中國已成為世界上最大的能源生產(chǎn)國和消費國，風電和太陽能裝機容量均位居世界第一。然而，中國日益嚴重的棄風棄光問題嚴重阻礙了可再生能源的開發(fā)利用。

 

針對可再生能源消費中存在的問題，華北電力大學的劉吉臻院士團隊分析了制約可再生能源發(fā)電容量的4個關鍵性因素：功率平衡、功率調(diào)節(jié)性能、輸電容量和負荷水平。

 

針對這些瓶頸，他們提出了7個解決方案：可再生能源集中分布式發(fā)展、提高火電調(diào)峰靈活性、提高燃氣輪機和抽水蓄能比重、建設輸電渠道和柔性智能電網(wǎng)、發(fā)展需求響應和虛擬電廠、采用新能源主動支撐和儲能技術、建立適當?shù)恼吆褪袌鰴C制。

 

地球上化石燃料消耗、環(huán)境污染、氣候變化等問題日益突出，清潔高效地利用傳統(tǒng)能源、開發(fā)利用新能源、提高電力系統(tǒng)靈活性、發(fā)展智能電力系統(tǒng)，已成為大多數(shù)國家達成共識的應對策略。

 

中國的電力工業(yè)發(fā)展規(guī)模居世界首位，2018年，裝機容量達到1.9×109 kW，發(fā)電總量達到7×1012 kW·h。數(shù)據(jù)顯示，2018—2019年，中國非化石燃料（以下簡稱非化石）能源裝機容量比例增加了1%，發(fā)電量下降了1.6%，這主要是因為火力發(fā)電廠數(shù)量高于非化石燃料發(fā)電廠數(shù)量。

 

在中國，兩種主要的可再生能源是風能和太陽能。中國的風能、太陽能發(fā)電發(fā)展居世界首位。截至2018年年底，風力發(fā)電和太陽能發(fā)電裝機容量分別為1.84 ×108 kW和1.74×108 kW，占總裝機容量的9.7%和9.2%。風能、太陽能發(fā)電量分別為3.658×1011 kW·h和1.769×1011 kW·h，占總發(fā)電量的5.2%和2.5%。從2005年到2018年，中國風電和太陽能裝機容量分別增長了15倍和1740倍，表明中國可再生能源的開發(fā)建設已上升到一個新的水平。

 

近年來，我國分布式可再生能源發(fā)展迅速，特別是分布式太陽能發(fā)電。截至2018年年底，全國分布式太陽能裝機容量達50.61 GW，比2017年增加了20.96 GW，增長71%。

 

此外，國務院在《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014—2020年）》中提出，大力發(fā)展分散風電，穩(wěn)步發(fā)展海上風電。我國海上風電儲量巨大，深度5 m~50 m，高度70 m，可發(fā)電約5×108 kW，海上風電發(fā)展勢頭強勁。截至2018年年底，海上風電總裝機容量達4.45× 106 kW，在建6.47×106 kW。同時，中國在海上風力發(fā)電方面世界排名第三，僅次于英國和德國。

 

《中國可再生能源展望2018》顯示，到2035年，中國的風能和太陽能發(fā)電裝機容量預計將達到1.826×109 kW和1.962×109 kW，分別占預估總裝機容量（5.366×109 kW）的34.0%和36.6%，比2018年增加了1.642×109 kW和1.788 ×109 kW。可再生能源的比重正在迅速增長，將成為我國未來的主要能源來源。

 

然而，電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃（2016—2020年）指出，盡管近幾年中國棄風、棄光和棄水的問題有所緩解，但在一些地區(qū)仍然嚴重。截至2018年年底，我國棄風電量2.77×1010 kW·h，棄光電量5.5×109 kW·h，分別比2016年減少了2.2×1010 kW·h和1.5×109 kW·h。然而，2018年新疆、甘肅、內(nèi)蒙古等地的風電和太陽能發(fā)電量下降超過3×1010 kW·h，占全國棄風和棄光總?cè)萘康?0%以上，說明部分地區(qū)棄風和棄光問題嚴重。

 

能源供應松散是近年來棄風和棄光問題的原因之一。但問題的根本原因是風能和太陽能的發(fā)展與現(xiàn)有的電力系統(tǒng)不匹配，技術不成熟，跨地區(qū)吸收風能和太陽能困難，需求側(cè)缺乏大規(guī)模吸收風能和太陽能的能力。因此，解決風能和太陽能閑置的瓶頸問題是能源轉(zhuǎn)型和發(fā)展的關鍵。此外，由于可再生能源裝機容量的快速增長以及未來可再生能源比重的不斷增加，可再生能源的吸收將面臨更多的問題。因此，研究當前和未來我國可再生能源消費的瓶頸和解決方案具有重要意義。

 

針對風電、太陽能閑置問題日益嚴重，結(jié)合我國電力發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢，華北電力大學的劉吉臻院士團隊提出了可再生能源高消納的解決方案：

 

（1）以中東部地區(qū)分布式可再生能源開發(fā)利用為重點，將可再生能源集中開發(fā)與分布式開發(fā)相結(jié)合，緩解可再生能源建設布局與能源負荷的不匹配；

 

（2）提高火電柔性調(diào)峰能力，開展火電柔性改造，發(fā)展智能發(fā)電技術，適應可再生能源發(fā)電的大規(guī)模采用；

 

（3）提高燃氣輪機和抽水蓄能供電比例，緩解供電結(jié)構(gòu)矛盾；

 

（4）增加輸電渠道和靈活的智能電網(wǎng)建設，提高可再生能源的交付；

 

（5）構(gòu)建需求響應和虛擬電廠，引導需求側(cè)容量的增長；

 

（6）研究可再生能源主動支持技術，提高可再生能源發(fā)電并網(wǎng)友好性能和對電網(wǎng)的主動支持能力；

 

（7）建立促進高滲透可再生能源消納的政策和市場機制，完善靈活的交易機制，消除省際市場壁壘。

 

 

不同國家供電結(jié)構(gòu)的比較