能源的持续发展提供支持。第三,尽快实施可再生能源电力配额制,为电力行业低碳转型落实制度基础;第四,继续推进电力市场改革,建设区域电力现货市场和辅助服务市场,利用市场机制解决弃电问题,更好地配置资源。第五,完善碳市场配额机制,激励发电企业可再生能源偏好,主动提高其比率。电力行业低碳转型的影响广泛而深远,中国应尽快做好准备,迎接大规模可再生能源应用时代的到来。

 

参考文献:  

Dong, C., Qi, Y., Dong,W., Lu, X., Liu, T., & Qian, S. (2018). Decomposing driving factors for wind curtailment under economic new normal in China. Applied Energy, 217,178-188.

Lu, X., McElroy, M. B.,Peng, W., Liu, S., Nielsen, C. P., & Wang, H. (2016). Challenges faced by China compared with the US in developing wind power. Nature Energy, 1(6),16061.

林春艇(2017, 3月11日).去年弃核电量致企业损失近200亿元,核企呼吁要保障核电消纳. 第一财经. Retrieved fromhttp://www.yicai.com/news/5244152.html.

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