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保尔森基金会:印度面临弃风弃光问题

2016-10-07 22:01:58| 来源: | 评论:0| 点击: |

作者:Jamie Manley,保尔森基金会项目研究员
编译:李梦媛

编者按:
全球多国可再生能源装机容量持续走高,随之而来的弃风弃光问题难以避免。美国可再生能源实验室(NREL)的数据显示,以目前的电网技术,当光伏的电网渗透率达到12%以上,弃光问题将会浮现。对项目投资方而言,可再生能源的全额消纳是环保和收益的双赢;从电网运营商的角度来看,安全可靠且兼具经济性的电力供应,才是重中之重。印度作为未来重要的光伏市场之一,已面临着弃光的挑战;如何有效应对解决限发问题,促进可再生能源与现有电网设施的融合发展,作者提出了一些建议。兼听则明,文中提出的建议措施,或许可以给中国提供参考思路。


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        近日,印度正式批准《巴黎协定》,对减少温室气体排放做出了官方承诺。然而,在大规模推广可再生能源发电仅仅两年后,印度面临着一个问题:在这个国家的某些地区,光伏和风电已经安装得太多了。
 
        2016年7月,印度南部的Tamil Nadu邦的光伏电力无法全额消纳,第一次发生了弃光现象。为此,该邦首席部长Jayaram Jayalalitha致信印度总理莫迪,敦促加快省级绿色能源走廊建设,允许向其他邦传输可再生能源电力,减少清洁能源浪费。
        同年8月,面对关于电网运营商浪费可再生能源电力的指控,印度新能源和可再生能源部首席秘书Tarun Kapoor撰文,要求电力监管机构做出妥善安排,充分利用光伏电力。
        现如今,发展中国家在可再生能源方面的投入居全球首位,印度的弃光情况在某种程度上具有相当的典型意义:电网会成为发展中国家力推可再生能源的主要阻力吗?
 
        从印度、中国、智利的情况来看,如果没有细致合理的长期战略规划,未来大量的可再生能源将面临被“弃”的窘境。
        2015年,印度的光伏和风力发电量仅占全国的3.5%。如果印度政府的雄心勃勃的可再生能源规划得以实施(即到2022年光伏累计装机容量达到100GW,风电达到60GW),那么,2022年该国并网的光伏和风电装机容量将是现在的4倍。然而,已有迹象表明,印度电网对这些可再生能源的输配能力将成为制约其发展的最大瓶颈,进而影响到该国的能源和气候变化目标。
 


        尽管缺少官方数据,根据Tamil Nadu邦的电力监管情况测算,该邦的弃风比例高达33-50%。
        电网技术是造成弃风弃光问题的原因之一。光伏和风力发电不像化石燃料电厂那样容易控制,因此电网需要足够的灵活性来应对发电厂的最后一分钟的变化。
        供需错配是另一个因素。在印度,西部和南部的6个邦的光伏装机容量占了全国的80%,然而电力需求仅占全国的38%。对于习惯了开/关火电厂的电网运营商来说,适应可再生能源需要一定时间。如果不采取新举措来推动可再生能源与现有电网的融合,那么,当光伏电站和风场开始发电时,电网运营商很可能无法利用这些清洁电力。
 
        在面对同样问题时,已有其他国家的成功案例可循:德国和美国的电网都有相对较高的光伏和风电渗透率,而弃风弃光却可以控制在较低比例。随着可再生能源装机容量迅速提升,中国则面临着较为严重的弃风弃光问题。
        目前,中国拥有全球最高的光伏和风电装机容量。从2010年到2015年,中国的光伏和风力发电量提升了4倍;但必须正视的是,2015年,美国风力发电量超过了中国,尽管其风电装机容量仅为中国的58%。究其原因,弃风弃光是造成这些差异的根源。
        虽然中国在过去十数年里迅速建设了大量的可再生能源发电装置,但相应的输配电基础设施和可再生能源电力的利用制度的建立及贯彻实施,需要更长的时间。
        印度可以从中国的经验中学到很多。
 
        对印度的政策制定者来说,幸运的是,弃风弃光问题的出现并不是个意外,可再生能源与现有电网的集成已经引起了高度关注。也许,与中国最大的区别在于,印度已有一个电力自由交易市场,可以为电厂提供即时买卖电力的最重要的自由度。
        同时,前文提及的绿色能源走廊将建设一系列的省级电力传输网络,连结可再生能源富余地区和电力需求地区。与中国的全额保障性收购政策类似,太阳能和风能在印度也具有优先地位,意味着电网应该无条件接受可再生能源电力。
        这些措施不见得能解决所有问题。一份针对31家印度光伏企业高层的调查问卷显示,并网消纳仍将是印度太阳能发展的最大挑战。
 
        印度当前的首要任务是完成绿色能源走廊和其他新的输电线路建设,为可再生能源的传输提供硬件设施。印度各邦的电力需求和装机容量有着明显的错配,需要加以解决。
        例如,Uttar Pradesh邦的峰值电力赤字高达9.7%(即用电高峰时期,该邦的电力需求有9.7%无法满足),而邻邦Madhya Pradesh有8.3%的峰值电力过剩。然而,2016年5月,两省之间的电力传输仅达到73%,意味着Madhya Pradesh的一部分富余电力没能输送到Uttar Pradesh。从全国范围来看,由于输电网络的掣肘,印度2015年有10%的电力供应无法付诸使用。
        对省级输电网络的投资有助于解决电力需求和装机的错配问题。对印度而言,吸引民资在这方面进行投资尤为重要。绿色能源走廊的预算达到了惊人的34亿美元,亚洲开发银行已表示将为之提供10亿美元贷款,德国GiZ将提供10亿欧元贷款,印度政府也将提供一部分经费。然而,公共部门只能为有限数量的项目提供财政支持,许多邦的基建设施状况已然堪忧。
        据估算,2012-2017年间,印度基建设施的投资有47%来自民间资本。印度规划委员会已专门为输电网络方面的投资创建了一个新的公私联营合作框架,但土地的获取仍然是私人开发商难以按期完成项目的主要障碍。为增强基建设施项目对开发商的吸引力,促使更多的民间资本进入输配电建设,减少收购土地的时间和成本将是迫在眉睫、必须解决的问题。

       其次,屋顶光伏等分布式能源技术的推广利用,可以在输电线路短缺时,提高可再生能源的使用比例。
        根据印度政府规划,到2022年户用屋顶项目应占到光伏总装机量的40%,即40GW,然而,尽管政府提供30%的融资补贴,这一细分市场在印度的推进一直比较缓慢。分布式光伏面临的挑战,往往在制度,而非技术。在中国,补贴延迟发放以及缺少融资渠道这两个重要原因,使得户用分布式的推广不及预期。在印度,最近的一项调查表明,印光伏行业93%的企业高层认为,到2022年该国户用屋顶装机总量很难达到规划的一半,根源在于净计量政策效果不明显、融资难、融资贵,而且消费者缺乏投资意识。
        对于分布式的推广,有一些可能的解决方案:为配电公司提供培训,使其习惯客户自有发电设施;简化申请和审批流程;为户用项目建设统一的证书系统,以确保安装质量;允许户用分布式作为停电时的备用电源等。这些措施,可以有效促进分布式可再生能源的发展,且避免弃光现象的出现。

        储能也可以在很大程度上减缓弃光问题。目前,价格仍是制约储能大规模应用的主要因素,但电池的价格已在快速下降。
        此外,通过改进电网规划和调整电力市场结构,德国和美国的德克萨斯州都在高可再生能源渗透率和低弃光(风)率中找到了平衡。印度计划兴建10GW的抽水蓄能设施,以配合日益增高的可再生能源渗透率(路透消息显示,中国也在采取类似措施)。随着价格的持续下降,储能将成为可再生能源网络中一个必不可少的组成部分。
 
        最后,印度还可以借鉴其他国家在电网规划及运营方面的经验,来应对可再生能源装机量一路上涨而引发的弃风弃光问题。保尔森基金会近期发布的一份报告指出,提供财政补贴激励,也可以在某种程度上抑制弃光(风)率。
        印度现有的光伏及风电项目在发生弃风弃光问题时,无法获得财政补贴。根据印度政策,可再生能源发电具有优先地位,原本也无需额外的财政支持;然而,当政策无法落地执行时,财政奖励可以从另一个角度促进政策实施。中国也面临着类似的情况:政府颁布了多项关于可再生能源优先发电的政策,但因为缺少监管惩罚措施,弃光现象仍时有发生。
        发改委关于《可再生能源发电全额保障性收购管理办法》的通知(发改能源[2016]625号)中要求,非可再生能源发电挤占消纳空间和输电通道导致的可再生能源并网发电项目限发电量视为优先发电合同转让至系统内优先级较低的其他机组,由相应机组按影响大小承担对可再生能源并网发电项目的补偿费用。这将有效促进可再生能源的利用。
        更简单的方案是,制定固定电价,根据限发的光伏和风力的电量,对项目业主提供赔偿。这将有效遏制电网运营商弃风弃光,并为可再生能源的项目投资人在计算收益时提供更高的确定性。
 
        电网运营时,很小的变化也可以带来很大的差异。在美国德州,电网运营商ERCOT将日间市场的调度时间从每15分钟调至每5分钟一次,以平滑光伏和风电的发电曲线。(印度目前普遍采用15分钟的调度间隔。)ERCOT也将弃光(风)率的目标从0%上调至3%,与勉强利用每一度可再生能源电力相比,3%的弃光率更具成本优势。
        类似的变化可以为电网提供更大的灵活性,也可以免去建设新的输配电线路和储能装置可能带来的高成本和高风险问题。
 
        印度的可再生能源正在如规划一般地蓬勃发展,几年前,这还是无法想象的情景。事实上,从哥本哈根到巴黎,五年的联合国气候谈判里,印度已从一个应对气候变化的阻碍者蜕变为一个热情的参与者。
        然而,成功的能源转型,需要各方面共同努力,从根本上改变观念,真正支持可再生能源的发展。


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保尔森基金会是一家位于芝加哥大学的独立、非党派机构,成立于2011年,创始人是美国第74任财长及高盛公司前首席执行官亨利·保尔森。保尔森基金会致力于通过项目、倡导和研究活动,推动中美两国的经济增长和环境保护。



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