,英国、北欧、欧洲都是统一电力市场,美国PJM市场设计理论最优(整个系统层面优化配置),美国加州(安然)和澳大利亚均出现过重大电力危机。
水风光本质都是一样的。一般而言,水风光资源丰富的地区,不宜居,边际成本几乎为0,但需要额外的电网建设,且传统的继电保护理论难以满足“双高”的新型电力系统,叠加“潮汐”式用电的AlDC,整个电力系统的安全压力持续提升。
新能源超预期发展下,系统成本进入快速上升期(风光发电占比15%为临界点),电力系统各参与主体需要“软着陆”,用价格信号去定价“能量”、“安全”、“输电权”等产品,在安全前提下,实现全社会福利最优。能量市场:电量电价会逐步下降;安全市场:容量、辅助服务、可靠性等会逐步提升;绿色市场:(全球)碳市场联动定价;终端电价:均值水平上涨,但不会是普涨(共同但区分责任)。
全球进入风光发电量占比15%时代,中国的能源转型速度持续加快。2024年全球、中国、美国、欧盟、越南的风光发电量占比分别为15.0%、18.1%、17.2%、28.6%、12.5%。
在“能源不可能三角”的第一性原理下,如果目标是清洁+安全的电力,那么电力价格可能面临“上涨压力”。根据国网能源研究院的《2023年中国电源发展分析报告》和国网重庆电力公司等的《新型B体育平台 B体育网站电力系统100问》,“国内外普遍研究表明,新能源电量渗透率超过15%以后,系统成本将进入快速上涨的临界点”。
根据国家发改委能源研究所时璟丽在国能网·2024第九届产业年会之光伏产业大会的报告《市场化机制建设推进光伏发电市场和产业高质量发展》,根据国际相关研究,电力系统中波动性的风光电量比例达到20%、40%左右是储能需求大幅度增加的拐点。
我们认为中国的目标是建设一个全国范围的、能反映时空价值(考虑电网阻塞)的电价系统(买卖双方充分参与)。各充分优化跨区输电机制,理论上,先确定各省内的价格水平,然后根据价格水平来确定电流流动方向,即电流由低电价流向高电价地区(例如山东为负电价的时候,按常识应该山东向其他省份输电,而不是其他省份继续向山东输电)。
中国是先有中长期B体育网页版 B体育官网入口市场,新能源后大规模发展,电力现货市场等更后面,这与其他电力市场国家的路径是差异的。
根据西班牙政府的大停电调查报告,报告警示了高比例太阳能+低传统能源的运营风险,当太阳能发电骤降且跨境交换计划突变时,系统电压随之攀升,在出现波动后,系统运营商虽调度了额外电压控制机组,但因需90分钟启动时间未能赶在系统崩溃前并网。停电前一分钟电压激增的主因是“具有动态电压控制能力的大型同步发电机(如核电/联合循环机组)对无功功率吸收不足”。过电压触发保护动作,可再生能源发电机组大规模脱网,每次脱网都导致系统电压进一步攀升。电压越高,越多机组启动保护性断开,形成恶性循环。12秒内发电量骤降引发频率崩溃。
风光资源供给和需求天然错配。从常识出发,新能源风光水发电资源丰富的地区,一般是不宜居,基础设施一般也相对落后,即电力供给将大于需求,中国亦是如此,西部地区具有丰富的风光资源,但负荷需求主要在东部沿海地区。能源转型下,电网必然走向深度互联化。风光资源的供需错配矛盾必然需要建设互联的大电网,风光发电的不确定性叠加需求的不确定加大(终端电气化程度加大),电网的安全压力不断提升。
深度互联电网+高比例新能源情境下,可能对电网事故有放大作用。风光发电设备和终端电气都属于电力电子产品,其灵敏度高;传统的继电保护是基于同步发电机为基础的电力系统,其对深度互联电网+高比例新能源的场景应用存在一定的不确定性,一旦发生事故,若电网强度不足,可能由于高灵敏度的新能源发电和互联电网造成更快和更大规模的电力安全事故。
1.10 可靠性-中国能源转型是新能源取代煤电,为何出现煤电建设热的悖论
“十四五”以来,煤电核准则呈倒U型趋势。根据绿色和平的统计,2022-2024年中国煤电核准分别为90.7、106.4、62.2GW,主要原因是2022年多地区出现电力供应紧张事件,东部负荷大省煤电核准出现“回潮”,并在2023年迎来“十三五”以来的峰值。
从系统可靠性容量角度分析“能源转型下煤电建设悖论”。电力系统是一个实时平衡系统,即系统可靠性装机容量B体育网页版 B体育官网入口≥最高用电负荷*(1-需求相应比例),其中系统可靠性装机容量=∑电源*出力系数/(1+备用率)。
2025年全球能源转型持续行动中。气候需要全球化合作,2015年通过《巴黎协定》,其中国家自主贡献(NDC)是《巴黎协定》的核心制度(自下而上),每5年更新一次,NDC3.0提交的截止日期是2025年2月底,虽然迟但交了,尤其是中国和欧盟,给全球能源转型的持续性提供了强大助力,COP28达成的3倍可再生能源装机承诺有望实现(2022年为基数,到2030年将全球可再生能源装机容量增至3倍,至11.2TW)。
COP30最新情况:欧盟、英国、中国等11国正式加入巴西“开放合规碳市场联盟”,旨在建立一个跨国合作框架,协调各国碳定价机制、排放交易体系及相关政策,实现“互通、透明与可信”的全球合规碳市场网络。
(1)强大的电网设施才是落实无歧视原则、实现有效竞争的必要前提(更大范围资源配置、抑制市场力),价格信号(阻塞)可以给电网规划提供更多信息,未来可以对电网输电容量进行拍卖(已建、规划均可);
(2)中标机制:同等报价下低边际成本优先中标,促进风光水消纳(风光电站资产现金流改善),目前阶段,比起上网电价的下降,消纳的问题更突出。