隨著生態(tài)環(huán)境和氣候變化形勢日益嚴峻，以優(yōu)先發(fā)展可再生能源為特征的能源革命已成為必然趨勢。德國、美國等國家均提出到2050年可再生能源滿足80%以上電力需求的發(fā)展目標。可以預見，風電、太陽能發(fā)電等新能源將逐漸由傳統(tǒng)意義的補充能源轉(zhuǎn)變?yōu)樘娲茉础⒅髁δ茉础?br />
能源革命必然會促使現(xiàn)有能源發(fā)展思維、體制機制、技術(shù)路線發(fā)生質(zhì)變，在此過程中難免伴隨爭議和問題，新能源的發(fā)展道路也將漫長曲折。面對機遇和挑戰(zhàn)，應(yīng)當統(tǒng)一認識，堅定不移發(fā)展新能源，積極主動推進能源生產(chǎn)和消費革命。

推動能源革命

要求明確新能源發(fā)展的戰(zhàn)略地位

推動能源生產(chǎn)和消費革命的核心是調(diào)整結(jié)構(gòu)，用清潔安全高效的能源生產(chǎn)方式淘汰落后、高污染的能源生產(chǎn)方式，讓節(jié)能環(huán)保的用能方式替代粗放、不合理的用能方式。

我國能源結(jié)構(gòu)中化石能源比重偏高，同時化石能源開發(fā)需要消耗大量的水資源，而我國人均水資源占有量僅為世界平均水平的1/4，在西部煤炭富集的地區(qū)水資源尤其匱乏。環(huán)境資源條件決定了我國大規(guī)模開發(fā)化石能源不具有可持續(xù)性。大力發(fā)展新能源和可再生能源將是推動我國能源生產(chǎn)和消費革命、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、構(gòu)建安全經(jīng)濟清潔現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系必須長期堅持的能源發(fā)展戰(zhàn)略之一。

習近平總書記在中央財經(jīng)領(lǐng)導小組第六次會議上提出“著力發(fā)展非煤能源，形成煤、油、氣、核、新能源、可再生能源多輪驅(qū)動的能源供應(yīng)體系”，明確了發(fā)展清潔能源將是調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的主攻方向。新能源將不再是傳統(tǒng)意義上的補充能源，將逐漸替代化石能源成為主要的能源品種，在能源結(jié)構(gòu)中的比重將越來越高，在保障我國能源供應(yīng)安全中的作用將越來越大。

推動能源革命

必須變革傳統(tǒng)能源規(guī)劃方法

風電、光伏等新能源運行特性迥異于常規(guī)的水、火電。大規(guī)模的新能源接入必然會對電力系統(tǒng)的規(guī)劃方法、運行方式產(chǎn)生根本影響。為適應(yīng)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，需要改變規(guī)劃理念和方法。

第一，大規(guī)模新能源具備滿足部分電力基荷運行條件。

傳統(tǒng)概念中風電、光伏等新能源屬于“間歇性能源”，即存在發(fā)電出力接近零的可能性。然而對于大規(guī)模的風電場群，用“間歇性”來描述其出力特性并不準確。

隨著風電場群集聚規(guī)模的增大，風電功率的波動特性呈現(xiàn)較明顯的平緩特性。風電場之間相隔距離越大，風電出力特性的關(guān)聯(lián)度越低。隨著風電場增多，地域分布變廣，氣象條件變化在地域分布上的多樣性、不同步使得風電場之間的出力具有自然的互補性。風電裝機規(guī)模越大，風電場群的總體出力極大或極小的概率越低。同時，光伏與風電的出力特性也具有一定的互補性。如果大規(guī)模的風、光等新能源作為一個整體來看，其所發(fā)電力在電力供應(yīng)中將占據(jù)相當一部分的基荷，其容量替代效應(yīng)是不可忽略的。

英國牛津大學學者根據(jù)英格蘭和威爾士境內(nèi)66個測風點1970年-2003年的測風數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，超過90%的地區(qū)風速同時小于風機切入風速（4m/s）的概率折算為時間每年不到1小時。美國斯坦福大學學者分析了美國中西部19個測風點歷史風速得出，1個、7個和19個風電場聯(lián)合運行的總體保證出力系數(shù)分別為0%、4%和11%。并且若考慮風機在風速偏小月份檢修，其余正常運行月份的保證出力系數(shù)能達到15%。理論上，出力特性相關(guān)度低的風電、太陽能發(fā)電等新能源裝機越多，其整體的保證出力系數(shù)越高。

第二，新能源應(yīng)合理參與電力平衡，替代常規(guī)能源。

我國現(xiàn)行的電力規(guī)劃體系以煤電、水電為基礎(chǔ)，而風電、光伏等新能源往往只參加電量平衡而不參加電力平衡（或參加平衡容量可忽略），即不考慮新能源在保障電力負荷供應(yīng)中的容量貢獻。

如此，無論新能源發(fā)展規(guī)模如何，都不會影響常規(guī)電源的規(guī)劃建設(shè)空間。而不考慮新能源的容量貢獻，將造成系統(tǒng)實際備用率偏高，常規(guī)電源投資浪費。由于只參與電量平衡，新能源裝機越多，發(fā)電裝機總體利用小時數(shù)越低，造成新能源和常規(guī)電源的經(jīng)濟效益都受到影響。

風電、光伏存在負荷高峰時刻出力接近零的可能性，而火電機組同樣具有高峰負荷時段強迫（非計劃）停運的概率（根據(jù)1995年-2011年數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國60萬千瓦及以上火電機組平均強迫停運率3.05%），停運時間往往持續(xù)數(shù)周，而且機組也有計劃檢修停運要求，因此不能認為火電就是100%穩(wěn)定出力的電源。事實上，電力系統(tǒng)預留的旋轉(zhuǎn)備用已考慮了火電的強迫停運率。

美國研究機構(gòu)按可再生能源滿足80%以上的電力需求規(guī)劃目標進行仿真研究，表明風電、光伏等新能源滿足部分電力負荷容量需求是安全可靠的。

為切實推進能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，應(yīng)結(jié)合我國新能源資源特點進一步開展深入研究，合理確定其在電力平衡中的容量貢獻。

第三，統(tǒng)籌新能源規(guī)劃與常規(guī)能源、電網(wǎng)規(guī)劃，優(yōu)化能源系統(tǒng)。

從供應(yīng)可靠性、環(huán)境友好性、經(jīng)濟性和靈活調(diào)節(jié)能力等方面看，每一個能源品種都有優(yōu)缺點，不存在各方面都最優(yōu)的能源品種。而最優(yōu)的能源系統(tǒng)構(gòu)成必然要求各能源品種的科學配比和合理的布局，各類電源優(yōu)勢互補，從而達到安全、經(jīng)濟、環(huán)保。

電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)是新能源電力消納和參與電力供需平衡的基礎(chǔ)。例如，德國在制定可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略之初就非常重視風電等新能源與電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃，終使集中在北部的風電和集中在南部的光伏電站能夠出力互補，并將電力順利輸送到國內(nèi)負荷中心及周邊國家。

能源規(guī)劃應(yīng)考慮技術(shù)發(fā)展和技術(shù)進步，充分考慮新能源未來在能源體系中地位和作用。隨著風機、光伏電池制造成本的逐步降低，以及化石能源資源環(huán)境稅費政策的進一步制定完善，未來風電、光伏很有可能在無補貼時發(fā)電成本低于化石能源。新能源將成為能源結(jié)構(gòu)中兼具環(huán)保優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢的重要組成部分。同時，低風速風機和海上風電技術(shù)的發(fā)展將使得資源條件不再成為負荷中心附近布局風電的制約因素。

推動能源革命

需完善新能源運行機制

第一，提高風電功率預測和跨省跨區(qū)電網(wǎng)調(diào)度水平。

美國明尼蘇達州的研究結(jié)果表明，區(qū)域電網(wǎng)間的協(xié)作可使可再生能源在較大范圍內(nèi)消納，將4個調(diào)度平衡區(qū)域整合為1個平衡區(qū)域，可削減50%的調(diào)頻服務(wù)需求。德國從2007年到2010年逐步實現(xiàn)全國4個控制區(qū)域從各自平衡轉(zhuǎn)為統(tǒng)一平衡，使總體的風電功率預測誤差降低了20%以上，相應(yīng)降低了系統(tǒng)備用容量。

新能源出力的隨機性要求電網(wǎng)運行方式頻繁變化，電力交換量增大，這將對電網(wǎng)調(diào)度水平提出更高的要求，需加強各級調(diào)度和跨省跨區(qū)調(diào)度之間的協(xié)同配合能力。

目前，我國調(diào)度運行已一定程度將風電納入電力平衡考慮。風電等新能源裝機規(guī)模越大，其總體出力特性越平緩，因此不宜將新能源電力在小范圍內(nèi)各自平衡。為了發(fā)揮新能源替代常規(guī)火電的容量效益，需充分利用電網(wǎng)互聯(lián)相互支援的能力，實現(xiàn)電力余缺互濟。

第二，加強和創(chuàng)新電力需求側(cè)管理。

電力需求側(cè)管理和需求側(cè)響應(yīng)是提高新能源接納能力的有效手段，應(yīng)充分運用市場機制引導用戶調(diào)整用電方式，適應(yīng)大規(guī)模新能源接入對電力系統(tǒng)運行特性產(chǎn)生的影響，建立完善峰谷電價、可中斷負荷電價等需求側(cè)電價機制。

峰谷電價可促進電力負荷移峰填谷，提高系統(tǒng)消納新能源的能力，減少棄風限電發(fā)生。從我國實施峰谷電價政策的省（區(qū)、市）電力運行情況看，執(zhí)行峰谷電價后，負荷特性明顯改善，系統(tǒng)調(diào)峰裕度有效增加。

可中斷負荷是應(yīng)對大規(guī)模新能源功率突然減小帶來的功率缺額風險的有效的可靠性保障手段。可中斷負荷由電力公司與用戶簽訂，在系統(tǒng)峰值和緊急狀態(tài)下，用戶按照合同規(guī)定中斷或消減負荷，電力公司給予用戶一定的經(jīng)濟補償或電價優(yōu)惠。大規(guī)模新能源同時零出力的概率并不大，配置可中斷負荷減少常規(guī)機組備用容量和增加清潔能源供應(yīng)帶來的經(jīng)濟效益足以覆蓋對可中斷負荷用戶的費用補償。這一需求側(cè)管理措施在美國等一些國家應(yīng)用較廣，其經(jīng)驗值得我們進一步深入研究借鑒。

第三，加快新能源與信息技術(shù)融合，推動能源技術(shù)革命。

新能源與信息技術(shù)有天然的聯(lián)系。新的通訊技術(shù)和新的能源系統(tǒng)結(jié)合之后將導致能源生產(chǎn)與消費革命的新格局。德國西門子等公司提出了虛擬電廠的概念并已投入商業(yè)化運行，通過優(yōu)化算法、通信和控制技術(shù)，將大量分散在不同地點的風電、光伏、生物質(zhì)發(fā)電甚至需求側(cè)響應(yīng)等有機結(jié)合到一起進行集中控制，提供穩(wěn)定可控的電源出力，可如常規(guī)電源一樣參與電力市場交易。

未來用戶側(cè)儲能裝置的智能化調(diào)度也將有效提高系統(tǒng)接納新能源的能力。通過智能電網(wǎng)和相關(guān)信息控制技術(shù)，新能源汽車或蓄熱蓄冷裝置在新能源發(fā)電富裕或夜間負荷低谷時期吸收電力，在新能源發(fā)電不足或白天負荷高峰時期停止充電甚至向電網(wǎng)反送電，可減小峰谷差，減輕常規(guī)電源調(diào)峰的壓力，提高電力系統(tǒng)對新能源的消納能力。

綜上所述，新能源的大規(guī)模發(fā)展將成為我國能源生產(chǎn)和消費革命的重要內(nèi)容。新能源的發(fā)展需要從戰(zhàn)略層面上形成統(tǒng)一的認識，從規(guī)劃方法上實現(xiàn)革新，從運行機制上進行完善，從產(chǎn)業(yè)技術(shù)上加快創(chuàng)新，結(jié)合我國資源稟賦和發(fā)展現(xiàn)狀，開辟出我國持續(xù)健康發(fā)展的能源道路，為經(jīng)濟社會發(fā)展提供堅實保障。

（作者單位：國家能源局。文章僅代表個人觀點）