100％可【kě】再生【shēng】能【néng】源【yuán】和净零排放的未来是一个令人兴【xìng】奋的愿景？还是一个【gè】难以【yǐ】实现的乌托邦？

引言

中国在2020年第【dì】75届联合国大会【huì】（United Nations General Assembly）上宣布在2060年实【shí】现碳中和的目标，但实现这【zhè】一目标将【jiāng】带来重大的【de】挑战和【hé】机遇。电力系统【tǒng】遇到的【de】挑战尤为【wéi】直【zhí】观。众所周知【zhī】，风电光伏发电具有很【hěn】强的波动【dòng】性【xìng】，风电【diàn】只能在有【yǒu】风的时候发电，光伏只能在白天发电。未来的零碳电力系统需要【yào】以光伏【fú】，风电和水【shuǐ】电【diàn】为主体，现在我们【men】已【yǐ】经很清楚，风【fēng】电光【guāng】伏的资源总量足以保【bǎo】障电力系统【tǒng】脱碳，风电【diàn】光伏的成本也已经低于煤电，这就决定了电力系统【tǒng】的【de】灵活性成【chéng】为中国电力系【xì】统脱碳的最【zuì】关【guān】键问题。

2021年10月党中央、国务院相【xiàng】继印发《关于完【wán】整准确全面贯彻新【xīn】发【fā】展理念做【zuò】好碳达峰碳中和工作的【de】意【yì】见》《2030年前碳【tàn】达【dá】峰行动方案》等相关重要文件，明【míng】确要求完善中长期市场、现货市场和辅助服务市场衔接机制【zhì】，大力提升电力系统综合调节能【néng】力，加快现役机组【zǔ】灵活【huó】性【xìng】改【gǎi】造，引导自备电【diàn】厂【chǎng】、传统【tǒng】高载【zǎi】能工业负荷【hé】、工商业可中【zhōng】断负【fù】荷【hé】、电动汽车充电网络、虚拟电厂等【děng】参与系统【tǒng】调【diào】节，《成渝地区双城经【jīng】济圈【quān】建设规划纲要》文【wén】件【jiàn】还【hái】特意提及【jí】培育发展川渝一体【tǐ】化电力辅助服务市场。

国家能源局于2021年12月修【xiū】订发布了《电力【lì】辅助【zhù】服务管理办法》（国能发监管规【guī】〔2021〕61号）《电【diàn】力并网【wǎng】运【yùn】行管理规【guī】定》（国能【néng】发监【jiān】管【guǎn】规【guī】〔2021〕60号）。国家【jiā】能源局及【jí】时修【xiū】订《规【guī】定》《办法》，以辅助服务市场为抓手，提高电【diàn】力【lì】系统灵活性，加速中【zhōng】国电【diàn】力系【xì】统脱碳进程，这成为中国能源转型的一个具有标志意义【yì】的【de】制度【dù】创新【xīn】。

一个勇敢的崭新时代

中国的碳中和【hé】目标需【xū】要【yào】能源经济、基础设施、许多市场参与者和管理机【jī】构转向新技术、经【jīng】济和辅助服务。最近【jìn】的【de】政策变化改变了【le】能【néng】源【yuán】格局，为【wéi】电力系统的灵活性资源创造了需求和【hé】有【yǒu】利的定【dìng】价条【tiáo】件【jiàn】。

双碳【tàn】目标推动了【le】中国电【diàn】力市场【chǎng】的改革【gé】，有利于灵活性电力资源的【de】发展。一个充【chōng】分发展的电力辅助服【fú】务【wù】市场【chǎng】将显著增加可再生【shēng】能源的利用，这是实现“双碳【tàn】”目标的必要条件【jiàn】。

关于电【diàn】力辅助服【fú】务的【de】新政策指出，鼓励【lì】发【fā】电企【qǐ】业建设和购买平衡电力和能源存储，以增【zēng】加可再生能源的装机容量。允【yǔn】许发【fā】电企业购【gòu】买【mǎi】储能或调峰能【néng】力，以【yǐ】扩大并网规模。

其产【chǎn】生【shēng】的影【yǐng】响是多方面【miàn】的。发电公司新建【jiàn】可再生能源项目，需【xū】要【yào】配置约15－20％的储能或其他形式的【de】灵活性资源【yuán】，否则它【tā】们很难获得电网并网连接的批准。该政策确【què】定了多种【zhǒng】增加电网灵活性的技术，包【bāo】括抽水蓄能、电【diàn】化学储能、燃气发电、太阳【yáng】能【néng】光【guāng】热和灵活性煤电等。现在投资上述平衡电力容量将成为发电企【qǐ】业增产扩容的【de】先【xiān】决【jué】条件。这【zhè】一扩张的主要受益者之一将是辅【fǔ】助【zhù】服【fú】务市场【chǎng】，该行【háng】业有望在未来几【jǐ】年取【qǔ】得显著增长。

2021年，国家能源【yuán】局【jú】对《电力辅助服务管理办法》进【jìn】行了多年来【lái】的首次修订，重【chóng】点确定【dìng】辅助【zhù】服务的主要【yào】提供【gòng】者，对交易品种进行分类，建立共享机【jī】制，实现辅助服务【wù】跨省跨【kuà】区域。

电力辅【fǔ】助【zhù】服【fú】务【wù】是电力系统安全【quán】稳定运行的关键。它确保电【diàn】力质【zhì】量，促进清洁能源。除常规发电、输电、用电外，火电、水【shuǐ】电、核电【diàn】、风电【diàn】、光伏发电【diàn】、抽水蓄能、电化学、压缩空气、飞轮【lún】等各类新【xīn】型储能均【jun1】可提供电【diàn】力辅助服【fú】务。

此次发布的文件对电力辅助服务【wù】进行重新分【fèn】类【lèi】，分为有功平衡服【fú】务、无功平【píng】衡服务和事故应急及恢复【fù】服【fú】务【wù】，其中有功平衡服务【wù】包括调频【pín】、调【diào】峰、备用、转动惯量、爬坡等电【diàn】力辅助服务，事故应急及恢【huī】复服务包括稳定【dìng】切机服务【wù】、稳定切负荷服务【wù】和黑启动服务。考虑构建以【yǐ】可再生【shēng】能源【yuán】为主体的新型电力系【xì】统的发【fā】展需【xū】求，这份文件新【xīn】增引入转动惯量、爬【pá】坡、稳定切机服【fú】务、稳定【dìng】切负荷服务【wù】等辅助服务【wù】新【xīn】品种。

扩大辅【fǔ】助服务将扩【kuò】大市场主【zhǔ】体范围。要实现从转【zhuǎn】型【xíng】到扩张的无缝衔接【jiē】，还需要明确补【bǔ】偿机【jī】制以吸引投资者，同时还需【xū】要明确从发电、电【diàn】网公司到电力【lì】交【jiāo】易中心等所有利【lì】益相关【guān】者的责任。

国【guó】家能源局【jú】决定推进电力辅助服务市场化【huà】，这将【jiāng】显【xiǎn】著提【tí】高电力供应【yīng】质量，体现资源配【pèi】置效【xiào】率，而且【qiě】更重要的是，提高对可再生能源电力的接纳能力。

面临的挑战

100％可再生能【néng】源和净零排放的未来对许多人来说是一个令人【rén】兴奋的愿景，但对【duì】一些人来说是一个难以实现的乌托邦。对可再【zài】生【shēng】能源持乐【lè】观态【tài】度的人【rén】士认为【wéi】，这【zhè】一演变由许多步骤组成，有【yǒu】些步【bù】骤【zhòu】很小，有些则会改变【biàn】游【yóu】戏【xì】规则。辅【fǔ】助服务的扩展可【kě】以增强省级【jí】和区域电【diàn】网的能力。

大部分省份的【de】电【diàn】力现货市场仍【réng】处于试点阶【jiē】段，现有的调峰辅助【zhù】服务补【bǔ】偿机制不完善，导致发电企【qǐ】业之间存【cún】在“零和博弈”的现象。另【lìng】一方【fāng】面，电力【lì】现货【huò】市场在【zài】部分地区试行后已初见【jiàn】成效。以山西【xī】省为例，当新能源发电【diàn】充足时【shí】，现【xiàn】货【huò】市场上的煤电机组价格会受到抑制，燃煤电厂可以【yǐ】在市【shì】场上转卖当【dāng】天的发电计划。这样一来，现货市场实【shí】际上【shàng】起到【dào】了调节作用。

当应用到其他形式【shì】的辅助服务时【shí】，进一【yī】步市场【chǎng】化【huà】也将【jiāng】是未来【lái】的方向，引导多元【yuán】化的市场主体参与【yǔ】竞争。

电力【lì】辅【fǔ】助服务的价值只有通过充【chōng】分的市场交易机制才能实现。电力辅助【zhù】服务可以确保【bǎo】可再生【shēng】能【néng】源如风能和太阳能的大【dà】规模【mó】应用，可以带来巨【jù】大的经济【jì】和环境回【huí】报。

新的政策框【kuàng】架为辅【fǔ】助服【fú】务的发展【zhǎn】提【tí】供了立【lì】法支持，并为引【yǐn】入功率平衡的【de】公【gōng】平补偿机制提供了【le】指【zhǐ】导。明确了各类电力辅助服务品【pǐn】种的补偿机制，其中固定补偿方式【shì】确定补偿标准时应综合考虑电【diàn】力辅助【zhù】服务【wù】成本【běn】、性能表现及合理收【shōu】益【yì】等因素，按“补【bǔ】偿成【chéng】本、合理收益”的原则确定补偿【cháng】力度；市场化补偿形成机制【zhì】应遵循考虑电力辅【fǔ】助【zhù】服务成本、合理确定【dìng】价格【gé】区间【jiān】、通过市场化竞争形【xíng】成价格的原则【zé】。

电力辅助服务市场的发展机遇

到2030年，900－1200吉瓦的新增太阳能和风【fēng】能将创造一个超【chāo】过100吉瓦【wǎ】的【de】平【píng】衡容【róng】量市场。与此同时【shí】的，电力辅助服务市【shì】场的规模也将【jiāng】逐步扩大，根据国【guó】家能源局的【de】数据，电力辅助服务市【shì】场目前【qián】约占电力经【jīng】济总量的1．5％，预计未来将达【dá】到【dào】3％。随着新【xīn】能源计划的大规模采用，这一增长【zhǎng】将呈指数级【jí】增长。中国电力【lì】联盟和国家能源局【jú】预测，到2030年，电【diàn】力【lì】辅助电力服务市场规模将达到1980亿元。

国内市场【chǎng】的【de】电力【lì】辅助服务补偿费【fèi】用以调【diào】峰、调频、备用【yòng】为主【zhǔ】，占比达【dá】90％以上。不同【tóng】省份和地区需要的电力【lì】辅助服务类型【xíng】不同，如东【dōng】北地区的调峰需求占98％，华南地【dì】区的备用的需求【qiú】占80％，而东部沿海地区以频率调节需求为主【zhǔ】。

国【guó】家能源局【jú】在2021年发布的《关于进一步【bù】完善电力现货市场试点建设的通知》中提【tí】出【chū】，未【wèi】来【lái】电力现货【huò】市场应逐步【bù】取代调峰市场。因此【cǐ】，调频服务的辅助服【fú】务【wù】将成为未【wèi】来的辅助服务市场。

具备超高灵活性的内燃机发电技术的独特价值

基于中【zhōng】国在【zài】发展电网平衡电力容量方面【miàn】的【de】机遇【yù】及挑战，芬兰瓦锡兰【lán】公【gōng】司在灵活内燃【rán】机（ICE）发电【diàn】解【jiě】决方【fāng】案上可谓独树一帜【zhì】，并有机会在这次电力辅助市场的改革中【zhōng】凸显其独【dú】特价【jià】值，为现有的【de】电【diàn】网系统带来急需的灵活性。

根据瓦锡兰公司【sī】和中国【guó】电【diàn】力规划设【shè】计总院（EPPEI）的研究，与【yǔ】传统的燃煤和燃【rán】气轮【lún】机机组相比，其【qí】电网平衡内燃机【jī】机组在频率【lǜ】服务市场可以获得更高【gāo】的【de】收入【rù】，因为与其它技术相【xiàng】比，灵活内燃机发【fā】电机组响【xiǎng】应电网调度【dù】信号和爬坡的速度【dù】更快。

作为一个拥有【yǒu】近两个世纪【jì】历史的芬兰能【néng】源【yuán】领域【yù】领【lǐng】军【jun1】企业，瓦锡兰已经在80多个国家和地区开发应用【yòng】了灵【líng】活发电和平衡电力方面的脱【tuō】碳【tàn】技术项目【mù】。它已被证明是能源市场生命【mìng】周期【qī】解决方案、电网系统建模和灵【líng】活【huó】平【píng】衡【héng】电力领域的全球领导者。

实现【xiàn】净零排【pái】放和向100％可再生能源的【de】过渡将是一个漫长而艰巨的过程，而灵活性平衡电力【lì】的发展将发挥关键作用。目前国内市场上提供电【diàn】力辅助服务【wù】的主要【yào】参【cān】与【yǔ】者是【shì】火电厂。可再【zài】生能源的快速发展要【yào】求火电机【jī】组提【tí】高【gāo】调节能力。灵活转【zhuǎn】型使火电机组能够参与利润丰厚的辅助服【fú】务【wù】市场。为了获得竞争【zhēng】优【yōu】势，许多火【huǒ】电厂已【yǐ】开始进行灵活性改造。根据电力辅助服【fú】务市【shì】场【chǎng】的调节定【dìng】义，涉及频率【lǜ】调【diào】节的灵【líng】活性的主要参数有【yǒu】四个，即调节速【sù】率【lǜ】、响应时间、调节精度和【hé】综合【hé】指标【biāo】。灵活性改造使【shǐ】得火电厂能参与【yǔ】提供【gòng】频【pín】率调节辅助服务，同【tóng】时也将面临更激【jī】烈【liè】的竞争和更多【duō】样化的市场参与者。瓦锡兰【lán】的高【gāo】灵【líng】活性内燃【rán】机（ICE）发电技术将为中国火电厂【chǎng】灵活性改造的【de】建设和运营提供重【chóng】要技术【shù】支撑。

需要建立合理及完善的补偿机制来激励对电网平衡电力容量的投资。

马【mǎ】林·奥特曼（Malin Ostman），瓦【wǎ】锡兰亚太区市场开发与【yǔ】策【cè】略【luè】总经【jīng】理，评价在新的政策环境下，电网公【gōng】司和发【fā】电企业所面临的机遇和挑战，及瓦锡兰灵【líng】活发电技【jì】术的优势。

辅助服务是迈向脱碳电力系统至关重要的一步

中国是世界上最大的能源生产【chǎn】国【guó】，同时也是最大的碳【tàn】排放国。世界的碳中【zhōng】和需要中【zhōng】国确保【bǎo】实现2060年【nián】前碳中和【hé】的目标。如果【guǒ】未来世【shì】界【jiè】上最大【dà】的经济体无法【fǎ】保护其能源体系并实现碳中和【hé】，《巴【bā】黎【lí】协定【dìng】》将全【quán】球变暖【nuǎn】控制在2摄氏度以下的目标【biāo】将无法实现，也【yě】不现实。

如果中国能够证明，未【wèi】来的可持续能源与繁【fán】荣、创【chuàng】新的未来不是相互排斥或不相容的，它不仅将改变未来电【diàn】网的面【miàn】貌，还将改变电力【lì】行业为【wéi】企【qǐ】业提供动力的【de】方式，并为一个世【shì】纪的增【zēng】长【zhǎng】奠【diàn】定基础【chǔ】。

中国2060年前碳中和的目标和建设以新【xīn】能【néng】源为【wéi】主【zhǔ】体的新型电【diàn】力系【xì】统这一雄心勃勃的愿景将【jiāng】需【xū】要对可再【zài】生能源以【yǐ】及像灵活内燃机发电这【zhè】样的平衡电力技术【shù】进行大量投【tóu】资【zī】，而辅助【zhù】服务是其中【zhōng】关键的一步。

朝【cháo】着【zhe】遏制气候【hòu】变化、平衡力量、加【jiā】速增长【zhǎng】和创【chuàng】新等目标，辅助服务【wù】是迈出【chū】的一【yī】小【xiǎo】步，也是【shì】迈向脱碳电力系统至关【guān】重要【yào】的【de】一步。在未来几十年的旅【lǚ】程中，每一步对那些愿【yuàn】意【yì】看到它们的人，都是机会，我们期待和大家一起来分享【xiǎng】这【zhè】些成长的机【jī】会，也分享迈向碳中和目标的每【měi】一步【bù】给我们带来的喜悦。

结语

2019年9月底，我曾去芬兰赫【hè】尔辛基参【cān】加世界低碳城【chéng】市【shì】大会，并考察在【zài】芬【fēn】兰【lán】最大能源公司Fortum的总部，并去Fortum公司在埃斯波市的【de】燃【rán】煤电【diàn】厂考【kǎo】察储热水【shuǐ】罐、热泵、开放式区域供热等灵【líng】活性【xìng】措施。2020年2月，我自驾车考察了芬【fēn】兰的罗瓦涅米【mǐ】、奥卢、瓦萨、坦佩雷、赫尔辛基等市。2021年1月，在【zài】我担任负责人的清【qīng】华大学【xué】·大【dà】同【tóng】第二届【jiè】国际能源转型论坛上举办【bàn】了中芬【fēn】分论坛，介绍芬兰能源行【háng】业碳中和的经验等。自【zì】2020年6月至现【xiàn】在，我正【zhèng】在参与【yǔ】中芬【fēn】科技合【hé】作项【xiàng】目“新型【xíng】城【chéng】镇能【néng】源互联系统研究”课题的研究工【gōng】作，这是国家科技部重点研【yán】发计划政府【fǔ】间重【chóng】点专项项目。此【cǐ】次诚【chéng】挚把芬兰企业瓦【wǎ】锡兰公司的灵【líng】活性发电技术【shù】方【fāng】案向大家推荐，期待瓦锡兰为中国【guó】新【xīn】型【xíng】电力系统建设做出积极贡献【xiàn】。

原文标题 : 电力辅助服务能否塑造中国电力系统脱碳新格局