鄒徐歡，張陽玉，王琪媛，馬麗英，吳亞輝

［1.國網(wǎng)綜合能源服務(wù)集團(tuán)有限公司，北京100052；2.國網(wǎng)（北京）綜合能源規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，北京100052；3.山西大學(xué)電力與建筑學(xué)院，山西 太原030000］

1 背景

2020年9月，中國在聯(lián)合國大會上提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”，即“雙碳”目標(biāo)?！半p碳”目標(biāo)的提出體現(xiàn)了我國走綠色低碳發(fā)展道路的堅定決心，更會使未來我國社會經(jīng)濟(jì)運行方式、生活消費方式和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局等方面發(fā)生廣泛而深刻的變革。特別是在能源電力領(lǐng)域，“雙碳”目標(biāo)的提出以及新型電力系統(tǒng)的建設(shè)將加快綠色電力能源轉(zhuǎn)型，新能源發(fā)電向主體性電源轉(zhuǎn)變趨勢愈發(fā)明顯。

“雙碳”目標(biāo)對高比例綠色電力的訴求、“十四五”規(guī)劃繼續(xù)提升可再生能源在區(qū)域能源供應(yīng)中的比重、新型電力系統(tǒng)建設(shè)、無補(bǔ)貼的平價時代全面到來等都是綠色電力消納今后要面臨的新形勢。研究以“風(fēng)光”為主的綠色電力消納機(jī)制，可進(jìn)一步提高可再生能源消費比重，降低二氧化碳排放量，為可再生能源發(fā)電機(jī)容量的擴(kuò)充提供空間，為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供支撐。

2 供給側(cè)促進(jìn)綠電消納機(jī)制

2.1 火力發(fā)電商促進(jìn)綠電消納機(jī)制

“雙碳”目標(biāo)下，隨著綠色電力并網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，火電機(jī)組將逐步由提供電力、電量的主體性電源，向提供可靠電力、調(diào)峰調(diào)頻能力的基礎(chǔ)性電源轉(zhuǎn)變。在技術(shù)層面，火電原則上具備秒級以上全時間尺度調(diào)節(jié)能力，通過節(jié)能降碳改造、靈活性改造、供熱改造“三改聯(lián)動”，在提升其靈活性的基礎(chǔ)上，積極參與調(diào)峰服務(wù)，彌補(bǔ)電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力嚴(yán)重不足的短板[1]。隨著電力市場改革的不斷深化、市場化補(bǔ)償機(jī)制的不斷完善，火力發(fā)電商將逐步突破窘境，更加積極地進(jìn)行火電機(jī)組靈活性智慧化改造，以期獲得多種收益，從而擺脫僅靠發(fā)電量獲取收益的單一盈利模式。

2.1.1 火電靈活性改造

持續(xù)增加火電的靈活性將是貫穿“十四五”乃至“十五五”期間火電行業(yè)的主題。2021年11月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《全國煤電機(jī)組改造升級實施方案》，提出存量煤電機(jī)組靈活性改造應(yīng)改盡改，“十四五”期間實現(xiàn)煤電機(jī)組靈活制造規(guī)模150BW。大力推動煤電節(jié)能降碳改造、靈活性改造、供熱改造“三改聯(lián)動”是火電機(jī)組適應(yīng)新形勢新要求的重要發(fā)展方向，要實現(xiàn)的主要目標(biāo)是擁有靈活的負(fù)荷適應(yīng)能力、更廣泛的燃料適應(yīng)性和更符合用戶需求的能源產(chǎn)品，重要的手段就是通過數(shù)字化推動火電廠的智慧運行。要實現(xiàn)上述目標(biāo)，需要解決設(shè)備的安全運行問題、污染物超低排放問題、機(jī)組運行經(jīng)濟(jì)問題和機(jī)組智能化控制問題[2]。

2.1.2 參與輔助服務(wù)市場

目前我國主要依靠傳統(tǒng)火電和水電機(jī)組承擔(dān)電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻等工作任務(wù)，而火電又是電力調(diào)頻輔助服務(wù)的主力機(jī)組。從服務(wù)費用分?jǐn)偟慕嵌葋砜?，在參與服務(wù)的各種能源類型中，火電機(jī)組雖然補(bǔ)償費用最高，但分?jǐn)傎M用也最高，目前在輔助服務(wù)市場，可以通過火電聯(lián)合自動發(fā)電控制（AGC）調(diào)頻、調(diào)峰實現(xiàn)盈利。部分地區(qū)建立了按效果付費的調(diào)頻輔助服務(wù)付費機(jī)制，按機(jī)組性能的調(diào)頻付費模式使得火電機(jī)組捆綁儲能共同提供服務(wù)?；痣娂觾δ蹵GC聯(lián)合運行的主要機(jī)理是，利用儲能毫秒級響應(yīng)能力來實現(xiàn)更加精確的輸入和輸出，顯著增強(qiáng)火電機(jī)組AGC調(diào)節(jié)性能，并更好地彌補(bǔ)發(fā)電機(jī)組對于調(diào)度指令產(chǎn)生的響應(yīng)偏差。通過這種方法既能夠提高火電機(jī)組的運行效率，降低運行成本，還提升了發(fā)電機(jī)組的靈活性價值。

2.1.3 發(fā)電權(quán)交易

發(fā)電權(quán)交易也稱為發(fā)電權(quán)轉(zhuǎn)讓交易、替代發(fā)電交易，是以雙邊協(xié)商、集中競價、掛牌等市場化方式實現(xiàn)發(fā)電機(jī)組、發(fā)電企業(yè)之間合同電量替代生產(chǎn)的交易行為。當(dāng)出現(xiàn)煤炭緊缺、煤電價格倒掛、碳排放權(quán)限制等情況，部分高耗能火電機(jī)組可能會出現(xiàn)越發(fā)越虧的情況，此時，可以轉(zhuǎn)讓其發(fā)電權(quán)來獲得相應(yīng)收益。發(fā)電權(quán)交易是優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)節(jié)能降耗的主要手段?；鹆Πl(fā)電商可積極與新能源發(fā)電商達(dá)成中長期發(fā)電權(quán)交易，推進(jìn)跨省區(qū)發(fā)電權(quán)的置換，降低火力發(fā)電商用能成本，減少棄風(fēng)、棄光，使新能源發(fā)電商通過提高發(fā)電量增加效益，電網(wǎng)企業(yè)通過增加輸送電量獲取收益，各市場主體均實現(xiàn)共贏。

2.1.4 新能源打捆交易

國家發(fā)展改革委、國家能源局《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補(bǔ)發(fā)展的指導(dǎo)意見》強(qiáng)調(diào)了存量煤電項目可以擴(kuò)大就近打捆新能源電力的能力?；鹆Πl(fā)電商可以通過利用自身煤電的容量所擁有的調(diào)節(jié)性并結(jié)合現(xiàn)有的輸電通道，提高煤電與新能源的黏合度，就近布局新能源建設(shè)。調(diào)和火電機(jī)組發(fā)電計劃與用電負(fù)荷的矛盾，提高發(fā)電系統(tǒng)整體效率的同時，提供對電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻和調(diào)相等多種功能，有效抑制大規(guī)模新能源發(fā)電并網(wǎng)后對電網(wǎng)的沖擊，有效提升配電網(wǎng)的穩(wěn)定性、可靠性及接納分布式新能源的能力。

2.2 新能源發(fā)電商促進(jìn)綠色電力消納機(jī)制

新能源發(fā)電商可以通過自建或購買調(diào)峰能力來擴(kuò)大并網(wǎng)規(guī)模，參與綠色電力交易試點、電力現(xiàn)貨市場、聯(lián)合虛擬電廠完成低谷棄電交易等方式獲取收益并促進(jìn)綠色電力的消納。

2.2.1 自建或購買調(diào)峰能力

2019年，江蘇、山東、新疆、西藏等?。ㄗ灾螀^(qū)）陸續(xù)出臺政策，鼓勵建設(shè)相關(guān)儲能設(shè)施，增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。2020年，各省陸續(xù)下發(fā)文件，將儲能作為新能源項目的標(biāo)配[3]。2021年8月，國家發(fā)展改革委、國家能源局下發(fā)《關(guān)于鼓勵可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購買調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》，鼓勵可再生能源發(fā)電企業(yè)自建儲能或調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模、允許可再生能源發(fā)電企業(yè)購買儲能或調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模。企業(yè)自建或購買調(diào)峰能力的方式有3種：①建設(shè)調(diào)峰能力，自主調(diào)節(jié)運行。②建設(shè)調(diào)峰能力，公網(wǎng)調(diào)度運行。③購買調(diào)峰能力，公網(wǎng)調(diào)度運行。

2.2.2 參與綠色電力交易試點

與常規(guī)電源相比，新能源發(fā)電產(chǎn)生的電量在物理屬性和使用價值上沒有區(qū)別，且具有“同質(zhì)化”的特點。但在商品屬性上卻具有明顯的差別，由于新能源發(fā)電過程零污染、零碳排放，綠色電力產(chǎn)品擁有環(huán)保屬性，蘊含環(huán)境價值，即“同質(zhì)不同性”。在以往“證電分離”的電力交易模式中，對新能源發(fā)電環(huán)保屬性的還原不夠充分。按照能源體制革命的總要求，打通能源發(fā)展快車道的一個重要落點是還原能源的商品屬性。2021年9月，我國通過開展綠色電力專場交易，對參與綠色電力交易的新能源發(fā)電主體核發(fā)綠證，在流通環(huán)節(jié)將擁有綠色屬性標(biāo)識和權(quán)益憑證的產(chǎn)品直接賦予綠色電力產(chǎn)品，實現(xiàn)綠證和綠電的同步流轉(zhuǎn)，從而充分還原綠色電力的商品屬性[4]。目前，浙江、江蘇、廣東等地已開展綠色電力交易試點工作。隨著綠色電力市場交易的常態(tài)化開展及相關(guān)機(jī)制的逐步建立，越來越多的新能源將在綠色電力市場上進(jìn)行交易，必將進(jìn)一步提高綠色電力的消納水平，促進(jìn)新能源的發(fā)展。

2.2.3 參與電力現(xiàn)貨市場

電力現(xiàn)貨市場是一種短期和即時市場，能夠?qū)崟r兼容新能源發(fā)電的波動性、隨機(jī)性等特點，有利于擴(kuò)大新能源電力的消納空間。新能源發(fā)電企業(yè)可以憑借邊際成本低的優(yōu)勢贏得更大的市場份額，這是運用市場化手段解決新能源電力大規(guī)模消納問題的一種新的解決方法。2021年5月，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步做好電力現(xiàn)貨市場建設(shè)試點工作的通知》，提出穩(wěn)妥有序推動新能源參與電力市場的觀點。引導(dǎo)10%新能源項目的預(yù)計當(dāng)期電量通過市場化交易競爭上網(wǎng)，市場化交易部分可不計入全生命周期以保障收購小時數(shù)。有關(guān)部門盡快研究建立綠色電力交易市場，推動綠色電力交易。

3 需求側(cè)促進(jìn)綠電消納機(jī)制

隨著電力市場改革的不斷推進(jìn)，供需雙側(cè)通過共同參與電力市場，通過物理上的電力協(xié)同控制和經(jīng)濟(jì)上的金融互補(bǔ)，可以最大限度地挖掘兩側(cè)特別是需求側(cè)的負(fù)荷調(diào)節(jié)潛力，共同促進(jìn)綠色電力的消納。在政策方面，各地相繼出臺電力輔助服務(wù)市場交易規(guī)則，鼓勵需求側(cè)資源參與電力輔助服務(wù)交易。由新能源廠商支付補(bǔ)償費用，需求側(cè)聚合商獲得輔助服務(wù)補(bǔ)償費用。通過智能化設(shè)備控制或用戶響應(yīng)等方式，需求側(cè)資源主要是通過調(diào)控柔性負(fù)荷和儲能設(shè)備充放電來參與輔助服務(wù)，獲得經(jīng)濟(jì)激勵。通過聚合后的需求側(cè)資源，具有更高的參與市場能力和系統(tǒng)可靠性，將有效提高需求側(cè)收益和電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。加快推動實施需求響應(yīng)，可以促進(jìn)電力供需平衡、優(yōu)化資源配置，同時，更能促進(jìn)綠色電力消納[5]。

3.1 儲能與電動汽車提供輔助服務(wù)

華中電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場允許儲能裝置、電動汽車（充電樁）、虛擬電廠等新型市場主體獨立參與市場，或通過聚合商以聚合方式（虛擬電廠）參與市場。新型市場主體獨立參與或以聚合方式參與市場提供的調(diào)節(jié)容量應(yīng)不少于2.5 MWh，最大調(diào)節(jié)功率應(yīng)不小于5 MW。河北南網(wǎng)電力輔助服務(wù)市場允許儲能裝置、電動汽車（充電樁）等第三方獨立主體按照經(jīng)營主體獨立參與市場，也可通過聚合的方式由聚合商代理參與市場，聚合商代理的資源應(yīng)按儲能裝置、電動汽車（充電樁）、電采暖等對資源進(jìn)行分類，各類型資源分別以獨立形式參與市場。第三方獨立主體或由聚合商代理的自然人、法人單位需具有獨立的電力營銷戶號，采集終端能實現(xiàn)電能在線監(jiān)測、15 min電力電量分時計量與傳輸，且運行狀態(tài)良好。

3.2 虛擬電廠聚合分散資源

虛擬電廠以電為中心將分布式發(fā)電、儲能與負(fù)荷設(shè)備等聚合[6]，通過虛擬電廠內(nèi)部源荷儲各個單元的協(xié)調(diào)配合，讓電網(wǎng)成為用戶側(cè)可調(diào)資源聚合共享的樞紐和平臺，根據(jù)大電網(wǎng)運行需求和自身情況主動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)“需求彈性，供需協(xié)同”和社會整體資源利用效率最優(yōu)化，為電網(wǎng)安全運行和綠色電力消納提供更好保障。目前，虛擬電廠促進(jìn)新能源電力消納的方式主要是作為調(diào)節(jié)資源參與需求響應(yīng)市場、調(diào)峰輔助服務(wù)市場或作為一種可預(yù)測的變化負(fù)荷參與現(xiàn)貨等主能量市場，還可以利用可調(diào)度資源與新能源場站靈活互動解決其并網(wǎng)考核問題。虛擬電廠可以聚合需求側(cè)柔性負(fù)荷，通過引導(dǎo)用戶主動在電網(wǎng)高峰時段削減用電負(fù)荷，或者在低谷時段增加用電負(fù)荷，從而消納夜間新能源電力，對電力負(fù)荷進(jìn)行再平衡，解決電力供需矛盾問題。

4 結(jié)語

4.1 火力發(fā)電向提供可靠電力、調(diào)峰調(diào)頻能力的保障性電源轉(zhuǎn)變

在電力體制改革和“雙碳”的背景下，火電企業(yè)面臨巨大的挑戰(zhàn)的同時，也迎來了不一樣的發(fā)展機(jī)遇?；鹆Πl(fā)電商應(yīng)在支持國家政策走向的同時，從政策、市場、技術(shù)幾方面著手，主動轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的觀念，改變經(jīng)營模式和提升技術(shù)水平，積極進(jìn)行靈活性改造，參與輔助服務(wù)市場、發(fā)電權(quán)交易、多能互補(bǔ)項目等，實現(xiàn)在新型電力系統(tǒng)中維持良性運轉(zhuǎn)的目標(biāo)。

4.2 新能源發(fā)電商自建或購買調(diào)峰能力，積極參與各類電力市場

隨著我國電力現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場等市場機(jī)制建設(shè)不斷完善、新型電力系統(tǒng)建設(shè)持續(xù)深入，新能源發(fā)電商有了更為堅實的消納保障及更為豐富的交易模式選擇。對于保障性收購部分，新能源發(fā)電商依舊可以通過省內(nèi)、省間中長期交易來實現(xiàn)綠色電力的消納。市場化交易部分，新能源發(fā)電商可以通過自建或購買調(diào)峰能力來增加并網(wǎng)規(guī)模，參與綠色電力交易試點、電力現(xiàn)貨市場、聯(lián)合虛擬電廠完成低谷棄電交易等方式消納自身電量。

4.3 需求側(cè)新興市場主體可結(jié)合自身用能特點促進(jìn)綠色電力消納

需求側(cè)資源參與電力市場是未來的發(fā)展方向之一，需求側(cè)市場主體（如儲能、電動汽車、數(shù)據(jù)中心以及虛擬電廠等）應(yīng)充分考慮方案實施的環(huán)境，嚴(yán)密分析其技術(shù)和政策成熟度，進(jìn)而選擇合適的需求側(cè)市場參與模式（如儲能與電動汽車參與輔助服務(wù)及需求響應(yīng)、數(shù)據(jù)中心參與綠色電力或綠證交易等）并積極推進(jìn)其市場交易。