中國風電陷「棄風」困境 電網不給力發電沒人用 | 環境資訊中心

中國風電陷「棄風」困境 電網不給力發電沒人用

2016年07月21日
作者:李穎(中外對話副主編);翻譯:金豔

中國西北部城市酒泉,這天的風格外大。然而,龍源風力發電廠的渦輪機卻大多靜靜地佇立在那裡。只有極少數的巨型葉片正在轉動,其他的彷彿都遭遇了嚴重的技術故障,陷入癱瘓。

再生能源需要電網支持才能送達用戶家中。圖片來源:Oran Viriyincy

控制室內,管理人員正在和當地電網的官員通話,試圖獲得許可,好在這麼有利的天氣條件下生產更多的電能。但無論他怎麼請求,對方都無動於衷。

「嚴格按照配額來,發電量不能超過你們產能的1/10,」電網官員說。

這是今年四月初,中央電視台播放的關於風電基地停擺問題調查報告中的一幕場景。這或許是央視記者首次報導棄風問題;但對中國大大小小的風電廠而言,這一場景早已稀鬆平常。

在巨額投資和政策支持的推動下,中國已經成為全球最大的風力發電​​國。中國風能協會(CWEA)數據顯示,截止到2014年底,全國風能項目總投資額超過993億人民幣,位列所有能源投資之首。但殘酷的現實卻告訴我們,這些項目的產能有一大部分處於閒置狀態。風電併網的步伐遠遠落後於產能擴張,造成了極其嚴重的浪費。

日益惡化的棄風問題

多年來,棄風問題一直困擾著中國的風電產業,而對這一問題的擔憂在去年達到了最高峰。中國循環經濟協會再生能源專業委員會(CREIA)數據顯示,2015年中國風電棄風率達到15%,創歷史新高。

在甘肅、寧夏、黑龍江等有著豐富風能資源的北部省份,這一數字甚至高達60%。無法接入電網的風電高達339億千瓦時,損失高達180億元人民幣(28億美元)。

表1:2015年各地棄風率及風電產能的利用效率

短短5年,中國未使用的風電就高達1000億千瓦時,相當於三峽大壩和葛洲壩(中國最大的兩個水電站)2015年生產電能的總和。

地方政府袒護煤電

鑑於如此糟糕的境遇,中國風能協會已經對一些地方政府提起訴訟,指責他們袒護燃煤發電廠的保護主義行為。新疆、甘肅、雲南等地的政府部門和地方電網調度部門也被指濫用行政權力,擾亂風電生產。

風能協會秘書長秦海岩解釋說,這些省份採取的保護措施包括:向風電企業徵收費用,用於補貼燃煤電廠;降低再生能源發電的購買價格,壓縮風電行業的利潤空間。風電部門的代理律師認為,這種行為違反了 《中國再生能源法》規定的保障性收購原則。

《再生能源法》於2005年2月生效,其中第4章第14條規定,電網企業應當與再生能源發電企業簽訂併網協議,全額收購其電網覆蓋範圍內再生能源併網發電項目的上網電量。這項法律聽起來有利於風電的發展,但缺少制裁措施來支持強制性購買。

圖2:風能+光伏產能vs.風能+光伏發電量

超級電網建設緩慢

導致棄風的另一個原因在於技術上的困難。

中國的風能和太陽能資源大多集中在人煙稀少的西部和北部偏遠地區。將這些地區生產的電力輸送到能源緊缺的東部沿海城市,需要有長距離大容量輸電的能力。

為解決這一問題,中國計劃升級輸電線路,建造全球最強大的超高壓(UHV)輸電網絡。一般來說,800千伏以上電壓等級的線路被稱為超高壓輸電線路;而中國的目標則更加遠大,其計劃建設的超高壓輸電線的電壓等級在1000千伏以上。

中國國家能源局稱,目前共有12條此類連接西北部省份和沿海地區的超高壓輸電線路正在建設中。最新投入建設的線路連接了新疆 昌吉回族自治州和中國東部安徽省的宣城市。該線路總長度3324公里,設計電壓等級1100千伏,預計將於2018年投入使用,屆時將成為全球最長的超高壓輸電線路。

圖3:中國最長超高壓輸電線路路線圖。圖片來源:中外對話

但此類巨型項目不僅造價昂貴,且耗時漫長。一條超高壓輸電線路的建造時長至少為3年。對此,國外專家提出了一個速成的方法,通過在地方電網內部進行併網會是一個短期內更為可行的方案。

保爾森基金會北京辦事處研究副主任安德斯·霍夫說,對中國風能資源豐富的省份而言,實現本地併網是起始點。「確保再生能源盡可能地實現本地併網;下一步再是省份之間的連接,」。

霍夫還說:「目標不要定得太高,先專注解決區域層面的問題,這樣或許能夠更好地實現更大範圍的內部連接,最終讓中國受益。」

京津冀地區是再生能源區域一體化的最佳試點地區。如圖1所示,河北省2015年的棄風率達到了10%;在距離北京​和天津這兩個中國最大的能源市場如此之近的河北省出現這種情況,著實令人費解。

好消息是,中央已經將京津冀地區經濟一體化作為一項戰略,這將加速這方面的建設。

京津冀地區總面積與德國和美國德克薩斯州相當,而這兩個地方都已成功將棄風率降至1%左右。只要區域一體化工作開展得當,京津冀地區的棄風率也能與德國和德州兩地媲美。

圖4:德國、美國德克薩斯以及京津冀地區再生能源一體化情況一覽。資料來源:保爾森基金會

霍夫說,德國風能產地和電力市場之間的距離與京津冀地區相當,是個非常值得借鑒的例子。而且,德國的成功並沒有嚴重依賴巨額投資。

「在擁有強大配電網絡的區域,新投資需求的壓力較小。只要使用新的技術,原本強大的配電網絡就能變成『智能電網』,這樣我們就能實現更多再生能源的併網,也不用花大成本投資輸電線路建設。」 德國能源署署長安德烈斯·庫爾曼說。

對此,中國專家並不同意。中國循環經濟協會再生能源專業委員會研究主管彭澎認為,過分強調內部併網和地方連接可能會讓我們忽視了中國的特殊國情。她指出,中國幾乎所有的風能和太陽能發電廠都與主要市場之間相隔甚遠。例如,與沿海省份相比,擁有豐富再生能源的省份的電力消費相對 ​​較少,導致內部併網空間有限。

「以新疆維吾爾族自治區為例,該地區急需向全國各地輸送的,不僅僅是風電,還有燃煤電廠生產的電能。」彭澎說。毗鄰新疆的甘肅和寧夏,也面臨著同樣的窘境。長遠來看,解決這一問題的方法還是建設長距離輸電線路,彭澎認為。

能源市場改革

技術問題似乎比較容易解決,相比之下系統內部固有的約束就更令人生畏了。

中國的能源部門在設計之初就通過經濟激勵措施鼓勵燃煤電廠的發展。目前中央政府提供的煤炭補貼是再生能源的兩倍。中國電力企業聯合會稱,煤炭依舊是中國主要的電力來源,2015年燃煤發電量佔全國發電總量的67%。

即便中國已經立志降低對煤炭的依賴,但短期內上述情況不太可能改變。地方政府部門擔心,過分輕率地淘汰煤炭發電會在短期內造成經濟損失、失業等問題。這也解釋了為什麼許多地方政府甚至不惜以阻礙再生能源增長為代價支持燃煤電廠的發展。

2015年,中國電力消費整體僅上漲0.5%,創數十年來新低。不斷下降的用電需求和過剩的產能正在威脅著燃煤發電廠的生存,因此地方政府不得不採取特殊的保護措施。

雲南省為例,該省雖然擁有全國最為豐富的水資源,但其旱季(每年10月到來年4月)的水力發電​​量會出現明顯下降。幸運的是,那裡旱季多風,所以很少出現棄風問題。然而,雲南省政府依然決定向風電廠徵收費用,用於補貼掙扎求生的燃煤發電行業。再生能源行業認為政府實在多此一舉,該舉措將會使棄風問題進一步惡化。

「再生能源要對地方經濟有直接貢獻,裝機容量要順利併入電網,通常得花4到5年時間;而燃煤電廠只要啟動生產就能給政府帶來大量的稅收收入,」彭澎說。對很多省份而言,迅速​​帶來稅收收入這一點誘惑著實太大,他們無法抵擋。

更糟糕的是,燃煤發電的定價低於風電或太陽能發電,即便風能和太陽能發電的邊際成本非常低。

業內人士認為,燃煤發電的定價並沒有考慮到燃煤電廠的環境成本。「燃煤發電的定價為每千瓦時0.45元,但這一價格沒有包含廢料處置的成本。燃煤發電過程中用到了大量的水。例如,北京市的供水中就有一大部分來自南水北調工程,實際成本接近每噸30元。燃煤發電定價過程中如果考慮到這一因素,那價格還會比再生能源低嗎?」彭澎指出。

業內人士希望看到:再生能源與煤炭能源在平等的基礎上開展競爭。

目前,燃煤電廠每月可與當地電網或用電負荷中心全額結算電力費用,而風能和太陽能電廠僅拿到1/3的款項。某些極端情況下,剩餘的費用可能會被拖欠兩到三年。

國外專家認為,之所以出現這一奇怪現象的原因在於中國缺乏能源現貨市場。安德斯·霍夫指出,在美國,由於再生能源的邊際成本極低,電力系統總會優先配送再生能源,其原因正是在於美國擁有流動性極強的能源現貨市場。而國外觀察人士發現,國內認為再生能源居然比煤炭能源更貴的觀點很奇怪。

建立綠色調度系統是關鍵

建立綠色配電系統,優先配送再生能源電力,這是中國建立有效的能源現貨市場過程中不可或缺的一步。

2015年9月,中國在一份中美元首聯合聲明中首次​​宣布,將推動「綠色電力調度」,優先調用再生能源發電。3月31日 《巴黎協定》正式簽署儀式在紐約舉行的前夕,兩國元首再次發布聯合聲明,進一步確認了這一承諾。在這份聲明中,中國承諾加強綠色低碳政策的執行,嚴控公共投資流向高污染、高排放項目。

德國的經驗證明綠色調度系統發揮了作用。有了這一系統,再生能源發電將會成為電網運營商的首選,只有在再生能源發電全部接入電網之後,運營商才會選擇煤炭和其他化石燃料能源。

庫爾曼說,德國目前的立法草案明確規定,再生能源發電的棄電率必須控制在3%以下,而政府將對再生能源發電企業的限發電量提供至少95%的補償。在德國,再生能源發電企業將會獲得至少95%的限發電量補償。

再生能源法 新增管理條例

為了更好地落實《再生能源法》,中國國家能源局已經 頒布補充管理條例,從而加強再生能源的保障性收購

該條例首次明確對再生能源的限發電量進行補償。條例規定,將對受非系統安全影響,非再生能源發電擠占輸電通道而導致的再生能源併網發電項目限發電量進行補償。這一計劃的力度雖不能與德國的機制同日而語,但也是中國朝著提高再生能源地位邁出的重要一步。

近來,河北省張家口市 被國務院指定為國家再生能源「示範區」 ,一躍成為該行業投資的焦點。

目前已經有一條500千伏的輸電線路將張家口市與京津冀地區主要電力市場相連接。據中國電力企業聯合會估計,截至2014年底,該市併入電網的再生能源發電量高達627萬千瓦,其中近95%為風力發電 ​​。

張家口計劃提高再生能源在自身能源結構中的份額,這一點很有雄心。到2020年,再生能源發電將佔該市發電總量的至少55%,足以讓中國其他城市黯然失色。

但張家口模式是否一定適用於其他地區? 畢竟,張家口是第24屆冬季奧運會的共同舉辦地,再生能源併網在這裡取得成功在很大程度上有賴於政策的大力支持。

「如果再生能源在能源結構中佔大部分,供電的穩定性是否能得到應有的保障?有必要儲能嗎?能源調度要怎樣開展?如何保証投資能源源不斷地湧入這一行業? (考慮到這些問題,)張家口的計劃對其他城市有著重要的參考價值,」彭澎說。

再生能源前路漫漫

儘管中國多次承諾支持再生能源發展,其國內的燃煤發電產能依舊不斷增長。

再生能源業內人士擔心,地方政府會一面從口頭上敷衍再生能源行業,一面又死守傳統思維方式,鼓勵燃煤電廠的生產。這樣的擔心也並非毫無根據。

但再生能源的發展浪潮已經勢不可擋。如果中國想要在2030年之前達到碳排放峰值,一次能源消費中必須有20%為非化石燃料能源。鑑於當前再生能源發電的棄電率居高不下,要想達成這些目標似乎是不可能的任務。