棄風棄光率僅1% 看德國如何做到新能源高消納

【中玻網(wǎng)】德國的棄風棄光率僅1%左右，在高裝機容量的前提下，可以達到如此高的消納率，首先與德國完善的基礎(chǔ)設(shè)施分不開，新能源的發(fā)展必是與電網(wǎng)建設(shè)相匹配，此外市場機制在德國新能源的消納上也發(fā)揮了不可替代的作用。
　　
　　眾所周知，在歐洲能源交易單位中的“優(yōu)先排序原則”下，可更新能源可以憑借其較低的邊際成本更加容易地被交易出去。此外調(diào)頻市場機制與可更新能源直接上市交易機制也非常大地促進了新能源的消納。
　　
　　準確預測
　　
　　可更新能源特別是風電，光伏等發(fā)電受氣候與天氣影響非常大，在一天內(nèi)可能波動幅度巨大，其不穩(wěn)定性與不可靠性是造成其無法大規(guī)模消納的重要因素。如果能提前相對準確預測出可更新能源特別是風電光伏的當日發(fā)電功率曲線與用電負荷曲線，那么就可以根據(jù)預測曲線提前安排火電等傳統(tǒng)化石能源發(fā)電廠的發(fā)電計劃，以達到非常大幅度消納新能源的目的。
　　
　　目前國內(nèi)可更新能源發(fā)電特別是對風力發(fā)電的預測尚處于起步階段，對風力發(fā)電的錯誤估計，往往導致大規(guī)模棄風。反觀德國，截至2014年年底，風電裝機容量38115兆瓦，而棄風率卻不到1%，如此高的消納利用率，得益于各個輸網(wǎng)公司對其控制區(qū)域內(nèi)風電相對準確的預測。
　　
　　右圖為德國四大輸網(wǎng)公司之一AmprionGmbH，對其所負責區(qū)域1月17日子夜至凌晨3時風力發(fā)電功率的預測值與實測值對比。從圖中可以看出，這一時段的偏差一直在15%左右波動，基于這種精度的預測，再依托調(diào)頻市場，就可以達到對風能幾乎完全的消納。
　　
　　在德國四個大輸電區(qū)域中，由相應(yīng)的輸網(wǎng)公司負責維持電網(wǎng)穩(wěn)定。廠網(wǎng)分離之后輸電公司必須向調(diào)頻市場購買平衡電力，以平衡計劃與實際之差。目前一次，二次，三次調(diào)頻能量可以按需拍賣，其中除一次調(diào)頻由于無法計量而按功率收取費用外，其余兩種調(diào)頻皆按功率與電量進行二元計費。由輸網(wǎng)公司向相應(yīng)的調(diào)節(jié)商支付。同時由于德國存在四大輸電網(wǎng)區(qū)，各個輸電區(qū)域之間也會在進行一些平衡。
　　
　　同時，每個大輸電區(qū)又由許多平衡基團組成，每個區(qū)域100個到200個不等。平衡基團是德國電網(wǎng)調(diào)節(jié)中虛擬的基本單元，在此單元中，所有的終端用戶消耗電量、產(chǎn)電商發(fā)電量以及輸入輸出電量必須達到平衡。單元內(nèi)發(fā)電量，耗電量，流入流出電量都由平衡基團責任方負責預測與經(jīng)營，并且受到區(qū)域輸電網(wǎng)公司的管理。平衡基團可大可小，在德國任何一個參與電力交易的能源公司，必須擁有至少一個平衡基團，所以平衡基團責任方可以是單純一家發(fā)電廠，也可以是負責給一片小區(qū)供電的能源公司。平衡基團責任方必須每天預測自身區(qū)域內(nèi)流入與流出的電量，并制成計劃上交給輸網(wǎng)公司，而輸網(wǎng)公司會根據(jù)這些表格在內(nèi)部平衡之后做出全區(qū)域的計劃。
　　
　　每當實際流入流出平衡基團的電量與計劃表發(fā)生偏差，平衡基團責任方就必須向其所在輸電區(qū)域的輸電公司購買平衡電力，而價格由輸電公司在二次調(diào)頻與三次調(diào)頻中的投入計算得出。在德國無論是正向平衡電力，還是逆向平衡電力的費用是一樣的，都按照平衡電力的電量價格的加權(quán)平均值計算得出。而這個值，往往遠大于在歐洲電力交易市場中的交易電價。
　　
　　由此可見，一個平衡基團責任方的預測準確與否，會直接影響到其在電力交易中的盈利。同時輸網(wǎng)公司的盈利也一定程度上與之相關(guān)，當大輸電區(qū)的整體偏差非常大時，會使輸網(wǎng)公司在一次調(diào)頻上的投入加大，對于這一部分支出，輸網(wǎng)公司不能從與下面的平衡基團責任方的交易中得到補償，這就驅(qū)使輸網(wǎng)公司對其管理的平衡基團責任方加強管理。由此，準確預測負荷與發(fā)電量，尤其是不穩(wěn)定的新能源的發(fā)電功率，成為輸網(wǎng)公司與平衡基團責任方的利益訴求，大大提高了二者預測的積較性。提高了預測精度后便可以大大減少擁堵的可能性，增加新能源的消納。
　　
　　上市交易
　　
　　從2000年起的EEG（可更新能源法）對可更新能源承諾了20年補貼上網(wǎng)電價不變，這在當初可更新能源發(fā)電，特別是光伏發(fā)電，成本較高的時候非常大地發(fā)生反應(yīng)了市場投入資金建設(shè)的積較性，同時帶動了整個新能源行業(yè)的發(fā)展，包括咨詢、設(shè)計、安裝、維護等，推動了光伏等組件的量產(chǎn)。高額并且20年穩(wěn)定的補貼一方面是對社會資本的無風險收益承諾，但另一方面也使得可更新能源分攤費節(jié)節(jié)上升，造成終端電價的上升，并且每年的分攤費都將之后20年的長度疊加，形成巨大的補貼慣性。不得不承認，這是一種過于激進的補貼機制，但在十幾年前光伏成本是煤電10倍，核電激進地被逐年關(guān)停的情況下，如果不使用這種激進的補貼機制很難發(fā)生反應(yīng)可更新能源行業(yè)的興起。這當然是后話，沒有人能做這種假設(shè)。