绿色创新发展研究院iGDP
2030年全球可再生能源发电装机容量增长三倍的目标,是去年COP28上各个缔约方达成的一个目标。而中国作为拥有可再生能源技术的大国,也已提前完成国家自主贡献(NDC)中的风光装机目标。
2024年11月,绿色创新发展研究院(iGDP)发布《加速我国可再生能源电力发展、助力全球三倍装机目标的实现》报告。报告指出,“尽管全球层面可再生能源发电装机量在过去五年迅速增长,但离三倍装机目标仍有一定差距。”
这意味着,各国在可再生发展的政策目标和行动仍需加强。那么,中国突飞猛进的新能源装机容量增长以及配套的新型电力系统建设、电力市场化改革,又将会在这场全球能源革命中发挥什么具体的功能?
本期对话嘉宾是该报告作者,iGDP(绿色创新发展研究院)能源转型项目主任李鑫迪。iGDP是于2014年成立于北京的专注于绿色低碳发展的公益性国际化智库,关注领域涵盖气候治理、能源转型、非二(非二氧化碳)温室气体减排、绿色经济等。
科莱美特:什么是‘全球三倍装机目标’?是基于什么标准制定出来的目标?为什么这对于全球应对气候变化如此重要?
李鑫迪:发展可再生能源是我们应对气候变化和绿色低碳转型一个非常重要的措施和路径。在去年的COP28,很多国家达成了阿联酋共识。在阿联酋共识中一个很重要的目标就是可再生能源的装机量要在2030年达到2022年的三倍,也就是要翻两番。它的口径包括水电,包括我们熟知的风电、光伏、太阳能,还有潮汐等各种可再生能源,但不包含核电。
这个目标最初的由来是国际可再生能源署IRENA提出的一个目标,是以1.5度路径提出达到可再生能源11000吉瓦,也就是110亿千瓦的装机量,这是达到全球温升1.5度以下目标的一个必要条件。
IRENA有自己研究方法的量化模型,认为如果要把温升的目标控制在1.5度之下,还要在满足增长的电力需求的情况下替代化石能源,能源系统就需要可再生能源达到11000吉瓦的装机容量。
这一目标对我们全球应对气候变化非常重要。首先,现在大家都有感受到气候变化对我们的生活已经产生了更多能感受到的影响,比如更频繁的极端高温、极端低温天气、极端降雨,所以需要加速气候行动。
第二,可再生能源是我们摆脱化石能源、控制温升的一个很重要的路径。
第三,今年国际能源署IEA发布了一份报告,梳理了全世界各个国家现有的规划,发现距离达到全球三倍装机目标还有比较大的距离。所以,国际能源署报告中呼吁各个国家加入这个倡议,加速自己国家的可再生能源发展。
科莱美特:中国扮演了怎样的角色?有哪些数据可以支持这一点?我也想了解您在巴库的观察。欧美发达国家现在相当重视对中国在引领清洁能源技术上的优势,对此也表现出了危机感。你认为中国现在可以说是全球绿色能源转型的引领者了吗,从哪些维度可以进行分析?
李鑫迪:我们可以从两个层面去理解中国在支持全球可再生和三倍装机目标中的角色。
第一,中国在可再生装机量上的领先优势是非常确定的。我们国家今年发布了能源转型白皮书,提出中国是全世界可再生增长的引擎。
从数据上来看,在2023年,在全球新增的风电光伏装机里面,我们国家的新增量占了全球的50%。从总的装机来看,截止到2023年年底,全世界的可再生总装机里面,我们国家占到了40%。这是一个非常庞大的规模。
第二个,从制造业的角度来说,我们国家经历过去近20年产业支撑的政策,装机规模快速增长,风电、光伏、以及储能“新三样”的技术成本也快速下降,对于全世界的绿色低碳转型都有一个非常大的贡献。这对于全球来说理论上是一件好事,因为我们为全世界提供了性价比更高的设备。
现在国际社会上比较多的讨论是从供应链和关键矿产的角度进行的。不同于以前化石能源的时代。现在全世界都要进行能源转型,各国都需要风电、光伏这些新能源。新能源汽车、储能等产业对关键矿产都有非常大的需求。这也是现在国际社会关注比较多的一个维度。
科莱美特:刚刚您提到,中国已经提前6年完成了承诺的风电光机目标,那么在这个完成这个目标过程中,在本地使用风电光机的过程中,有没有一些挑战和困难呢?
李鑫迪:肯定是有的。从电力系统的角度来说,风电和光伏发电跟传统的火电是很不一样的。以前煤电、天然气这些发电的出力(发电设备在某一时刻实际提供的功率输出)是稳定的,但是风电和光伏是“靠天吃饭”。有太阳的时候就可以发出光电,有风的时候才能吹动风机发出风电,所以它是一个波动性的电源。这就导致用电需求和实际风电光伏出力的时间不是完全吻合的。这个对于电力系统是一个非常大的挑战,促进可再生能源的消纳也是我们国家政策推动的一个方向。
现在我们国家的煤电占有从发电量来说肯定还是过半的,但是这个比例会慢慢下降,因为要实现电力系统完全脱碳的目标。换句话说,风、光、水电等可再生能源发电要达到更高的比例,供需的时空错配问题会更加凸显。
科莱美特:报告中提到了可再生能源的消纳问题,也就是“弃风弃光”现象。您能否解释一下这个问题的根源,以及它对可再生能源发展的影响?
李鑫迪:弃风弃光可以从两个角度来看。
第一个角度是地理上的不平衡。我们国家目前电力消费主要集中在东部沿海地区,这里有大量居民和很多工业,对于能源和电力的需求很旺盛。但是我们国家可再生能源最发达的地区主要是在西部,比如说西北的风光资源、西南的水电。这就形成了地理区位上不匹配的问题。在比较早期的时候,西部搭建了很多的风电和光伏,但它在本地没有办法被消纳,因为没有那么大的需求。
从时间上来说,我们用电的时间和光伏风电发电的时间不一定是匹配的。电力的性质需要即发即用,实时平衡,如果没有足够多的储能设备,或者没有足够多的需求响应,就会导致发出的可再生能源没有办法被消纳。
消纳问题除了给电网带来很大挑战,“弃风弃光”给发电企业的收益也带来不确定性。发电企业主要是通过出售电量来获取收益,如果企业的电无法被并到电网上卖出,对收益就是有影响的。
科莱美特:报告中提到,需要通过新型电力系统的建设和电力市场的深化改革来解决这些问题。在您看来,这些措施短期和长期的效果如何?
李鑫迪:我觉得这两个路径或者措施都是必要的。我们国家目前对于新型电力系统的建设和电力市场的改革都有非常明确的时间线,非常明确地表述在某一年要到达什么状态。
新型电力系统是可再生能源大比例并入电网的一个必要条件。举例来说,如果用现有的电网,电力系统没有办法消纳可再生能源的波动性。可再生能源发电和火电特性非常不同,电网需要更有韧性、更加灵活才能去适应可再生能源的发电特性。
二是要用新的市场机制更好地反映电网上实时的供需关系变化,支持电力系统中新旧角色的转变,去推动大家改变用电习惯。三是电网也要更加数字化、智能化,帮助电网更灵活地去响应需求和消纳可再生能源。
电力市场改革有几个方面值得重视。
第一个是价格的信号。现在很多省份在陆续正式进入电力现货市场。现货市场就有助于用价格的信号来反映电力供需的情况。比如说现在是中午,有很多的光伏在发电,那么这个时候供大于求,价格就应该下降。用户看到价格下降的信号,可能更愿意去用电。比如我有辆电车,中午的电便宜,我就给电车去充电。市场机制能更好地帮助调节供需。
第二是改革后的市场能够更好地反映不同的电力市场中角色的变化。
举例来说,煤电一直以来的定位是基荷(基础负荷),煤电的出力稳定,是电网电源的主力。后来随着风光发电的比例上升,煤电就要从基荷主力地位慢慢转变为支持性角色,它小时数也就是利用率会下降。
需要新的市场反映煤电转型之后的新的价值,比如现在的容量电价(根据电力企业能够提供的电力能力制定的价格,与实际发电量无关)和辅助服务市场(电力市场中针对保证系统安全稳定运行所需的辅助服务进行交易的市场)。
第三,电力市场的深化改革也有助于打破壁垒,比如省间交易的壁垒,更好地去匹配跨地区的资源,优化资源分配。
科莱美特:能简单科普一下“容量电价”和“电力辅助服务市场”的概念吗?
李鑫迪:现在我们国家的容量电价和国外的容量市场还是有区别的。我们国家的容量电价现在主要是一个过渡性的措施。要保证煤电机组在决策转变的过程中能够存活,能够有一些收益,就需要一些额外的手段。我们不是从电量的角度,而是从容量的角度,给他一些资金上的支持。
电力辅助服务市场方面,举例来说,像我们前面提到,电力需要即发即用,电源侧需要去匹配需求侧。但是电源特性上,一是风光发电是波动的,二是传统火电机组的起停需要有预热的启动,可能要几个小时甚至半天、更长的时间。所以就需要这种辅助服务市场机制,提前做一些准备、规划和市场化的交易。
科莱美特:随着可再生能源发电逐渐进入平价时代,报告强调建立绿电交易机制,推动市场化交易。这一机制在中国是如何运转的?
李鑫迪:我们要从绿证说起。从今年开始,我们国家的绿证是可再生电力唯一的属性证明。
在10年前,风电光伏是有补贴的,但是补贴不是永远的。因为风光发电的规模到一定水平之后成本下降,它的价格在市场上已经有竞争力了。没有补贴之后,额外的收益从哪里来?有什么东西来体现可再生能源发电的环境价值?于是,绿证就应运而生了。
如果我是一个企业,我需要消费绿电来满足低碳转型的需求,包括应对国际上对出口产品的边境税。那么这个时候就需要我去购买绿电,来证明我的用电是绿色的,降低我的碳足迹。于是,就形成了这样一个市场:可以把可再生发电的一部分成本输导给对绿电有需求的企业。
科莱美特:国家在其他方面有没有出台的一些针对可再生能源的支持政策呢?
李鑫迪:从企业和市场上来说,目前绿证和绿电交易肯定是一个非常重要的机制。
从政策层面上来说,我们国家有可再生消纳责任权重这一个配额制的政策目标体系,不断提升全国的可再生能源的比重。这个体系把可再生能源的配额分解到每一个省份,每年对他提出新的目标,去评价、追踪他变化的情况,这也是对于地方的可再生能源发展很重要的政策上的目标和激励措施。
科莱美特:这几年业界有观察到煤电增长的迹象。尽管我们在大力发展可再生能源,但火电装机容量仍在增加。2020年至2023年间,中国火电装机容量持续增长。2020年,火电装机容量为12.5亿千瓦,同比增长4.7%。到了2023年,进一步增长至13.9亿千瓦,同比增长4.1%。这反映出什么问题和需求?会不会对中国的能源转型目标和碳中和目标带来挑战?
李鑫迪:这其实反映出我们国家的用电需求正在增长的客观事实。
这一方面是来源于经济的发展,另一个原因则与经济结构转型相关,更多的高耗电行业的快速发展。
第三个原因是电气化率的提升,也就是电力在我们日常生活用能的比例在增多。各个行业对于电力的需求都在增加,比如在交通上,我们以前都是开油车,现在可以开电车或者是混动的车。
能源安全和能源保供是社会发展的一个非常重要的基础。所以我们还是需要保证有电可用,煤电的上升也是反映出我们用电需求的增加。
第二个点是,我们还需要关注煤电的角色转变。尽管它规模在增加,但是它的角色是从基荷,稳定发电的电源、主力电源,变成现在一个支持可再生消纳的电源。
我们在调研过程中也发现,在一些省份这种趋势已经非常明显了,煤电完全是作为灵活性的电源在运作,有时候就是关掉的,只有在可再生没有出力的时候,它才去出力。
除了关注容量的变化之外,我们还要关注具体的煤电电量的变化,要看它的出力小时数的变化,而不是只看装机。
我们iGDP一直在做煤电转型的研究,关注它的角色转变以及煤电逐渐降低的路径。
国家也提出了新增电力需求里可再生占比的目标,可以看到国家政策是要求新增电力需求有一定比例完全由可再生支持。在iGDP,我们建立了一个叫EPS的模型对未来各个省份的低碳转型做了预测。我们观察到在现有的路径下,各个省份的能源转型和低碳转型的过程中,可再生能源支持新增电力需求的比例会慢慢上升。
科莱美特:报告预测中国可再生能源装机在2030年需达到25到31亿千瓦,这个目标相比现有政策路径有显著提升。您认为实现这一目标的挑战和机遇在哪里?
李鑫迪:第一个是我们现在可再生能源的发展速度非常快,新型电力系统的发展速度能不能追上风光的发展速度,能不能支持它的消纳是一个挑战。我们不能只看装机量,要看它实际的发电量和并网的消费量,这才是关键的能够让可再生能源健康、高质量发展的必要条件。它既有明确的路径,也有挑战。
第二个就是成本疏导的问题,它需要一系列的电力市场的改革,传导新的成本。比如,可再生能源的成本通过绿证、绿电交易去传导给用户,还有煤电转型的成本通过辅助服务市场等其他市场传导到相应的地方。电力市场的改革也是一个非常重要的机遇,也存在一定的挑战。