100％可再【zài】生能源和【hé】净零排放的未来【lái】是【shì】一个令【lìng】人【rén】兴奋【fèn】的【de】愿景？还是一个难以实现的乌托邦？

引言

中国在2020年第75届联合【hé】国大会【huì】（United Nations General Assembly）上宣布在2060年【nián】实现碳中和的目标，但实现这一【yī】目【mù】标将带来重大的挑战【zhàn】和机【jī】遇。电【diàn】力系统【tǒng】遇到的挑战尤为【wéi】直观。众所周知，风电【diàn】光伏发电具有【yǒu】很强的波动【dòng】性，风【fēng】电只能在【zài】有风的时候发电，光伏只能在白天发电。未【wèi】来的零【líng】碳电【diàn】力系统需【xū】要以【yǐ】光伏，风电和水【shuǐ】电为主【zhǔ】体，现【xiàn】在【zài】我们已经很清楚，风电光伏【fú】的资源总量足【zú】以保障电力系统脱碳【tàn】，风电光伏的成本也已经低【dī】于煤电，这就【jiù】决定【dìng】了电力系统的灵活【huó】性【xìng】成为中国电力系统【tǒng】脱碳【tàn】的最关键【jiàn】问题。

2021年10月党【dǎng】中央、国务【wù】院相继印【yìn】发《关于完整【zhěng】准确全面贯【guàn】彻新【xīn】发展【zhǎn】理【lǐ】念做好【hǎo】碳达峰【fēng】碳【tàn】中和工作的意【yì】见》《2030年前碳达峰行动方案》等相关重要文件，明确要求完善中长期市场、现货【huò】市场和辅【fǔ】助服务市场【chǎng】衔接机制，大力提升【shēng】电力【lì】系统综合调节能力【lì】，加【jiā】快现役机组灵活性改【gǎi】造【zào】，引导自备电厂、传统高【gāo】载能工业负荷、工【gōng】商业可中断负荷、电动汽车充电【diàn】网络、虚拟电厂等参与系统调节，《成渝【yú】地区双城经【jīng】济圈建设【shè】规划纲要》文件【jiàn】还特【tè】意提【tí】及培育发展川渝【yú】一体化电【diàn】力辅助服务市场【chǎng】。

国家能【néng】源局于2021年12月修【xiū】订发【fā】布了《电力辅助服务管理办【bàn】法》（国【guó】能【néng】发监管【guǎn】规〔2021〕61号）《电力并网运行管【guǎn】理规【guī】定》（国【guó】能发监管规〔2021〕60号）。国【guó】家能源【yuán】局及时【shí】修订【dìng】《规【guī】定》《办法》，以辅助服务市场【chǎng】为抓手，提高电力系统【tǒng】灵活性，加速【sù】中国电力系统脱碳进程，这成为【wéi】中国能源转型的一个具有标志意义的制【zhì】度【dù】创【chuàng】新。

一个勇敢的崭新时代

中国的碳中和【hé】目标需要能源经济、基础设【shè】施、许多【duō】市场参与者和管理【lǐ】机构转向新技术、经济和【hé】辅助服务。最近的政策【cè】变化改【gǎi】变【biàn】了能源【yuán】格局，为电力【lì】系统的灵活性【xìng】资源创造了需求【qiú】和有利【lì】的定【dìng】价【jià】条件。

双碳【tàn】目标推动了【le】中国电【diàn】力市场的改【gǎi】革【gé】，有【yǒu】利于灵活性电力资【zī】源【yuán】的发展。一个充分发展的【de】电力辅助服务市场【chǎng】将显著增【zēng】加可再生能源的利用，这是【shì】实【shí】现“双碳”目标的必要条件【jiàn】。

关于电力辅助服务的新政策指出，鼓励发电企业建设和购买平衡【héng】电力【lì】和【hé】能源存储【chǔ】，以增加可再【zài】生【shēng】能源的装机容量【liàng】。允许发电企【qǐ】业购买储能或【huò】调峰能【néng】力，以扩【kuò】大并网规【guī】模。

其产【chǎn】生的【de】影响是多方面【miàn】的。发电公司【sī】新建可再生能源项目，需要配置【zhì】约15－20％的储能或其他形式【shì】的灵【líng】活性资【zī】源，否则它们【men】很难获得电网【wǎng】并【bìng】网连接的批准。该政策确【què】定了【le】多【duō】种【zhǒng】增加电网灵活性的技术【shù】，包括【kuò】抽水蓄能、电化【huà】学储能、燃气【qì】发电、太【tài】阳能光【guāng】热和灵活性【xìng】煤电【diàn】等。现在投资上述平衡电力容【róng】量将成为发电企业【yè】增产扩容的先决条件。这【zhè】一扩张的主要【yào】受益者之一将是辅助服务市【shì】场，该行业有望在【zài】未来几年取【qǔ】得【dé】显著增长。

2021年【nián】，国家【jiā】能【néng】源局对《电力辅助服【fú】务【wù】管理办法》进行了多年来的首次修【xiū】订，重点【diǎn】确定辅助服务的主【zhǔ】要提供者，对交易品种进行分【fèn】类【lèi】，建立共享【xiǎng】机制，实【shí】现辅【fǔ】助服务跨省跨区域。

电力【lì】辅助服务是电力【lì】系统安全稳定运行【háng】的【de】关键。它【tā】确【què】保电力质量【liàng】，促进清洁能源。除【chú】常规发电、输电【diàn】、用电外，火【huǒ】电、水【shuǐ】电、核电、风电、光【guāng】伏发电【diàn】、抽水蓄能、电化学、压缩空气、飞【fēi】轮等各类新型储能均可提供电力辅助【zhù】服【fú】务。

此次发布【bù】的文【wén】件对电【diàn】力【lì】辅助【zhù】服【fú】务【wù】进行重新分【fèn】类，分为有功平衡服务、无【wú】功平衡服务和【hé】事故应急及恢复服务，其中【zhōng】有功平衡【héng】服【fú】务【wù】包括调频、调峰、备【bèi】用、转动惯【guàn】量、爬坡等电力【lì】辅助【zhù】服务，事故应急【jí】及恢复服务包括稳定【dìng】切机服务、稳定【dìng】切负荷服务和黑启【qǐ】动【dòng】服务。考虑构建以可再生能源为主体的新【xīn】型电【diàn】力系统【tǒng】的【de】发展需求，这份文件新增引入【rù】转【zhuǎn】动惯量、爬坡、稳定切机服务、稳定切负【fù】荷服务等辅助服务新品种。

扩【kuò】大辅助【zhù】服务将【jiāng】扩大市【shì】场【chǎng】主体范围【wéi】。要实现从转型到扩张【zhāng】的无缝衔接【jiē】，还需要明【míng】确【què】补偿机制以吸引投【tóu】资者，同时还需要明确从发电、电网公司到电力交易中心【xīn】等【děng】所有利益【yì】相关者【zhě】的责任。

国家能源局决定推【tuī】进电力辅助服务市场化，这将【jiāng】显【xiǎn】著提高【gāo】电【diàn】力供应质【zhì】量【liàng】，体现资源配【pèi】置效率【lǜ】，而且更【gèng】重要的【de】是，提高对可再生能源电力的接纳能力。

面临的挑战

100％可再生能源和净零排放的未来【lái】对许多人来说是【shì】一个令人兴【xìng】奋的【de】愿景，但对一些人来说是一个【gè】难以【yǐ】实【shí】现【xiàn】的乌【wū】托邦。对可再生【shēng】能源持【chí】乐【lè】观态度的人士认为【wéi】，这一演变由许多步【bù】骤组成，有些步骤很小，有些【xiē】则【zé】会改变游戏规【guī】则。辅助服务的扩展可以增强省级和区域【yù】电【diàn】网的能力【lì】。

大部分省份【fèn】的电力现【xiàn】货市【shì】场仍处【chù】于【yú】试点阶段【duàn】，现有的调峰辅【fǔ】助【zhù】服务补偿机【jī】制不完善【shàn】，导致发电企业之间存在“零和博弈”的现象【xiàng】。另【lìng】一方面，电力现货市场在部分地区试行【háng】后已初【chū】见【jiàn】成【chéng】效。以山西省为【wéi】例，当新能源发【fā】电充【chōng】足时，现货市场上【shàng】的【de】煤电【diàn】机组价格【gé】会受到抑制【zhì】，燃【rán】煤电厂可以在市场上【shàng】转卖当【dāng】天的发电计划。这样【yàng】一来，现货【huò】市场实际上起到了调节作用。

当应【yīng】用到【dào】其他形式的【de】辅助服务时，进一步市场化也【yě】将【jiāng】是未来【lái】的方向，引【yǐn】导多元化【huà】的市场主体【tǐ】参与竞争。

电力辅助【zhù】服务【wù】的价值【zhí】只有【yǒu】通过充分【fèn】的市场交易机【jī】制才能实现。电力辅助服务【wù】可以【yǐ】确保【bǎo】可再生能源【yuán】如【rú】风能和太阳能的大规模【mó】应用，可以带来【lái】巨大的经济和环境回报。

新的政策【cè】框架【jià】为【wéi】辅助【zhù】服务的发展提【tí】供了立法【fǎ】支持，并为【wéi】引入功率平衡的公平补偿机制提供了【le】指导。明确了各类电力辅助服务品种的补偿机制【zhì】，其中固定【dìng】补偿方式确定【dìng】补偿标准时应【yīng】综合考虑电【diàn】力辅助【zhù】服【fú】务【wù】成本、性能表现及合理收益等因素，按“补【bǔ】偿成本、合【hé】理【lǐ】收益”的原则确定补【bǔ】偿力度；市场【chǎng】化补偿形成【chéng】机制【zhì】应遵循考虑电力辅助服务成本【běn】、合理确定价格区间、通过【guò】市【shì】场化竞争形【xíng】成价格的【de】原则。

电力辅助服务市场的发展机遇

到【dào】2030年，900－1200吉瓦【wǎ】的新增太阳能和风能将创造一【yī】个超过100吉瓦的【de】平【píng】衡容量【liàng】市【shì】场。与此同时【shí】的，电力【lì】辅助【zhù】服【fú】务市场的规模【mó】也将逐步扩大，根【gēn】据国家能源局的数据，电力辅助服务【wù】市场目前【qián】约占电力【lì】经济总量【liàng】的1．5％，预计未来将达到3％。随着新能【néng】源计【jì】划的大规模采用，这【zhè】一增长【zhǎng】将呈指数级增长。中国电力联盟和国家能源局【jú】预测，到2030年，电力辅助电力服【fú】务市场规模将达到1980亿元。

国内市场的电【diàn】力辅助服务补偿【cháng】费用以调峰【fēng】、调频、备用为主，占【zhàn】比【bǐ】达【dá】90％以上。不同省份和【hé】地区需要的【de】电【diàn】力辅助服【fú】务类型不同，如东北地区【qū】的调峰需求占【zhàn】98％，华【huá】南地【dì】区的备用的需求占80％，而【ér】东部沿海地区以频率调节需求为主。

国家能源局在2021年发【fā】布的《关于进一【yī】步完善电力现货市场试点【diǎn】建设的通知》中【zhōng】提出【chū】，未来【lái】电力【lì】现货市场【chǎng】应逐步取代调峰【fēng】市场。因此，调频服务的辅助服【fú】务【wù】将成为未来的辅【fǔ】助服务【wù】市场【chǎng】。

具备超高灵活性的内燃机发电技术的独特价值

基于【yú】中国在发展电网平衡电力【lì】容量【liàng】方面的机遇及挑【tiāo】战，芬兰瓦【wǎ】锡兰公司在【zài】灵活内燃机（ICE）发电解决方案上【shàng】可谓独树一帜，并有机【jī】会在这【zhè】次电力【lì】辅助市场的改革中凸显【xiǎn】其独【dú】特【tè】价值【zhí】，为现有的【de】电网系统带来【lái】急需的灵活【huó】性。

根【gēn】据瓦锡兰公司和中国电力规划设计【jì】总院（EPPEI）的研究，与【yǔ】传统【tǒng】的燃煤和燃气轮【lún】机机组相比，其电网平【píng】衡内燃【rán】机机组在频【pín】率服务市场【chǎng】可以获得更高的【de】收入，因为【wéi】与其它技【jì】术相【xiàng】比，灵活内燃机【jī】发电机组响应电网调【diào】度信【xìn】号和【hé】爬坡的【de】速度更快。

作为一【yī】个拥有近两个世纪历史的芬兰能源领域领军企业，瓦锡兰已经【jīng】在80多个国家和地【dì】区开发应用【yòng】了灵【líng】活发电和平衡【héng】电力方面的脱碳技术【shù】项目。它【tā】已被证明是能源【yuán】市场【chǎng】生命周【zhōu】期解决方【fāng】案、电网系【xì】统建模和灵活平【píng】衡电力领域的全球领导者。

实现净零排【pái】放和向100％可再生能源【yuán】的过渡将是一【yī】个漫【màn】长而艰巨【jù】的过程，而灵活性平衡电力的【de】发展【zhǎn】将【jiāng】发挥关键作用。目前国内市【shì】场上【shàng】提供电力辅助服务【wù】的主要【yào】参与【yǔ】者是火电厂。可再【zài】生能【néng】源【yuán】的快速发展要【yào】求火电机组提高调【diào】节能力。灵活【huó】转型【xíng】使火【huǒ】电机【jī】组【zǔ】能够参【cān】与利【lì】润丰厚【hòu】的辅助服务市场。为【wéi】了获得【dé】竞【jìng】争优势，许多火电厂【chǎng】已开始进行【háng】灵活性改造。根【gēn】据电力【lì】辅助服【fú】务市场的调节【jiē】定义，涉【shè】及频率调节的灵活【huó】性的主要【yào】参数【shù】有四个，即调节速率、响应时间【jiān】、调节精度和综合指【zhǐ】标。灵活性改造使得火电厂能参与提供频率调节辅助服务，同时也将面临更激烈的竞争和更多【duō】样化【huà】的市场【chǎng】参与者。瓦锡兰的高【gāo】灵活性【xìng】内燃机（ICE）发【fā】电技【jì】术将为中【zhōng】国火电厂灵活性改造【zào】的建设【shè】和运营【yíng】提供重要技术支撑。

需要建立合理及完善的补偿机制来激励对电网平衡电力容量的投资。

马林·奥特曼（Malin Ostman），瓦锡兰亚太【tài】区市场【chǎng】开发与策略总【zǒng】经理，评价在【zài】新的政【zhèng】策环境【jìng】下，电【diàn】网【wǎng】公司和发电企业所【suǒ】面临的机遇和挑战，及瓦【wǎ】锡兰灵【líng】活发电技术【shù】的优势。

辅助服务是迈向脱碳电力系统至关重要的一步

中国是世【shì】界上最【zuì】大的【de】能源【yuán】生【shēng】产国【guó】，同时也是最大【dà】的碳排放国。世界的碳中和需要中国确保实现2060年前碳【tàn】中和的目标。如果未【wèi】来【lái】世【shì】界上【shàng】最【zuì】大的【de】经济体无【wú】法保护其能源体系并实【shí】现【xiàn】碳中和，《巴黎协定》将【jiāng】全球变暖控制在2摄氏度以下的目标将无法【fǎ】实现，也不现实。

如果中国【guó】能够证明，未来的可持续能源与繁荣、创新的【de】未来不是相互排斥或不【bú】相容的【de】，它不【bú】仅将改变未来电【diàn】网【wǎng】的面貌【mào】，还将【jiāng】改【gǎi】变电力行【háng】业为【wéi】企【qǐ】业提供动力的方式，并为一个世纪的增【zēng】长奠定基础【chǔ】。

中国2060年前碳【tàn】中和的目标【biāo】和建设以新能源为【wéi】主体的新型电力系统【tǒng】这一雄心勃勃【bó】的愿景【jǐng】将需【xū】要对【duì】可再生【shēng】能源以【yǐ】及像灵活内【nèi】燃机发电这样的平衡电【diàn】力技术进行大量投资【zī】，而辅助服务是【shì】其【qí】中关【guān】键的一步。

朝【cháo】着【zhe】遏制气【qì】候变化、平衡力量、加【jiā】速增长和创新等目标【biāo】，辅【fǔ】助服务是迈出的一小步，也是【shì】迈向【xiàng】脱碳电力系统至关重要的【de】一步。在未【wèi】来几十年【nián】的旅程中，每一步对那【nà】些愿意【yì】看到【dào】它们的人，都【dōu】是机会【huì】，我们期待和大家一起来分享这【zhè】些成长【zhǎng】的机【jī】会，也分享迈【mài】向碳中和目标【biāo】的每一【yī】步给我们带来的喜【xǐ】悦。

结语

2019年9月底，我【wǒ】曾去芬兰赫【hè】尔辛基参【cān】加世界低碳城市【shì】大会，并【bìng】考察【chá】在芬【fēn】兰最大能源公【gōng】司Fortum的总部【bù】，并【bìng】去Fortum公司在【zài】埃斯波市的燃煤电厂【chǎng】考【kǎo】察储【chǔ】热水罐、热泵、开放式区域供热等灵活性措施。2020年2月，我自【zì】驾车考【kǎo】察了【le】芬兰的罗瓦涅米、奥【ào】卢【lú】、瓦萨、坦佩雷、赫尔辛基等市。2021年1月，在我担任负责人的清【qīng】华大学【xué】·大同【tóng】第二届国际能源转型论坛上【shàng】举办了中芬分论坛【tán】，介绍芬兰【lán】能源行业【yè】碳中【zhōng】和的【de】经验等。自2020年6月至现在【zài】，我正在参与中芬科技合【hé】作项【xiàng】目【mù】“新型城镇【zhèn】能源互联系统研究”课题的【de】研究工【gōng】作【zuò】，这是国家【jiā】科技部【bù】重点研发计【jì】划政府间重点专项【xiàng】项目。此次诚挚把芬兰企业瓦锡兰公司【sī】的灵活【huó】性【xìng】发电技术方案向大家推荐，期【qī】待瓦【wǎ】锡兰【lán】为中国新型电【diàn】力系统建设做出积【jī】极贡献。

原文标题 : 电力辅助服务能否塑造中国电力系统脱碳新格局