淺談未來光伏產業發展不能忽視的四大問題
來源：平源電力科技有限公司
發布時間：2021-12-02
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一、關于能源生產革命與消費革命以及其中的光伏角色
人類到現在經歷了兩次能源變革，都是在更高效的能源出現以后，替代了上一個能源的發展。現在基本上形成了油氣、煤炭共存的發展格局。煤炭的黃金時代已經過去，但還占有一定比例。石油成為當前全球的主要能源，天然氣處于繼續增長的發展態勢，在未來十年可能成為大能源。
當前，我們開始進入到第三次能源變革的發展階段，第三次能源變革的特點跟前兩次非常不同，這次的能源變革是外力驅動的變革，因為它是基于生態環保、氣候變化、能源資源可持續供應等外部約束或者要求，是一次“被動式”變革。在這樣的情況下，要變革的是由高密度能源向低密度能源的轉移，由好用的能源資源向不好用的能源資源轉移，因此，這個轉移方向必然帶來成本的上升，并且由之前的資源依賴轉為技術依賴。技術依賴的特點也使新能源行業成為新的。經濟增長點，這也使第三次能源變革更加復雜，甚至有人稱之為進入人造能源的時代的變革。因此，未來的能源供應體系是需要重構的，表現為以下幾個特征。
首先，能源產業結構會發生變化，會融合更多的能源供應消費體系，而且會有更多的投資主體。二是它改變了能源電力消費方式，能源系統都是以供定需，因為可再生能源的供應情況是不一樣的，未來的消費者會響應供應側的需求。未來，需方的響應可能要更多的通過政策或者是經濟性手段來進行引導。第三，它會改變消費者的角色。之前的角色劃分是非常清晰的，消費者就是消費者，生產者就是生產者。未來每一個人可能會成為產銷者，既是消費者，也是生產者。第四，在這樣的格局下，下一步能源行業的游戲規則會發生改變。可以說，分布式光伏發電是更體現這一理念的能源形式，是實現普通人“能源夢”的能源形式。這也是為什么在當前分布式光伏受到如此關注和重視的原因之一。
二、必須重視并實現與電力系統相互適應和對接
第三次能源變革凸顯以電力為主的特征。因為，在供應源頭，將擺脫化石能源依賴，90%以上的非化石能源將轉化為電力;在消費側，電動汽車等用電技術和設施將大規模利用。
因此，新能源發展實現與電力系統相互適應和對接顯得尤為重要。我們看到，實現能源綠色轉換，大力提高光伏等可再生能源比例，是世界各國能源戰略調整的共同選擇。在實現大比例接納可再生能源發電的同時電力系統安全穩定運行并控制成本，是全球電力發展的共同難題。關于可再生能源發電并網與消納，國內外已經達成的基本共識是：一個特定電力系統(電網)接納變動性可再生能源的能力，主要取決于該系統的電源可調節能力。一個特定地區的可再生能源資源的開發規模，主要取決于其所在電網的覆蓋范圍。
可再生能源高速發展給電力系統平衡帶來的挑戰是國內外研究的重點之一。因為風電、太陽能等不具備可調度性且變動性很大的電源的大量接入，使得瞬時平衡的電力系統在分鐘級的系統平衡與可靠運行方面面臨著的挑戰。應對這樣的挑戰，需要整個電力系統的綜合協調和優化資源配置。在電源結構方面，優化電源結構，提高常規發電設備的運行靈活性，尤其是有必要考慮建設一定規模的調峰電源。在電網基礎方面，加快電網基礎設施升級改造，加強電網網架結構，加快跨大區電網建設，提高區域互聯能力，滿足新能源大規模接網和送出的需要。在調度運行方面，提高電網調度運行的智能化水平，優化電網調度計劃編制，開展日內和實時調度，提高電網接納大規模新能源并網的能力。在需求側響應方面，要求電力系統改變傳統運營管理模式，通過政策措施，提高需求側響應能力，改善負荷特性，充分調動各類需求側資源參與系統平衡。
此外，還需要建立適應光伏等新能源并網的電力系統運行管理體系。在并網技術標準方面，出臺具有強制約束力的國家層面的并網技術規范。在功率預測管理方面，新能源功率預測是新能源納入發電計劃、開展實時調度的基礎。要求新能源發電場、電網調度機構都應建立功率預測系統。在運行監控管理方面，應因地制宜選擇新能源實時監控系統的建設模式。規范新能源監控系統的基本功能，完善新能源運行信息接入。在調度計劃管理方面，要求按節能調度辦法優先調度新能源，制定科學調度運行規則，將風電、太陽能等納入年度方式統籌，納入月度和日前平衡。
當前及未來一段時期內，我國電力需求還將處于較大幅度增長階段，因此對我國而言，尤其還要高度重視并加強發展中的統籌和協調。一是要高度重視規劃、建設方面的協調性，包括電源項目發展與電網規劃建設之間的協調，以及變動性電源(如風電、太陽能等)與常規電源(尤其是具備可調節能力電源)之間的協調。二是要高度重視電網建設。電力系統接納變動性電源的能力取決于系統的電源結構、負荷特性以及電網覆蓋范圍。提高風電等變動性電源接納比例的四大途徑是：提高傳統電源的調節能力、增加調峰電源、加強電網互聯、提高需求側響應能力。電網是決定四種靈活資源能否參與系統平衡的關鍵因素。重要輸電線路阻塞是造成系統靈活資源無法共享的重要因素;風電等不穩定電源多位于遠離負荷中心的電網相對比較薄弱的地區。大規模波動電源并網必須加強電網結構，加強電網互聯。在中國，加強電網互聯、發揮電網作用是當前和未來具現實意義和有效性的措施。
長遠看，大規模可再生能源開發利用，技術上不存在無法逾越的障礙，但就每個具體的發展階段和系統而言，如果缺乏必要的技術措施和手段，則會帶來許多現實的問題和矛盾。因此，在未來的可再生能源發展促進光伏發展的思路上，必須建立雙向提升的概念，要提高常規可調節電源的運行靈活性和調節能力，擴大電網覆蓋范圍/跨區電力交換能力，改變傳統的電力供用關系模式及系統的運行模式，構建不同利益相關方的盈利模式。
三、、創新是推動光伏實現可持續發展的關鍵
要滿足電力系統運行管理的技術要求，這是光伏發電實現健康有序發展的“必修課”，也是讓光伏真正成為“小而美”的新興能源供應方式、成為未來主力電源的重要前提。德國早期對小型分布式光伏發電未采取任何監控措施，并網運行的技術要求也相對較低，隨著光伏發電大規模增加，50.2Hz問題、電壓超標問題、線路變壓器過載問題等逐一暴露，其結果是，僅電網改造一項就需投入數百億歐元，這還不包括將100kW以下分布式光伏發電納入監控需要業主投資的配套設備成本。同時，技術創新和管理創新也是必須要加強的。對光伏來講，尤其是在產業培育和商業模式方面的創新需求更加。
這些都是基于一個共同的能源發展目標。能源發展始終是要滿足經濟社會的需求，這是基本的任務目標。現在為了滿足這些目標，還需要達到綠色、低碳、環境友好等。未來能源發展需要在環境友好、清潔高效的前提下為經濟社會提供技術可獲取、經濟可承受的充足的能源供應，這是我們的發展目標。分布式光伏也要扮演相應的角色，在可承受的發展成本上，不光是自己的成本要降低，包括接入系統的配套也要盡量降低。德國的研究顯示光伏發展達到5200萬kW規模的時候基本上就可以跟用電電價持平，這個時候，政策就不會做給分布式光伏提供補貼。5200萬kW的規模預計可以在2020年前后實現。這些政策都是基于可接受的發展思路進行調整的。
四、新能源已成為定義電力市場機制的新變量
我國現在正處在電力市場改革的關鍵期，社會各界也一直在議論電力改革的方案。電力市場化改革是一個正確的方向。但相對于多年前的電力市場化改革環境而言，其中有一個新要素的出現，就是新能源，它會重新定義電力市場基礎。全球的電力市場化改革中，有兩個方面的關切。一是在市場化建設目標里，怎么考慮可再生能源發展的要素。二是怎么構建包括可再生能源在內的市場機制。在新的可再生能源進入以后，電力的商品屬性已經不是用電量和頻率可以界定的，可能會體現在更小的時段，在分秒級、分鐘級對系統進行支撐。
可再生能源發電是否可以參與市場、如何參與市場，這是國內外都在探討的問題。美國加州正在推進可再生能源進入市場化的步驟。在2012年以前，加州和別的州一樣，都免除了風電、太陽能等可再生能源的穩定供電責任。如今加州的可再生能源優先出清機制已經退出了。2012年以后，新投建的風電廠開始和其他電廠一樣承擔平滑輸出責任，或者叫穩定供電責任，這是加州特有的。紐約州仍然繼續讓風電享有優先權。哪個制度更好，現在也沒有達成共識的看法。德國也是如此，其“負電價”機制近期進行了調整，現在他們提出對2015年之前投運的、能夠提供系統服務的風電廠給予0.48歐分/KWH的額外電價獎勵。毫無疑問，這是在現行的政策補貼的基礎上體現的系統價值。未來政府補貼取消以后，意味著這種系統服務的價值要通過市場體現。英國也在做相應的探討。英國準備從今年年底開始建立容量市場，對系統容量進行拍賣，采用這種方式保證傳統電源的市場價值。
