根据《“十四【sì】五”可再生能源发展【zhǎn】规划【huá】》，“十四【sì】五”期【qī】间可再生能源发电【diàn】量增量在全社会用电量增量【liàng】中占比超【chāo】过50%，风电和太阳能发电量实现翻番【fān】。笔者认为，需【xū】在充分认识【shí】我国现阶段可再生能源【yuán】与【yǔ】新能源发展形势与面临困难【nán】基础上【shàng】，通过【guò】自【zì】主创新，攻克资源潜【qián】力【lì】二【èr】次评估、风光功【gōng】率准【zhǔn】确预测、灵【líng】活负荷需求响应、源网荷储协同互动四方面关键技术，破解大规模集【jí】中【zhōng】式风电【diàn】/光伏发电并网【wǎng】消纳难题，有【yǒu】力支撑【chēng】“十四五”可【kě】再生能【néng】源规划落地实施【shī】。
风电光伏成为可再生能源开发利用主体
综【zōng】合我国可再生能【néng】源资【zī】源条【tiáo】件分布、技【jì】术成熟程度、开发建设成本等多【duō】方面因素，“十四五【wǔ】”期【qī】间可再生能【néng】源开发利用仍将是以风电光【guāng】伏为代【dài】表的可再生【shēng】能源电力【lì】为主。
近【jìn】年来，我国【guó】可再【zài】生能源【yuán】实现跨越式发【fā】展，水电、风【fēng】电、光【guāng】伏装机连续17年、12年和7年居世界首位【wèi】。2021年3月【yuè】《中华人民共和国国民【mín】经济和【hé】社【shè】会【huì】发展第十【shí】四个五年规划和2035年远景目【mù】标纲要【yào】》就提出，建设黄河上游【yóu】、河西走廊、黄河几字湾【wān】、冀北、松辽、新疆、黄【huáng】河下【xià】游七大陆上新能源基地以【yǐ】及藏东【dōng】南、川滇黔桂两大水风光综合基地【dì】等和海【hǎi】上【shàng】大规模风电基【jī】地集群。
风光发电发电量翻番任务艰巨
我【wǒ】国新能源发【fā】电发展迅速，在我【wǒ】国现有电力【lì】负荷【hé】分布与电网调节【jiē】能力的条件下，“十四【sì】五”期【qī】间风电和【hé】光伏发【fā】电量实现翻番的目【mù】标任务异常艰巨。尽管我国风光发电【diàn】的装机占【zhàn】比不断【duàn】提高，但受【shòu】到风【fēng】速、太阳辐照度波动性【xìng】、间歇性的影响，使其平【píng】均出力与额定装机之比以及发电【diàn】小【xiǎo】时【shí】数均远低【dī】于常规【guī】发电，风光发【fā】电的电量占【zhàn】比【bǐ】远低于其装机占比。在风光发电【diàn】装机规模不大、占比不高时，常规发【fā】电的调【diào】节空间较大，电【diàn】网消纳【nà】风【fēng】光发电的潜【qián】力和水平可在技术和市【shì】场双重因素推【tuī】动下得【dé】到有效提升。
然而，目【mù】前风光发电在我【wǒ】国20多个【gè】省级电网已是第一或第二大【dà】电源，“十四五【wǔ】”期间新能源的规模【mó】化发展和电网【wǎng】高效消纳【nà】利用之间的【de】矛盾将更加【jiā】突【tū】出，风【fēng】光发【fā】电量实现翻【fān】番的目标任务异常艰巨。
一是随着七大陆上新【xīn】能源发电【diàn】基地建成【chéng】投产令新能源【yuán】渗透率大幅上【shàng】升，故【gù】消纳需求【qiú】较之前也大【dà】幅增加【jiā】;
二是低压配电网用户侧海量分布式光伏发【fā】电并网令日间时段负【fù】荷【hé】大幅降低，用【yòng】电需求【qiú】的减少大大增加了消【xiāo】纳难度;
三是电网优先消纳【nà】新【xīn】能源的调度【dù】策略令常规机组的发电计划被【bèi】进【jìn】一步【bù】压【yā】缩，常规机【jī】组可调空【kōng】间使用殆尽;
四是在现有【yǒu】精度水平下新能源发电功率预【yù】测偏差绝对值随其装机容量的增长【zhǎng】成比例【lì】不断扩大【dà】。综上，在现有基【jī】础上电网【wǎng】对大规模【mó】集【jí】中式【shì】风【fēng】光发电消纳水平【píng】的显著提升就变得非【fēi】常困【kùn】难。
风光发电保供挑战严峻
“十四五【wǔ】”期间我【wǒ】国风光发【fā】电面临既要大规【guī】模开发【fā】、又要高【gāo】水平消纳、更要保障电力【lì】安全可【kě】靠供应等多重挑战。
首【shǒu】先，我国经济发展长期向好【hǎo】，能源电力需【xū】求的增长强劲，即使在现有开发技术【shù】和消费水平下煤炭资源也只【zhī】能维持40年，我国【guó】能【néng】源战略【luè】的转型迫在【zài】眉【méi】睫，大【dà】规模开发风【fēng】光发【fā】电是增强能源安【ān】全【quán】保障能力、推【tuī】动可持续发【fā】展【zhǎn】的必然选择。
其次，《规划》明确【què】2030年风电和太阳能发电总装机【jī】达12亿千瓦以上【shàng】，2025年【nián】全国可【kě】再生能源电力总【zǒng】量消纳责任权重达33%左右，对电【diàn】网新能源消纳能【néng】力提出了新【xīn】的更高要求。最后，2021年下半年，受多重因【yīn】素影响我【wǒ】国出现【xiàn】电力【lì】供应【yīng】紧张现象，对经济、生活各方面造【zào】成不利影【yǐng】响。2022年5月国务院常务会议要【yào】求【qiú】确【què】保能源供应，绝不允许出【chū】现拉【lā】闸限电。为此【cǐ】，充分发【fā】挥电网配【pèi】置【zhì】资源作用【yòng】，通过“需求响应优先【xiān】、有序用电保【bǎo】底、节约用【yòng】电【diàn】助力”全【quán】力【lì】保供成为电【diàn】网【wǎng】的首【shǒu】要任务。
大规模消纳难题亟待关键技术创新破解
高比例大规模【mó】集中【zhōng】式风电【diàn】/光伏的消纳面临以下五方面难【nán】题，亟待关【guān】键技术【shù】创【chuàng】新破解。
首先【xiān】，“十四五【wǔ】”期间以沙漠、戈壁、荒漠地区为重【chóng】点的【de】大规模风光新能源基【jī】地是建【jiàn】设重【chóng】点，全球气候变化【huà】、气象数【shù】据匮乏、前期评估失准等导致这些地区的资【zī】源开发潜【qián】力评估存在【zài】较大偏【piān】差【chà】，必须对【duì】重点区域风光资源【yuán】开发潜力进行二次精准【zhǔn】评估【gū】，以保障规划、投【tóu】资和建设的【de】科【kē】学性【xìng】。
其次，这些基地【dì】建成投产后【hòu】，必将给电力【lì】系统【tǒng】新能【néng】源消纳带来更加严峻的挑战，例如大规模【mó】集中式光伏发电出【chū】力特性与电【diàn】网负荷曲线的时序失配导【dǎo】致晚高峰【fēng】电力【lì】供应紧张、午后低谷消【xiāo】纳困难，时【shí】段性供【gòng】需矛【máo】盾愈【yù】发【fā】尖锐。
再次，随着气候变【biàn】化加剧【jù】，极端天气出现【xiàn】次数不【bú】断【duàn】增加【jiā】，对电【diàn】网【wǎng】负荷与风光发电【diàn】出力影响很大，导致保【bǎo】供【gòng】风险猛增，例如新疆南疆、华北部分地区的沙尘暴对【duì】光【guāng】伏发【fā】电的影响，寒潮【cháo】、大风【fēng】、暴雪、暴雨等对风【fēng】电/光【guāng】伏发电的影响。第四，水资源富集【jí】地区水电出【chū】力季节性波【bō】动【dòng】给电力系统的【de】运行方式【shì】安排与电量平衡计划带来较【jiào】大影【yǐng】响，可再生能源消纳困难问题突出。
最后，受地【dì】理条【tiáo】件、建设周期与投【tóu】资规模等因素约【yuē】束，抽水蓄能电站【zhàn】这【zhè】类优质灵【líng】活调节资源较为匮乏【fá】，加【jiā】之大规【guī】模新【xīn】能源【yuán】基地外【wài】送通道【dào】、规【guī】模化安全经济储能【néng】以【yǐ】及跨省跨区电【diàn】力市场交【jiāo】易的制约【yuē】，电网的灵活调节能力和运行【háng】弹性受限，新能源充分消纳的空间无法保证。
综上【shàng】，从发展形势、技术要求和基本任【rèn】务三【sān】个方【fāng】面，“十【shí】四五”期间【jiān】我国【guó】新能源面临“大规【guī】模开发、高水平消【xiāo】纳【nà】、更可【kě】靠保供”的【de】多重挑战，必须坚持系统观念，统【tǒng】筹电源【yuán】与电网、新能源【yuán】与常规发电、新能【néng】源开发与充分消纳之间的关系【xì】;必须【xū】坚持【chí】创新驱动【dòng】，围绕资源潜【qián】力二次评估【gū】、风光功率【lǜ】准确预测、灵活负【fù】荷需【xū】求响应、源网荷【hé】储协【xié】同互动四方面，通过【guò】先进科【kē】学理论【lùn】与学科交叉融合，重点攻克数据驱【qū】动气象资【zī】源评估、极端天气下与中长周期【qī】的【de】新能源发电功率预测、高精【jīng】度需求响应【yīng】基线估计与虚拟电【diàn】厂优【yōu】化运营【yíng】、源【yuán】网荷储自律协【xié】同优化调控等一系列关键技术【shù】，进一【yī】步完善电力市场交【jiāo】易机制，破解大规模【mó】集中式风【fēng】电/光伏发电的消纳难题，推动我国能源绿【lǜ】色低【dī】碳转型。
