张家【jiā】口和北京将联合举办2022年冬奥会,可【kě】再生能【néng】源是这【zhè】两个城市【shì】的重点规划之一。去年,保尔【ěr】森基金会发【fā】布了《风光无限》报告,指出这两个城市可以向美【měi】国德克萨斯州【zhōu】和德国学习,尽管可再生能【néng】源与【yǔ】人口【kǒu】密集区相距较远,仍可【kě】以【yǐ】实【shí】现可【kě】再生能源【yuán】的大【dà】规模消纳。

德克萨【sà】斯州和德国的专家们把【bǎ】可再生能源的成功消纳【nà】归功【gōng】于三个重要因素:首先是市场规划,尤其是建【jiàn】立活【huó】跃的电【diàn】力现货市【shì】场【chǎng】;二是调整平【píng】衡电【diàn】力地【dì】区【qū】,将可再【zài】生能源调度【dù】到【dào】以前相互隔离的地区;三【sān】是增加可【kě】再生能源电力输电线路投资。

基于上述【shù】结论和其他考量【liàng】因素,报告建【jiàn】议在【zài】京【jīng】津冀地【dì】区【qū】开【kāi】展【zhǎn】可再生能源消纳试点,把更多的风电和【hé】太阳【yáng】能电【diàn】力从【cóng】张家口输【shū】往北【běi】京和【hé】河北省南部地区。此后,中国国【guó】家【jiā】能源局发文,要【yào】求在京津冀地区开【kāi】展电力市场建设【shè】试点,重点是直接电力交易和现货市场。

《风光【guāng】无限》报告发布之后【hòu】,美【měi】国和欧洲【zhōu】的可【kě】再生能源消纳领域也有新的【de】进展,进一步【bù】证【zhèng】实了报告得出的结【jié】论。总体上,美【měi】国的可【kě】再生能源电力持【chí】续快速增长。德克萨斯州的能源改革得到近【jìn】邻地区【qū】的认可【kě】并【bìng】予以推广【guǎng】。风能普及率高的地区【qū】正【zhèng】在推进大【dà】型输电项【xiàng】目,开拓新【xīn】市场。

德州和其他地区的清洁能源持续发展

德州的风能和太阳能发电能力持续增长:该州目前【qián】有【yǒu】18吉瓦的【de】风电装机容量,提供【gòng】了全州【zhōu】电力消费【fèi】量【liàng】的15%。9-21,风电一度满足了该【gāi】州50%以上【shàng】的电力负荷【hé】,创下新纪录。太阳能【néng】装机容量虽然只有500兆瓦,但超过1吉【jí】瓦的新增太【tài】阳能正列队投产。重【chóng】要的【de】是,德州正在逐步淘【táo】汰【tài】煤电产能,以太阳能、风能和天然气发电代之。此外【wài】,德州还【hái】在不【bú】断建设【shè】新的输电线路【lù】。

新增【zēng】输电线【xiàn】路和【hé】可再生能源为【wéi】德州带来了巨大【dà】的【de】利益。需要可靠低碳能源的全球技术产业积极签【qiān】署【shǔ】风电采购协议。德州的电价本【běn】来就在全美最低之列,在推出零【líng】售竞【jìng】争、现【xiàn】货市场【chǎng】和可再生能源【yuán】专【zhuān】用输【shū】电线路之后,电价还在进【jìn】一步下【xià】降。而且【qiě】,尽管不再有所谓的“基础荷【hé】载电【diàn】力”,德州【zhōu】的电网依然非常可靠,弃风【fēng】率极低【dī】。

推广德州模式

美【měi】国【guó】政坛两党都将德州视【shì】为可再生能源的成【chéng】功典范。德州前州长佩【pèi】里主【zhǔ】持了德【dé】州【zhōu】的输电网络扩【kuò】展项目,现【xiàn】升任美国能源部长。

其他州开始将德州【zhōu】当【dāng】作潜【qián】在【zài】的【de】低碳能源供【gòng】应【yīng】地。虽然德州的电网长期以来一【yī】直相对孤立于美国其他州,但目前【qián】正【zhèng】在考虑加强与相邻地【dì】区【qū】的连接。

拟【nǐ】议项目之一【yī】是新建一个直流电网【wǎng】,称【chēng】为SouthernCross,与【yǔ】美国东部电网【wǎng】相【xiàng】连,建【jiàn】成后可以将德【dé】州的【de】廉价风电输送【sòng】到【dào】美【měi】国东南【nán】部地区。该项目需要【yào】建设【shè】一条644公里长、500千伏的直流电线路,能将2吉【jí】瓦风电从德州输送到亚拉巴马州和密西西比州。项目开发商预【yù】计,通过提高【gāo】德【dé】州境内【nèi】的风电和输电线【xiàn】路【lù】利【lì】用率,该项目【mù】将促使【shǐ】德【dé】州【zhōu】风【fēng】电【diàn】投资增加,风电装机容量可增加3吉【jí】瓦【wǎ】。与消费者付【fù】费的德州州内【nèi】电【diàn】网系统不同,SouthernCross将由使用输电线输出电力的风电厂付费。根据2017年的最新估计,这条【tiáo】输电线路将在2021年之【zhī】前【qián】建成并投【tóu】入使用。

德州的经验【yàn】表明,大规模【mó】输电投资【zī】有利于清洁能源发展,于【yú】是美【měi】国其【qí】他地区也纷纷效仿【fǎng】。目【mù】前,约【yuē】有十几【jǐ】个大型【xíng】输【shū】电【diàn】项目正在申请州政【zhèng】府和联邦政府的【de】批准,其中许多项目专门【mén】为风【fēng】电【diàn】和太阳【yáng】能而设。值得【dé】一提的是两个【gè】项目:“西部快速输电【diàn】线项目”和“大平原东部清洁输电线项目”。

西部快速输【shū】电线【xiàn】项目的核心是【shì】,让低成本风【fēng】电翻越位于怀俄明【míng】州的【de】北美【měi】大【dà】陆分水岭,进入人【rén】口【kǒu】密【mì】集的南加【jiā】州地区。该项目【mù】是一个600千伏的直流【liú】电输电项【xiàng】目,输电线跨越【yuè】多个【gè】州,总长超过1000公里,输电能力为3000兆瓦【wǎ】。项目建【jiàn】设成【chéng】本超过30亿美元,开发商希望在2020年完工。西部快速【sù】输电线项目已经论证多年【nián】,但在最近几个月相继获得美国两大【dà】重【chóng】要政府机构(土地管【guǎn】理局和【hé】西【xī】部地区【qū】电【diàn】力管理局)的批准。

正在申请【qǐng】各类批准的第二个【gè】大型输电线项目是大【dà】平【píng】原【yuán】东部清洁输电线【xiàn】项【xiàng】目【mù】。该项【xiàng】目是一【yī】条耗资【zī】20亿美元、长度超过1000公里的直流电【diàn】输电线路,从俄克拉荷马州【zhōu】到田纳西【xī】州的田纳西州流域管理局区【qū】域【yù】,计划将【jiāng】5000~7000兆瓦的廉价风【fēng】电【diàn】和【hé】其他可再生能源电力【lì】输送到美国东南部。还有几个类似项目也在【zài】酝酿【niàng】之中,许多私营企业都在【zài】积极参与【yǔ】,这【zhè】说明低成本风电输【shū】电项目【mù】可【kě】以创造其他项【xiàng】目【mù】无法比拟的经【jīng】济价值。

不过,新建【jiàn】输电线路只【zhī】是大格局中的一【yī】部【bù】分。德【dé】州的案例显示了市场改革的重【chóng】要性,尤其【qí】是现货市场【chǎng】的建立和平衡地区的调整。在美国大【dà】平原和西部地区【qū】,这类改【gǎi】革在过去、现【xiàn】在和将来【lái】都【dōu】很关键。例如,大平原【yuán】各州【zhōu】同属SoutheastPowerPool(SPP),这是一个制定市场规则并运营电网的【de】地区性【xìng】输电组织【zhī】。

该【gāi】组织在2013年建立了IntegratedMarketplace,这是【shì】包括现货市场和日前电力【lì】市场【chǎng】在内的综【zōng】合市场【chǎng】,取代了之前由16个【gè】独【dú】立运行的【de】、以【yǐ】双边合同【tóng】为主的【de】市场【chǎng】组成的复杂【zá】网络,将能源和辅助服务交易并入一个覆盖【gài】SPP全区的单一机构【gòu】的管理之下。一项独立研究显示【shì】,SPP综合【hé】市场在运行的【de】头两年就为用户【hù】节省【shěng】了【le】2.4亿美元,带来了【le】34亿美元的输电项【xiàng】目投资。2015年,SPP吸【xī】收了内布拉【lā】斯加【jiā】州、南达科他州、北达【dá】科他州【zhōu】、蒙大拿州部分地区、怀俄【é】明州、明尼苏达州和艾【ài】奥【ào】瓦州的公【gōng】用电网,进一步推动该地区提高风电消纳能力。

加州设定2030年可再【zài】生能源占比目【mù】标为【wéi】50%,并且加州【zhōu】与美国西部【bù】地区整合是一个必【bì】然趋势,所以西部快速【sù】输电线项【xiàng】目才有存在的【de】价值【zhí】。2014年,在加【jiā】州和内华达州经营的电力公司【sī】PacifiCorp推【tuī】出了“电【diàn】力调配市场【chǎng】”(EIM),为这两【liǎng】个州【zhōu】的用户节【jiē】省了大量开支,受到广泛【fàn】赞【zàn】誉。西【xī】部快速输电线进入PacifiCorp经【jīng】营区域后终止,将电力输入EIM市【shì】场。

2015年,加州的一项立法提案鼓励独立电网运营商互连,形成一个真正的【de】跨州电网。围绕这项提案的多【duō】项【xiàng】独立研【yán】究表明,这【zhè】将【jiāng】降低【dī】可再生能源采购【gòu】费【fèi】用,减少储备要求,优化发【fā】电资【zī】产利用率,从而每【měi】年为【wéi】加州用户节省15亿美元。可再生能源方面的优势特别突出:当加州【zhōu】的太阳能资源【yuán】变弱时,怀俄【é】明州和【hé】西北部【bù】地区的风【fēng】能可以大量发电。加州与亚利【lì】桑那州的太阳能可以【yǐ】相互平衡【héng】,弥补两【liǎng】地的早晚用电【diàn】高峰缺口——亚利【lì】桑那州的太阳【yáng】能【néng】可以弥补加州早间用电高【gāo】峰的缺【quē】口,而加州的太阳能可以满【mǎn】足亚利桑那州傍晚的【de】用电高峰需求【qiú】。虽然这些【xiē】旨在提高可再生能【néng】源消纳的【de】项【xiàng】目现在暂【zàn】缓【huǎn】推进,但【dàn】电力消纳最终会进【jìn】一步改【gǎi】善。

中国的城市如何借鉴美国的可再生能源消纳经验?

人们常说城市可以在应对气候【hòu】变【biàn】化方面发挥表率【lǜ】作【zuò】用,但在可再【zài】生能源消纳方面,美国重视的【de】是地区【qū】层面的市场改革与电【diàn】力传输。美国的【de】经验【yàn】表明【míng】,市场规划才是可【kě】再生【shēng】能源消【xiāo】纳的最大障碍,并不是技术。虽然城【chéng】市有【yǒu】一些独立【lì】推进可再生能源【yuán】消纳的途径,例如分【fèn】布式【shì】太阳【yáng】能【néng】,但长远来看【kàn】,即使【shǐ】是【shì】分布式能源也要依赖于可再生能源交【jiāo】易和【hé】调配地区的拓【tuò】宽。加州与德州的经验【yàn】说明,这些改革不但可以节【jiē】省资金、改善环【huán】境【jìng】,还可以增【zēng】强企业和消费者的信心【xīn】,推动可再【zài】生能源发【fā】展更上一层楼。