我國正處于能源轉型的關鍵時期，電力行業的低碳化對于推進能源清潔轉型有著至關重要的作用。目前，風電和光伏已經成為西北電網第二、第三大電源類型。西北電網多項措施并舉，已經成功實現了新能源發展的“雙升雙降”。但受制于用電量增長緩慢、火電靈活性改造滯后、供熱機組與自備電廠占比大、新能源與傳統能源利益協調機制有待完善等原因，目前西北新能源消納形勢依然嚴峻。

為了進一步增加新能源的消納空間、提高電網的靈活性，亟需探索建立一套促進新能源消納的綜合方案，從電網建設、市場機制等角度研究提出合理有效的解決方案，以確保在實現電力清潔化的同時維持系統的安全穩定運行。

在中國社會科學院生態文明研究智庫主辦，中國能源網協辦的“中國煤電發展之路辨析”系列沙龍第十九期（四）中，西安交通大學電氣工程學院院長別朝紅、中國電力科學研究院教授級高工張志強做客煤電沙龍，共同探討破解西北新能源消納困境的解決方案。

西北電網建設運營現狀

西北地區是我國供電面積最大的區域電網，覆蓋了陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆五省(自治區)。西北地區擁有豐富的可再生能源，近年來隨著能源轉型的推進，西北地區可再生能源裝機大幅增長。

數據顯示，2019年風電裝機占比超過19%，光伏占比超16%，已經成為西北區域第二、三大電源類型。2019年西北五省風電發電量958.32億千瓦時，占全網總發電量的11.26%；棄風電量91.75億千瓦時，棄風率8.7%。光伏發電量573.89億千瓦時，占全網總發電量的6.74%；棄光電量35.44億千瓦時，棄光率5.8%。全國約三分之二的新能源棄電量來自于西北地區，新能源消納形勢十分嚴峻。

張志強表示：“2019年，國家電網的售電量為5.63萬億千瓦時，西北地區的售電量占比12.7%。從裝機來看，西北地區裝機占國家電網全國總裝機的18%。從這兩個數據來看，西北地區電力特點是裝機比重大、用電比重小。對此，國家電網的解決辦法是建設大規模、長距離的電力輸送通道。讓西北和西南地區的能源形成互補。”

張志強指出，西北能源大送端建設已具備規模化效應，但消納問題依然是西北地區新能源可持續發展最大最核心的問題，由于受市場消納限制，西北資源利用率不高，資源優勢沒有有效轉化為經濟優勢。新能源的波動性的存在、調峰市場化機制的缺失使得電網調峰能力不足；高比例的新能源、薄弱的交流網架使得電網控制難度增大，難以滿足新能源送出的要求。

別朝紅表示：“總的來看，西北電網有以下五個顯著的特征。”

一是省間聯系密切，區域統一運行。西北電網長期以來統一調度、統一運行，省際聯絡線輸送能力強，各省對區域協調運行意識較好。2019年，西北地區跨省交易電量達到271.92億千瓦時，市場化交易電量占比達72.51%。

二是電力供大于求，外送特點突出。目前全網裝機容量已超過27692萬千瓦，最大用電負荷僅為9309萬千瓦，但是僅僅新能源裝機就已經超過了最大用電負荷。西北地區已成為國家電網電力大送端，外送型特征明顯，承擔著保障多回跨區直流安全輸送、多個新能源基地的安全送出、電力跨省交換和遠距離輸送的重要任務。

三是西北電網新能源裝機量大，棄風棄光問題突出。在過去幾年，西北電網采取了許多措施，也實現了雙升雙降。但與全國平均水平相比，西北地區棄風、棄光率仍然高出一倍。

四是用電結構單一，工業占比較高。全區第二產業用電量占比高，社會用電的重工業化特征突出，工業占比較低的陜西、新疆峰谷差大，工業占比高的寧夏、青海等高載能用電占比大，用電負荷平坦。

第五，西北各省資源稟賦、特征具有互補的特點。

別朝紅指出，西北新能源發展面臨的主要問題有以下幾點：火電企業虧損明顯，新能源與火電利益協調機制有待完善；省間市場壁壘凸顯，區域市場建設緩慢；電價機制有待進一步健全；電力發展規劃與市場引導不平衡；區域調峰能力有待進一步提升；電力市場化變革將增大實時調度運行中的復雜性。

建設電力市場機制，促進新能源消納

2015年電改九號文的發布，拉開了新一輪電力體制改革的大幕。新電改對市場化機制的建設完善和發揮作用提出了明確的指導方向。各地區啟動的現貨試點和輔助服務試點工作，也為新能源消納提供了有效的消納方案。

別朝陽表示：“在電力系統范疇內，市場機制能夠幫助構建一套競爭的市場體系、打破壟斷、轉變能源監管方式，從而通過完善的電價機制讓電力資源的配置更加合理，最終降低電力成本、提高能源利用效率、提高安全可靠性，有效促進我國電力的發展。”

別朝陽表示：“完善的電力現貨市場能為市場成員提供修正其中長期發電計劃的交易平臺，反映更短時間內的電力供需，從而實現充分競爭，充分發揮新能源邊際成本低的優勢，實現優先調度；完善的輔助服務市場能夠激勵各類資源為新能源消納提供靈活調節能力,通過市場化手段激勵傳統機組綜合改造、參與輔助服務，在保障新能源消納的同時協調傳統機組與新能源機組之間的利益分配，給予市場主體合理補償，保障電網安全；完善的新能源跨省區交易機制能夠促進新能源在更大范圍消納；完善的容量市場機制能夠協調新能源與傳統火電的規劃與發展，科學合理地激勵發電企業增加容量。”

西北地區五省各有特點，以甘肅為例，在我國2018年開始現貨市場時，甘肅作為我國首批八個電力現貨市場之一，于2018年12月開始現貨市場的運行。其交易包括日前現貨和實時交易，市場主體也包括風電、光伏、水電等新能源機組，甘肅的電力市場主體種類十分齊全。目前甘肅電力現貨市場已經進行了整月結算的試運行，距離真正的現貨市場已經十分接近。

別朝陽提到：“雖然甘肅電力現貨市場已經接近落地，但同時面臨著巨大挑戰。首先，甘肅新能源機組占比非常高，但本地電力需求不足，甘肅電力市場范圍內具備快速啟停的靈活性機組也較少。另外，甘肅的電源和負荷分配不均衡現象十分突出。即新能源機組都在河西，負荷都分布于河東。”

為了解決棄風棄光問題，從2017年開始，西北地區開始發展輔助服務市場，在五省范圍內優化資源配置，促進新能源消納。目前，西北地區已經建成了區域內和省級兩級協調的輔助服務市場體系，其運行規模不斷擴大，主體不斷增多，交易品種十分豐富，對新能源消納的作用日益凸顯。

在西北新能源輔助服務市場中，紅利已經逐漸釋放，但區域調峰能源仍需要進一步增強。目前，在火電深度調峰的補償機制上，是按照省內輔助服務的火電機組進行補償。這對火電機組深度調峰的積極性還有待進一步促進，因此未來還需要采取措施進一步釋放火電機組深度調峰的潛力。

此外，張志強表示：“增加本地消納是解決棄風棄光問題的一種途徑，這需要鼓勵地方產業的發展。具體來說，可以大力引進和發展地方產業，帶動電能消納，比如引進高科技公司數據中心等企業。另外推行電采暖等電能替代措施，發展余電制氫等新興產業。在西北新能源富集區，建設以新能源利用為主、多能集成互補聯合運行的綜合能源消納示范區。探索新能源富余電力供暖、制氫、參與電力輔助服務實現途徑，利用綜合能源管理監控平臺實現多能集成互補、源-_網-_荷互動，梯次高效利用。”

需求側資源有待開發

西北新能源消納問題的原因之一是本地消納空間不足。西北地區是典型的能源外送區域，本地需求有限。需求側資源在促進新能源消納方面具有不可小覷的作用。

張志強表示：“電網的調度部門更關注電網的安全穩定運行，但隨著新能源發電增加，無論從電力的滲透率來講，還是說電量的滲透率來講，新能源的滲透率在不斷地提高，已經從原來的源隨荷動運行模式，逐步地轉向成源網荷儲互動協調運營方式。近幾年電力行業開始重視需求側資源，大背景就是西北電網乃至國家電網的新能源消納壓力逐漸增大。”

張志強認為：“電網公司此前的很多工作都側重于電源側，包括火電機組的調峰能力挖掘，以及火電機組的靈活性改造。隨著新能源裝機的快速增加，預計在‘十四五’期間新能源裝機增速將超過‘十三五’時期。到2025年，電力系統調峰缺口將會進一步擴大，因此隨著電源側調峰手段接近枯竭，需求側資源成為電力系統發展的重點所在。”

別朝紅表示：“將需求側資源納入常規調節手段，其調節成本低也會更加有效，是未來非常具有潛力的資源。目前西北地區正在制定把需求側資源納入到輔助服務的政策中來，需求側資源作為虛擬電廠和常規機組一起納入西北調峰調頻輔助服務之中。可以說很好的刺激了需求側資源參與市場的積極性。”

張志強認為：“目前，從受端和送端需求側管理來講，技術上已經不存在很大問題，需求側的發展未來更多還是看電力市場機制，所以在需求側資源管理中，政策制定、標準制定、設備制造，乃至控制策略研究方面，都會有非常大的發展空間。”

新能源規模化發展是電力部門的低碳化、清潔化背景下的大勢所趨，電源結構中新能源比重在不斷提高，從最初的寥寥無幾到未來的50%、60%甚至更高，這對傳統電網和體制機制來說都是很大的挑戰。

西北地區是新能源集中地區，目前非水可再生能源裝機比重已經超過35%，西北地區新能源消納當下面臨的問題，就是全國未來十年、二十年將要面臨的問題。因此，解決了西北的新能源消納問題，是找到打開全國層面新能源消納問題的正確方式所在。