张家口和北京【jīng】将联合举办【bàn】2022年【nián】冬奥会,可再生【shēng】能源【yuán】是这【zhè】两个城【chéng】市的重点规划之一。去【qù】年,保【bǎo】尔森基金会发布了《风【fēng】光无【wú】限》报告,指出这两个城市可以向美【měi】国德克萨斯【sī】州和德国学【xué】习,尽管可【kě】再生能源与【yǔ】人口【kǒu】密集区相距较远,仍可以实现可再生能【néng】源的大规模【mó】消纳。

德克【kè】萨斯州和德国的专家们把可再【zài】生能【néng】源【yuán】的成功消【xiāo】纳归功于三个重要因素:首先是市场规划,尤其是【shì】建立活跃的电力现【xiàn】货【huò】市场;二【èr】是调整【zhěng】平衡电力地区,将可再生【shēng】能源调【diào】度到以前【qián】相互【hù】隔离的地区;三是增加可再生能【néng】源【yuán】电力输电【diàn】线路投资。

基于上述结论和其他【tā】考量【liàng】因【yīn】素【sù】,报告建议在京津冀地区开展【zhǎn】可再生能源消【xiāo】纳试点,把更多【duō】的风电【diàn】和太阳能电力从张家【jiā】口输往北京和【hé】河北省南部地区。此后,中国国家能源局【jú】发文【wén】,要求在京【jīng】津冀【jì】地区开展电力【lì】市场【chǎng】建设【shè】试点,重点【diǎn】是直接电力交易和现货市【shì】场【chǎng】。

《风光无限【xiàn】》报【bào】告【gào】发布之后【hòu】,美国和欧洲的可【kě】再生【shēng】能源【yuán】消纳领域也【yě】有新【xīn】的进展,进一步证实了报告得出的【de】结论。总体上,美国的可再【zài】生能【néng】源电力持续快速增长。德克萨斯州的能【néng】源改革得到近邻地【dì】区的认【rèn】可并予【yǔ】以推【tuī】广。风能普及【jí】率高的地区正【zhèng】在推进大型输电项目,开拓新市场。

德州和其他地区的清洁能源持续发展

德州的风能和太阳能发电能【néng】力持续增长:该州目前有18吉瓦的【de】风电装机容量,提供了全州【zhōu】电【diàn】力消费量的15%。9-21,风【fēng】电【diàn】一【yī】度【dù】满【mǎn】足了该州50%以上的电力【lì】负荷,创【chuàng】下【xià】新【xīn】纪录。太阳能装机容量虽然只有500兆瓦【wǎ】,但超过1吉瓦【wǎ】的新增太阳能正【zhèng】列队【duì】投产。重【chóng】要的是,德州正在逐步淘【táo】汰煤电产能,以太阳能、风【fēng】能【néng】和天然气发电代之。此【cǐ】外,德州还【hái】在不断建设【shè】新【xīn】的输电线【xiàn】路。

新【xīn】增输电【diàn】线路和【hé】可再【zài】生能源为德州带【dài】来了巨【jù】大的利益。需要【yào】可靠低碳【tàn】能源【yuán】的全球技术【shù】产业积极签署风电【diàn】采购协议【yì】。德州【zhōu】的电价本来就在全美最【zuì】低之列,在【zài】推出零售竞争、现【xiàn】货市场和可【kě】再【zài】生能源专用输电线路【lù】之后【hòu】,电价还在进【jìn】一步下降。而且,尽管【guǎn】不再有所谓的“基础【chǔ】荷载电力【lì】”,德州的电网依然非【fēi】常可靠,弃风率极低。

推广德州模式

美国【guó】政【zhèng】坛两党都将德州视为【wéi】可【kě】再生能源的【de】成【chéng】功典范。德【dé】州前州长佩里【lǐ】主【zhǔ】持了德州的输电网络扩展项目【mù】,现升任美国能源部长。

其【qí】他州开始将德州当作潜在的低碳能源供应【yīng】地。虽【suī】然德州的电网【wǎng】长期以来一直相对孤立【lì】于美国其他州【zhōu】,但目前正【zhèng】在考虑【lǜ】加【jiā】强与相邻【lín】地区【qū】的【de】连接。

拟议项目之一是新建一个直流电网,称为SouthernCross,与美【měi】国东部电网相连,建成后可以将德【dé】州的廉价风电输【shū】送到美国【guó】东南部【bù】地区。该项【xiàng】目需要建设一【yī】条644公里长、500千伏【fú】的直流电【diàn】线【xiàn】路,能将2吉瓦风电从德州输送到【dào】亚拉【lā】巴马州和密【mì】西西比州。项目开发【fā】商【shāng】预计【jì】,通【tōng】过提高德【dé】州境内的风电和【hé】输电【diàn】线路利用率,该项【xiàng】目将促【cù】使德州风电投资增加,风【fēng】电装机【jī】容量可增加3吉瓦。与消费者付费的德州州内【nèi】电网系统不同,SouthernCross将由【yóu】使用输电线输出电力的风电厂付【fù】费。根据2017年【nián】的【de】最新估计,这条【tiáo】输电线路将在【zài】2021年之前建【jiàn】成并【bìng】投入【rù】使用。

德州的【de】经验表明,大规【guī】模输电投资有利于清洁能源发展,于【yú】是美国其【qí】他地区也纷纷【fēn】效【xiào】仿。目前,约【yuē】有十几个大型输电项目【mù】正在申请州政府【fǔ】和联邦政府的批准,其中许多【duō】项【xiàng】目【mù】专【zhuān】门为风电和太阳能而设。值得一提的【de】是两【liǎng】个【gè】项目:“西部快速输电线项目”和“大平原【yuán】东部清洁输电线项目”。

西部【bù】快速输电线项目的核心是,让低成本风电翻越位于怀俄明州【zhōu】的【de】北【běi】美大陆分水岭,进入【rù】人【rén】口密集的南加州地区。该【gāi】项【xiàng】目是一个600千伏的直流电【diàn】输电项目,输电线跨越多【duō】个州,总长【zhǎng】超过1000公【gōng】里,输电能【néng】力为3000兆瓦。项目建设成本【běn】超过30亿美元,开发商希望【wàng】在2020年完【wán】工。西部快【kuài】速输电线项目已【yǐ】经论证多年,但在最近几个【gè】月【yuè】相继【jì】获得美国两大【dà】重要【yào】政府【fǔ】机构(土地【dì】管理局【jú】和西【xī】部【bù】地区电力管理局)的批【pī】准。

正在申请各类批准的第二个大【dà】型【xíng】输电线项目是大平原东【dōng】部【bù】清洁输电【diàn】线项目。该项目是一条耗资【zī】20亿美元、长【zhǎng】度【dù】超过1000公里的直流电输电线路,从俄克拉荷【hé】马州【zhōu】到【dào】田纳西州的田纳西州流域管理局区域,计划【huá】将5000~7000兆瓦的廉价风电和其他【tā】可【kě】再生【shēng】能源电力输送【sòng】到美国东【dōng】南部。还有几【jǐ】个类【lèi】似项目也【yě】在酝酿之【zhī】中【zhōng】,许多私营企业都在积极【jí】参与,这说明低成本风电输【shū】电【diàn】项目可以创造其他项目无【wú】法【fǎ】比【bǐ】拟的【de】经济价值【zhí】。

不过【guò】,新建输电线【xiàn】路【lù】只是大格局中的一【yī】部分。德州的案例显示了市场改革【gé】的重要性,尤其是【shì】现货市场的建立和平衡地【dì】区的调整。在美国大平【píng】原【yuán】和西部地区,这类【lèi】改革在过【guò】去【qù】、现在和将来都【dōu】很关键。例如,大【dà】平原【yuán】各【gè】州【zhōu】同属SoutheastPowerPool(SPP),这是【shì】一个制定【dìng】市场规则【zé】并运营电【diàn】网的地区性输电组织。

该组织在2013年【nián】建立了IntegratedMarketplace,这是包括【kuò】现【xiàn】货市【shì】场和日前电力市场在内的综合市场【chǎng】,取代【dài】了之前由16个【gè】独立运行的、以双边合同为主的市场组成的【de】复【fù】杂网【wǎng】络【luò】,将能源和【hé】辅助服务交易并【bìng】入一个覆盖SPP全【quán】区的单一机【jī】构的管理之下【xià】。一项【xiàng】独【dú】立研究【jiū】显示,SPP综合市场在运行的头两年就为【wéi】用户【hù】节省了2.4亿美元,带【dài】来了34亿【yì】美元的输电【diàn】项目投资。2015年,SPP吸收了【le】内布拉斯加州、南达【dá】科他州【zhōu】、北【běi】达科他州、蒙【méng】大拿州部分地区、怀俄明州、明尼苏达【dá】州【zhōu】和艾奥瓦州的公用电网,进一步推动该【gāi】地区提高风电【diàn】消纳【nà】能力。

加州设定2030年可【kě】再生能【néng】源【yuán】占比目标为50%,并且【qiě】加州与美国西部地区整合是一个必【bì】然趋势,所以西部快【kuài】速输电线【xiàn】项目才有存在的价【jià】值。2014年,在【zài】加州和内华达州经营【yíng】的电力公司PacifiCorp推出了“电力【lì】调配市场”(EIM),为这两个州【zhōu】的用户节省了大量开支,受到【dào】广泛赞誉。西部快速输电【diàn】线进入【rù】PacifiCorp经营区【qū】域后终止,将【jiāng】电力【lì】输入【rù】EIM市场【chǎng】。

2015年【nián】,加州【zhōu】的一【yī】项立法提【tí】案鼓励独【dú】立电网运营商互连【lián】,形成【chéng】一【yī】个【gè】真正的跨州电网【wǎng】。围绕这项【xiàng】提【tí】案的多项独立研【yán】究【jiū】表明,这将降低【dī】可【kě】再生能源采购费用,减少储备要求,优化发电资产利用率【lǜ】,从而每【měi】年为加州用户【hù】节省15亿美元。可再生能源方【fāng】面【miàn】的优势特别突出:当加【jiā】州【zhōu】的太阳能资源【yuán】变弱时,怀俄明州和西【xī】北部地区的风能可以大量发电。加州与亚利【lì】桑【sāng】那州的太阳能可以相互平衡,弥补两【liǎng】地的早晚用电高峰缺口【kǒu】——亚利【lì】桑那州【zhōu】的太阳能可以弥补加【jiā】州早【zǎo】间用电【diàn】高峰的【de】缺【quē】口,而加【jiā】州的太阳能可以满足亚【yà】利桑那【nà】州傍晚【wǎn】的【de】用电高峰需求。虽然这些旨在【zài】提高可再生【shēng】能源消纳【nà】的项目现在【zài】暂缓推进,但【dàn】电力消纳最终会进一步改善。

中国的城市如何借鉴美国的可再生能源消纳经验?

人们常说【shuō】城市可以【yǐ】在应对气候【hòu】变化方面发挥表【biǎo】率【lǜ】作用【yòng】,但在可【kě】再生【shēng】能源消纳方面,美国重视【shì】的是地【dì】区层面【miàn】的市场改革与电【diàn】力【lì】传输。美国的经验表明,市场规划才是可再生能源消纳【nà】的最大【dà】障【zhàng】碍,并不【bú】是技术【shù】。虽【suī】然城市【shì】有一些独立推进可再生能源消纳【nà】的途径,例如分布【bù】式太阳能【néng】,但长远来看【kàn】,即使是分布式能源也要依赖于【yú】可再【zài】生能源交易【yì】和调【diào】配地区【qū】的拓【tuò】宽。加州与德州的经验说明,这【zhè】些改革不但可以节省【shěng】资金、改善环【huán】境,还可【kě】以增强企业和消费者的信心,推动【dòng】可【kě】再生能源发展更上一层【céng】楼【lóu】。