发展可再生能源需重构电力系统1

发展可再生能源　需重构电力系统

受化石能源资源有限性和气候变化等环境问题的影响，加快开发利用可再生能源已成为国际社会的共识可再生能源具有资源潜力大、对环境影响小并可永续利用的特点但同时还具有能量密度低、存在间歇不连续等问题

如何破解可再生能源的不连续性与能源需求连续性之间的矛盾，这是推动可再生能源大规模发展的核心问题为了不断扩大可再生能源的利用规模，在加强科技创新、促进技术进步的同时，必须转变思路，加快建立适应可再生能源发展的政策体系和电力系统

加快开发和应用储能技术，推动可再生能源规模化发展

促进可再生能源规模化发展必须解决好两个方面的问题；一是要把可再生能源转化成符合要求的电力；二是可再生能源发出的电力必须与用户的电力需求相平衡，这是由电力供需的瞬时平衡特性决定的可再生能源是自然界客观运行产生的能量，是人为不能调控的，如风能和太阳能等，都具有不可控制和间歇随机的特点，往往在用电低谷的时候发电量大，而在需要用电的时候又发不出电来

如果要大规模开发利用具有随机间歇特性的可再生能源，必须采取技术措施解决可再生能源发电的不连续性与用电需求连续性之间的问题

从目前来看，加快开发和推广大容量储能技术是促进规模化开发利用可再生能源的重要措施长期以来，建设的抽水蓄能电站，是目前电力系统中最成熟和应用最广泛的大容量储能技术，也是以电站方式管理的储能技术随着可再生能源发电比重的增加，仅靠抽水蓄能电站还不够，还应重视分布式储能技术的应用分布式储能技术的应用，一是在发电侧，主要是在风电和太阳能电站内配置必要的储能容量，用于调节风电和太阳能电站的发电出力特性，使其较好地适应用电负荷变化需要，减少风电、太阳能发电随机间歇性对电力系统的影响；二是在用户侧，在包括居民在内的所有电力用户中，都配置必要的储能设施，用于调节用电的不平衡性，使用电特性尽可能做到平稳，以减少用电变化对电力系统的影响

可以设想，今后每个电力用户包括家庭电力用户都是一个可独立运行的电力系统，它的电源就是储能设备，如各类电池等，它与大电力系统联运行，在用电负荷低谷时可向储能设备进行充电，在用电负荷高峰时段储能设备可为用户提供电力，使用户的用电特性尽可能平稳，特别是在发生故事时还可以独立运行，能有效提高电力系统供电的安全性和可靠性这实际就是智能电的发展目标

这种设想在电力系统中配置储能设施的做法，必须建立在储能技术经济可行的基础上目前，还没有可以大规模推广应用的储能技术，这是今后需要努力攻克的技术，同时也蕴藏着巨大的发展商机

更新观念推动转型，构建以可再生能源为主的能源体系

在目前全球每年160多亿吨标煤的能源消费总量中，90%为煤炭、石油、天然气等化石能源以化石能源为主的能源供给体系在为人类带来空前文明的同时，也带来了前所未有的挑战，除了化石能源资源问题处，最主要的就是气候变化问题

理论和实践都证明，气候变化与人类活动密切相关，特别是与化石能源大量燃烧排放的二氧化碳等温室气体有关因此，世界各国都把开发利用可再生能源作为减少化石能源消费、应对气候变化的重要措施今后年将是能源转型的重要时期，转变的目标和方向就是由碳含量低的能源替代碳含量高的能源，由可再生能源替代化石能源，并最终实现由化石能源向可再生能源的转变，进入低碳能源或无碳能源新时代

要实现能源转型，就必须在发展思路和管理理念上逐步进行调整例如燃煤火电的年利用小时数问题，过去，我们长期处于缺电状态，火电的年利用小时很高，有些机组甚至达到7000到8000小时，并认为低于5000小时电力就过剩了，就不应该再建新的电厂了对于可再生能源发电，包括水电、风电、太阳能发电在内，其设备年利用小时数都不会太高，从目前来看，水电平均在3000小时左右，风电平均在2000小时左右，太阳能发电平均在1000小时左右特别是受自然特性的影响，风电、太阳能发电容量都不能作为有效容量看待，其在电力系统中的作用主要是提供电量，用来替代火电发电量，节约化石能源资源

如以这样的观点来观察和思考未来的电力系统，未来电力系统的电力负荷应由常规能源发电机组来满足，电力系统的用电量由常规能源发电机组和可再生能源发电机组提供

，并要优先利用可再生能源发电量随着电力系统中可再生能源发电量比重的增加，常规能源的发电利用小时数就会减少

由此展望未来能源系统，应是以可再生能源为主体、以常规能源为补充的能源体系按目前的技术来看，未来的电力系统，应是以核电提供主要基荷，以可再生能源提供系统主要电量，以水电和抽水蓄能电站提供运行调节，以化石能源发电为补充，具有智能化特征的电力系统为实现这样的转变，应按照这样的思路和目标加强技术创新和工程示范，积极推动能源系统的转型

加快推进改革，构建利于可再生能源发展的现代电力系统

目前电力系统主要以集中大型电站为主，电力的流向也是固定的，即发电厂发电经升压后送往用电地区，再逐级降压至用户需要的电压等级，以满足用户的电力需要电力系统的特点是发电站数量较少，电力用户数量很多，电力系统管理者根据用电负荷的需要调度发电站，要求发电站增加发电容量或减少发电容量，以保持电力系统的供需平衡，确保电力系统的安全可靠运行

可再生能源的特点是资源分布广，能源密度低，更适宜于小规模分散开发和利用比如太阳能资源到处都有，都可建太阳能发电设施，装机规模可大可小；生物质资源也很分散，也适宜建设小型发电设施，如目前的沼气发电和气化发电从发展趋势来看，只要资源和条件允许，电力用户未来都有可能安装小型发电系统，在城市的建筑屋面和空闲场地、农村的荒山荒坡和农民的房前屋后等地方，都可以建设光伏发电站我国如果人均建设1个千瓦的光伏发电，全国总计就会超过10多亿千瓦，而每千瓦光伏发电系统仅需安装几平方米的太阳能电池板德国目前的太阳能光伏发电已达到2500多万千瓦

可以设想，今后的电力系统会像今天的互联络，电力用户都会安装必要的发电设施，电力用户同时也是发电商，既可以从电得到电力，也可以向电输送电力，形成以分布式发电为特征的新型电力系统

然而，目前我国分布式发电受到严重制约这固然有技术方面的问题，但更多的是政策问题和电力管理体制问题

要促进分布式可再生能源发电的发展，必须在电价政策和电力管理进行改革一是要明确支持分布式能源发电发展的上电价政策，形成鼓励千家万户建设分布式能源发电的政策体系；二要形成可再生能源发电自由上的电力管理体制，实施输电、配电、供电三者利益相分离的管理体制，输电和配电企业为公用事业单位，按过的电量收取过费用，输送的电量越多，收取的费用就越多，得到的利益也越多把供电环节放开经营，鼓励有实力企业参与供电环节的经营，通过市场竞争的方式提高电力服务水平，形成有利于分布式可再生能源发展电力管理体制

国内外的实践证明，增加可再生能源发电在电力结构中的比重，从技术上讲是不会有制约的，不会因为可再生能源比重大而影响电力系统的安全运行但增加可再生能源发电会在经济上会付出更多的代价，要求电力系统有更多的发电备用容量，电输送能力也要更大些，电结构更坚强些，整个电力系统发电设备利用小时会降低，电力系统运行管理的要求会更高，电力用户也需承担更高的电价也就是说要开发利用可再生能源，走可持续发展的低碳能源之路，需要付出更多的经济代价

从目前能源技术和管理来看，要推动可再生能源发展，必须解决好可再生能源发电与现代电力系统的融合问题，要根据可再生能源的特点，构建适应可再生能源发展的新的电力系统，既要保障电力系统的安全可靠运行，又要充分发挥可再生能源清洁环保的作用，积极推动能源体系由以化石能源为主向以可再生能源为主的转变

(作者系国家能源局新能源和可再生能源司副司长、高级工程师)

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