分析可再生能源电量比重增加的影响

在现有政策下，可再生能源电量比重变化不大，正如低需求基准情景所示，从2010年至2050年，美国可再生能源发电量仅从12%增加至19.5%。其中，陆上风电装机从3800万千瓦增至8000万千瓦，发电量从2.6%仅增加至6.1%;地热发电装机从240万千瓦仅增加到1600万千瓦，发电量仅增加了0.3%;生物质直燃机组几乎未增加，混燃机组增加450万千瓦，发电量增加0.6%;光热装机并无明显增加;海上风电装机增加270万千瓦;水电仅从7800万千瓦增加至7900万千瓦。可见如果无激励政策扶持，可再生能源发展相当缓慢。政策扶持是一方面，另外技术、市场等对可再生能源比重也具有重要影响，考虑到各种因素均具有不确定性，以下将进行探索性情景分析。 内/容/来/自:中-国-碳-排-放*交…易-网-tan pai fang . com

可再生能源电量比重增加，各类型可再生能源装机容量(电量)贡献各不相同。从图1可以看出，可再生能源比重从30%增加至90%时，陆上风电电量比重增加最为明显，从1.3亿千瓦增加至4亿千瓦，当然海上风电也增加到了1.1亿千瓦;光热发电具有储热功能，对电网灵活性具有重要影响，截至2050年，光热发电装机也从几千千瓦增至1.02亿千瓦;另外，随着燃煤机组退役，生物质发电方式也逐渐从混燃转向了直燃;而对于燃煤机组与燃气机组，装机与发电量均大幅下降;核电机组虽然装机变化不大，但发电量却从11%降至5%。 本文+内-容-来-自；中^国_碳+排.放_交^易=网 t a n pa ifa ng .c om

美国可再生能源处于偏远地区，与负荷中心呈逆向分布格局，输电设施建设至关重要，不仅可以输送电力至负荷中心，互联区域电网达到平滑间歇性电源出力的效果，还可以实现区域互补以增强电网可靠性与稳定性的目的，另外对降低电价也非常有利。

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可再生能源比重增加对规划备用容量影响不明显。规划备用主要保证电源充裕度，包括非间歇性电源装机(火电、核电等常规机组，以及非间歇性可再生能源机组)、储能设备以及极小部分间歇性电源装机。从低需求基准情景到90%可再生能源发电量情景，规划备用无明显变化，维持在9亿千瓦左右，而且各情景中备用容量系数均为15%。另外，可再生能源电量比重增加时，间歇性电源电量比重随之增加，而非间歇性电源电量比重下降剧烈，但是装机下降幅度并不大。从低需求基准情景到90%可再生能源发电量情景，非间歇性电源机组即储能设备总容量下降仅6%，但发电量下降近40%，主要为保证电源充裕度。间歇性电源对充裕度贡献甚小，在90%可再生能源发电量情景中，风电与光伏发电总装机超过7亿千瓦，但是对规划备用贡献却不超过1亿千瓦。

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短时间电力供需平衡主要由运行备用完成。根据服务类别，运行备用主要包括调频、预测误差以及事故备用;根据技术类别可分为发电备用、储能设备以及可中断负荷。随间歇性电源电量比重增加，运行备用容量随之提高，而且多数常规发电机组也由发电转为提供备用。从低需求基准情景到90%可再生能源发电量情景，总运行备用容量从6000万千瓦增加到1亿千瓦，但是可中断负荷却随之降低，这不仅与不断增加的成本有关，而且富余的常规机组容量也是重要影响因素。

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随着可再生能源电量比重增加，弃风弃光电量也随之增加。可再生能源电量不能及时被电网消纳，或者储能设备不能及时存储，为保障电力系统运行，必须采取弃风弃光措施，而且弃风弃光电量随着可再生能源电量比重增加呈上升趋势。在30%可再生能源发电量情景中，弃风弃光电量达到120亿千瓦时(此情景中占间歇性电源电量比重为2%)，60%情景达到了600亿千瓦时(占比4%)，90%情景更是达到1500亿千瓦时(占比7%)。为减小弃风弃光电量，《前景研究》提出以下措施：(1)易发生电力阻塞区域增加输电线路容量;(2)增加备用共享，减少备用机组数量;(3)增强常规机组灵活性能，建立市场机制促进灵活性机组运行;(4)利用储能技术或可控负荷对电网灵活性进行调节;(5)提高风电预测水平;(6)建立峰谷电价机制，激励工业部门在发生弃风弃光时段进行合理利用。

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