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棄光現(xiàn)象成因及光伏產(chǎn)能轉(zhuǎn)化路徑研究

2018-01-21 09:25:44蔣莉代翠玲黃偉文
中國集體經(jīng)濟 2018年35期
關(guān)鍵詞:需求側(cè)供給側(cè)

蔣莉 代翠玲 黃偉文

摘要:西北地區(qū)憑借豐富的太陽能資源大力發(fā)展光伏發(fā)電項目,政府出臺相應(yīng)政策鼓勵其發(fā)展,光伏裝機量在短時間內(nèi)劇增,而西北地區(qū)消納能力有限,棄光問題日益嚴重。文章從供給側(cè)改革與需求側(cè)引導(dǎo)的綜合視角分析棄光現(xiàn)象成因,通過上述原因的分析,并結(jié)合相關(guān)案例,探尋光伏過剩產(chǎn)能轉(zhuǎn)化路徑,為提升西北地區(qū)光伏發(fā)電消納能力提供理論基礎(chǔ)和實證支撐。

關(guān)鍵詞:棄光;消納;供給側(cè);需求側(cè);轉(zhuǎn)化路徑

一、引言

隨著傳統(tǒng)能源的供給緊張和人們環(huán)保訴求日益增多,我國將目光轉(zhuǎn)向太陽能等清潔能源,西北地區(qū)是我國能源資源聚集地,其擁有豐富太陽能資源,是發(fā)展光伏等新能源的良好地帶。近年來,國家先后發(fā)布《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》、《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《光伏發(fā)電項目價格政策的通知》等一系列促進新能源發(fā)展的政策法規(guī),在政府政策的大力扶持下,西北地區(qū)的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。2017年,西北五?。▍^(qū))新增光伏發(fā)電并網(wǎng)容量463.4萬千瓦,累計并網(wǎng)容量3502.9萬千瓦,占全網(wǎng)總裝機的14.7%;全年光伏發(fā)電量407.3億千瓦時,占全網(wǎng)總發(fā)電量的5.6%。然而由于西北地區(qū)用電需求增長緩慢和電網(wǎng)設(shè)施建設(shè)不完全等因素的影響,太陽能電力消納困難,“棄光”問題日益突出,2017年,西北棄光總量高達66.7億千瓦時,西北各省(區(qū))存在不同程度的棄光現(xiàn)象。棄光限電問題成為制約西北地區(qū)新能源發(fā)展的瓶頸,解決棄光問題刻不容緩。本文從供給側(cè)改革與需求側(cè)引導(dǎo)的綜合視角分析棄光現(xiàn)象成因,通過案例分析研究,探尋光伏過剩產(chǎn)能轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)路徑,分析在西北大規(guī)模發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟技術(shù)可行性,并提出相應(yīng)的建議,為提升西北光伏發(fā)電消納能力提供理論基礎(chǔ)和實證支撐。

二、西北地區(qū)太陽能運行消納基本情況

(一)光伏裝機情況

西北區(qū)域是我國能源資源聚集地,太陽能資源尤為豐富,很多投資商瞄準這一優(yōu)勢,在西北集中地大規(guī)模開發(fā)太陽能,致使西北地區(qū)光伏裝機量爆發(fā)性增加,2013年至2017年,西北地區(qū)累計光伏裝機量逐年遞增(如圖 1)。2013年至2107年,西北地區(qū)新增光伏裝機量有增有減,2013年和2016年這兩年,西北地區(qū)的新增光伏裝機量高達900萬千瓦;2014年和2017年,新增光伏裝機量相對較少。

(二)光伏發(fā)電情況及棄光情況

由圖2可知,2015~2017年,西北棄光總電量基本呈上升趨勢,棄光率先上升后下降。在這三年中2016年棄光量最多,為70.42億千瓦時。2015~2017年,西北地區(qū)總光伏發(fā)電量為950.95億千瓦時,總棄光電量高達186.12億千瓦時,平均棄光率19.57%。西北五?。▍^(qū))中,新疆、甘肅和陜西平均棄光率排名前三。新疆、甘肅光伏發(fā)電運行較為困難,平均棄光率高達32.48%和32.91%,陜西、青海和寧夏這三個省平均棄光率分別為9.59%、7.38%、7.14%(見圖 2)。

三、西北地區(qū)棄光原因分析

結(jié)合光伏多年實際運行數(shù)據(jù)分析可知,造成棄光現(xiàn)象主要有以下三個原因: 光伏發(fā)電裝機增速與當?shù)赜秒娯摵稍鏊俨黄ヅ?、配套電網(wǎng)建設(shè)滯后及政策機制不健全等。

(一)光伏發(fā)電裝機增速與當?shù)赜秒娯摵稍鏊俨黄ヅ?/p>

出于西北地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和扶貧攻堅的需要,在經(jīng)濟增速逐漸放緩的大形勢下,光伏裝機依舊保持較快增長速度,從市場供需角度來看,西北區(qū)域新能源裝機增速過快,社會用電需求增速放緩,全社會用電最大負荷為1152萬千瓦,新能源裝機卻高達1337.5萬千瓦,用電負荷增速與電源裝機增速的不相匹配影響了太陽能電力消納。

(二)配套電網(wǎng)建設(shè)滯后

我國光伏發(fā)電項目大部分集中在西北低負荷地區(qū),當?shù)叵{的同時,剩余電力需要通過外送進行消納。太陽能電力外送需要建設(shè)電網(wǎng)線路以及其配套設(shè)施,從建設(shè)周期來看,光伏電站建成僅需半年左右,而一條330千伏的電網(wǎng)線路建設(shè)就得1年半,在目前的電力電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)和運行方式下,電力輸送通道難以滿足光電外送在建設(shè)進度、輸送容量、輸送對象等方面的需求。

(三)政策和機制不健全

我國當前施行政策主要是光伏發(fā)電度電補貼政策和光伏發(fā)電上網(wǎng)標桿電價政策,通過刺激供給側(cè),達到發(fā)展光伏等新能源的目的,在這種刺激下,光伏裝機量、發(fā)電量持續(xù)上升?,F(xiàn)行政策的激勵重點在于供給側(cè),卻忽視了需求側(cè)的激勵。在無需求側(cè)刺激的情況下,作為理性人的用戶傾向于更為價格低廉供應(yīng)穩(wěn)定的火電,太陽能電力消納就更為困難。就電力機制方面而言,太陽能電力的調(diào)度受到原有電力運行機制和剛性價格機制的限制,難以落實節(jié)能優(yōu)先調(diào)度等行政性規(guī)定,現(xiàn)有的電力機制不利于光伏發(fā)電項目的可持續(xù)發(fā)展。

四、光伏過剩產(chǎn)能轉(zhuǎn)化路徑探究及案例研究

有限的消納能力限制了西北地區(qū)光伏發(fā)電項目發(fā)展,如何擴大消納空間、提升消納能力,這些都是需要政府需盡快解決的問題。在探究光伏過剩產(chǎn)能轉(zhuǎn)化路徑時,部分學(xué)者主張實施西電東送戰(zhàn)略,建設(shè)遠距離送電通道,從建設(shè)周期角度來說,配套電網(wǎng)的建設(shè)速度根本趕不上新能源項目建設(shè)的速度;從建設(shè)成本角度來說,建設(shè)遠距離輸電通道耗資巨大。通過建設(shè)遠距離送電通道消納電力并不是轉(zhuǎn)化光伏過剩產(chǎn)能的最佳路徑。緩解光伏產(chǎn)能過剩應(yīng)以自主消納為主,拉動地方用電需求,提升消納能力,擴大消納空間,從目前來說,光伏農(nóng)業(yè)為解決光伏發(fā)電消納能力不足提供新途徑。光伏與農(nóng)業(yè)一體化是光伏應(yīng)用的一種新的模式,其既具有發(fā)電能力,又能為農(nóng)作物及畜牧養(yǎng)殖等提供適宜的生長環(huán)境。與建設(shè)集中式大型光伏地面電站相比,發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)項目利于有效緩解人地矛盾,促進社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展,靈活地創(chuàng)造適宜不同農(nóng)作物生長的環(huán)境,滿足農(nóng)業(yè)用電需求的同時,產(chǎn)生發(fā)電效益。 十三五規(guī)劃重點指出西部大開發(fā)戰(zhàn)略和扶助農(nóng)民脫貧脫困的構(gòu)想,在西北地區(qū)發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)不但可以改善光伏發(fā)電產(chǎn)能過剩的現(xiàn)狀,且可以發(fā)展低碳綠色產(chǎn)業(yè),實現(xiàn)西北經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。筆者通過案例研究分析在西北大規(guī)模發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟可行性,下文以徐州豐縣暉澤新型23.8MW農(nóng)業(yè)廠房屋頂光伏電站為例進行案例分析。

(一)案例研究

1. 項目介紹

徐州豐縣光伏農(nóng)業(yè)項目裝機容量為 23.8MW,該項目占地面積60萬平方米,共建設(shè)農(nóng)業(yè)大棚200多座,5822個單元,主要種植食用菌。大棚屋頂面積31萬平方米,采用18.8MW多晶硅光伏組件和5MW薄膜光伏組件的組合方案,共計安裝38個逆變器,經(jīng)升壓接到110千伏,總?cè)萘?萬千瓦。該項目的主要技術(shù)經(jīng)濟指標由計算得出,如表 1所示:

假設(shè)該項目的生命周期為25年,理論發(fā)電量的計算公式為:理論發(fā)電量=裝機容量(KW)*水平面年累計輻照*系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率,計算得到豐縣光伏大棚理論發(fā)電量為2592.49萬 Kwh/年。年均發(fā)電量以第一年系統(tǒng)衰減 3%,之后 24 年依次衰減 0.7%為標準,基于整個 25 年的生命周期計算得到,豐縣光伏大棚項目 25 年的總發(fā)電量為 58327.71 萬千瓦時,年均發(fā)電量為2333.11 萬千瓦時.該項目的初始總投資分為光伏設(shè)備初始投資和大棚建設(shè)投資。項目初始投資為 15870萬元。年均發(fā)電凈收益=年均發(fā)電量*標桿電價-增值稅-所得稅,標桿上網(wǎng)電價江蘇屬于第三類資源區(qū),故標桿上網(wǎng)電價為 0.75 元/Kwh,年均運營維護成本=初始總投資*年運營維護費率年運營維護費率按 2%計算。本項目以種植食用菌為主,棚內(nèi)作物利潤按每畝2.5萬元計算,設(shè)施農(nóng)業(yè)每年收入大于等于2000萬元。

2. 結(jié)合案列分析在西北發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)的可行性

就資源稟賦而言,西北地域均屬于我國第一二類光資源區(qū),江蘇徐州豐縣屬于第三類資源區(qū),假設(shè)建設(shè)相同裝機容量的光伏電站,西北的發(fā)電量遠高于徐州。就土地面積而言,西北地區(qū)地域遼闊,適合大規(guī)模發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)。就氣溫而言,西北大部分區(qū)域?qū)儆跍貛Ъ撅L和溫帶大陸性氣候,全年平均氣溫偏低,晝夜溫差大,在西北發(fā)展光伏農(nóng)業(yè),利用先進的溫室大棚技術(shù)創(chuàng)造作物的生長環(huán)境,滿足作物生長需求,進而產(chǎn)生作物經(jīng)濟收益;就收益而言,西北人民既可通過種植作物獲得收益,又可通過剩余光伏電力并網(wǎng)獲取光伏售電收益。除此之外,光伏電站的發(fā)展可帶來關(guān)聯(lián)效應(yīng),吸引其他產(chǎn)業(yè)進入西北,創(chuàng)造更多就業(yè)機會,助力西北脫貧脫困,一舉多得。

3. 關(guān)于西北發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)的建議

政府應(yīng)結(jié)合當?shù)赜秒娯摵稍鏊僭O(shè)計光伏裝機量指標;與此同時,加快配套電網(wǎng)建設(shè),滿足光伏發(fā)電剩余電量并網(wǎng)在建設(shè)進度、輸送容量、輸送對象等方面的需求;在政策方面,西北地區(qū)各級政府應(yīng)加大對光伏農(nóng)業(yè)的財政資助,并建立和完善監(jiān)管體系;加強人才培養(yǎng)和科學(xué)技術(shù)投入,鼓勵相關(guān)科研院所與相關(guān)企業(yè)合作,創(chuàng)新性開展關(guān)于光伏農(nóng)業(yè)的方面研究,促進西北地區(qū)光伏農(nóng)業(yè)項目持續(xù)健康發(fā)展。

五、結(jié)語

在國家大力推進新能源戰(zhàn)略的背景下,中國新能源發(fā)展取得了巨大成就,太陽能等新能源的快速發(fā)展 有效緩解了火電等傳統(tǒng)能源對環(huán)境的污染,但由于規(guī)劃、配套電網(wǎng)建設(shè)、政策等方面問題導(dǎo)致西北地區(qū)出現(xiàn)嚴重的棄光問題。對于西北地區(qū)來說,“農(nóng)業(yè)與光伏一體化”是光伏過剩產(chǎn)能轉(zhuǎn)化最佳路徑,在西北發(fā)展光伏農(nóng)業(yè),可加快太陽能多元化應(yīng)用的速度,推動構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系的進程,與此同時,助力西北人民脫貧脫困,做到真正精準扶貧。

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(作者單位:江蘇大學(xué)財經(jīng)學(xué)院)

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