基于可再生能源消纳责任制的石河子光伏发电产业发展研究
摘要：光伏、风电等可再生能源消纳责任的落实既是可再生能源发展的瓶颈，也是出路。本文分析国家可再生能源消纳责任政策要求及八师石河子区域可再生能源消纳现状，预测八师石河子区域2021—2030年完成可再生能源消纳责任所需电量，并折合为相应的光伏发电装机。最后提出实现八师石河子区域光伏发电装机的建议，包括多方合作、有序开发建设、提升技术水平、统一进行碳资产管理、运用市场手段完成消纳等。
关键词：可再生能源；
消纳责任制；
光伏发电
1可再生能源消纳责任制政策及消纳现状
2019年5月15日，国家发展改革委、国家能源局下发《关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知》（发改能源〔2019〕807号），决定对各省级行政区域设定可再生能源电力消纳责任权重，建立健全可再生能源电力消纳保障机制。2021年2月5日，为确保完成2030年非化石能源占一次能源消费比重达25%左右等目标要求，进一步促进可再生能源高质量发展，根据上述文件要求，国家能源局对2021年可再生能源消纳责任权重目标和2022—2030年预期目标征集建议，要求“从2021年开始，消纳责任权重从紧安排”。本文依据该文件确定的权重指标和2022—2030年预期目标，预测新疆地区的消纳指标见表1。注：1.社会用电量按照每年递增5%预测；
2.预测期内石河子水电装机规模不新增，风电装机规模不新增；
3.预计期所有可再生电量来源于光伏发电新增装机，光伏发电按年利用小时1500测算规模。
石河子区域内现有可再生能源发电装机分别为：水电装机约23万千瓦，发电量约7亿千瓦时/年；
光伏发电装机7万千瓦，发电量约1亿千瓦时/年；
垃圾焚烧发电装机1.5万千瓦，发电量约0.27亿千瓦时/年。全部可再生能源发电量由石河子天富电网统一全额消纳，截止2020年底，不存在弃光限电现象。
2 2021年消纳责任制分配预测
如表1所示，石河子范围内市场主体2021年共需非水可再生能源电量48.77亿千瓦时。预计各发电主体分配如下：
天富能源股份有限公司：保障性收购本区域新建的600MW光伏发电量（预计5亿千瓦时），并保障消纳现有的水电、光伏发电、生物质发电量后，再生能源消纳总量预计可达13亿千瓦时，其中水电7亿千瓦时，预计可满足总量消纳权重比例要求，其中非水電可再生能源消纳量未达到消纳权重比例要求，缺口部分约7.14亿千瓦时，计划通过参加新疆电力市场交易购买非水电可再生能源电量。
天山铝业有限公司：在新疆电力市场交易注册，通过新疆电力交易市场购买非水可再生能源电量约18.97亿千瓦时，并通过自备火电机组旋转备容的方式参与电网调节。
合盛硅业有限公司：在新疆电力市场交易注册，通过新疆电力交易市场购买非水可再生能源电量共计约3.91亿千瓦时，并通过自备火电机组旋转备容的方式参与电网调节。
天业集团有限公司：在新疆电力市场交易注册，通过新疆电力交易市场购买非水可再生能源电量共计约11.49亿千瓦时，并通过自备火电机组旋转备容的方式参与电网调节。
如无法顺利从市场购买足量可再生能源电量，则通过新疆可再生能源电力超额消纳量市场化交易，购买其他市场主体超额完成的消纳量，或购买可再生能源绿色证书。
3石河子光伏发电发展建议
3.1光伏发电投资方案分析
目前光伏发电项目的投资方式主要有平台企业独资建设和合作开发两种方式。平台企业独资建设主要以平台企业为投资主体，由其自筹资金，滚动发展，建设速度较慢。合作开发可借助多方力量，尽快扩大装机，完成消纳权重指标，建设石河子区域的可控光伏装机。
1）平台企业独资建设优势分析
由平台企业公司自筹资金、银行贷款建设，以燃煤标杆电价0.25元/千瓦时计算，整体收益约0.03元/千瓦时。从石河子电力整个系统看，缺电趸购电价为0.38元/千瓦时，则光伏发电利润在0.16元/千瓦时左右，且可完成部分消纳责任指标。
2）合作开发优势分析
在石河子范围内开发的光伏项目，寻找光伏设备厂家共同合作投资建设，可降低设备投资成本。石河子政府已与隆基科技股份有限公司洽谈，该公司在石河子投资建设光伏组件厂，并投资建设光伏发电项目，以延长本地光伏产业链条，优化区域产业结构。与战略合作伙伴特变电工洽谈，利用其先进的光伏系统集成技术及在该领域的建设经验合作开发光伏电站，降低系统成本，提高发电量。
因此，建议政府统一对区域内适宜建设的土地及屋顶摸底后出台土地优惠使用政策，统一规划，统一利用和管理，降低项目用地等相关非技术成本，并出台本地区光伏项目银行贷款优惠利率政策，减少贷款成本。本地电网企业新疆天富能源股份有限公司利用区域电网及丰富的电力专业人员优势，在接入、运维等方面的优势，和国内光伏发电投资和运营的头部企业进行合作开发，利益共享，风险共担。
3.2“十四五”期间完成3百万千瓦光伏发电项目建设
按照规划开展光伏电站建设，力争十四五期间尽快完成300万千瓦光伏发电项目建设，提升光伏电站的发电效率。为实现石河子“十四五”光伏发电项目有序开发、按时并网发电、全额消纳的目标，受石河子现有网架结构、调峰消纳能力、光伏投资成本等因素限制，光伏发电项目应逐年分批有序接入石河子电网。建议投产时序见表2。
同时运用技术手段提升光伏发电项目的发电效率。例如，双面发电光伏组件的正反两面都可以吸收光能并转化成电能，可以充分利用太阳光。照射在组件背面的散射或反射光，同样能激发载流子并产生额外的电能。因此，在同等使用环境下，根据系统设计、地表反射率、安装条件等不同因素的影响，双面组件可提高 5%～25%的发电量。可选用光电转换效率大于或等于21%的高效单晶双面组件。采用平单轴、斜单轴和双轴支架后阵列上接收到的年总辐射量均高于固定式及固定可调式，其中斜单轴和双轴最为明显。当纬度大于40度以后，双轴、斜单和固定占地面积变化速率显著增大，面积急剧增加，而平单变化速率减小、面积变化不大。此时平单比固定面积小10%左右，斜单比固定大68%，双轴比固定大120%。因此采用双面双玻组件和平单轴支架的安装方式可以获得更高的发电效率。
3.3利用市场手段引导各主体积极参与消纳，参与电力市场交易
新疆天富能源股份有限公司作為拥有配电网的售电企业，目前仍无法直接参与新疆电力市场交易，严重影响了石河子可再生能源电量购入。其他电力用户，在参与新疆电力市场交易过程中，也存在电量计量和交易过程、电网输电费和配电费核定与结算等问题。石河子电网与新疆电网联网通道输送能力受限，无法满足大规模可再生能源电量的输送，需加强联网，扩大输送能力。需要理顺外购电体制机制，推动各主体顺利参与电力市场交易。可再生能源电量的全额消纳需要全部市场主体的参与，建议尽快理顺石河子电网内的电价机制，完善输配电价体系，解决电价倒挂问题，设立可再生能源消纳辅助服务资金池，利用辅助服务市场等方式引导各类市场主体积极参与消纳。
3.4碳资产、可再生能源消纳权重指标由电网企业统一管理和使用
可再生能源发电产生的碳资产、可再生能源消纳权重指标由集团公司统一管理和使用，统一进行企业碳核查、碳检测和碳资产管理，分别对水电、光伏发电二氧化碳减排量和热电联产机组碳排放量进行核查和检测，统一管理，统筹使用，综合降低石河子排放成本。
参考文献：
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基金项目：新疆第八师石河子市科技创新人才计划“基于光储系统的综合能源系统构建与运行关键技术创新团队”（2020TD02）；
新疆第八师石河子市重点领域科技攻关计划，“高渗透率新能源区域自治电网稳定分析及智能控制技术研究”（2020GY04）。
（作者简介：李景云，新疆天富金阳新能源有限责任公司高级经济师，中国科学院大学博士研究生，研究方向为综合能源系统、多能互补及优化、光伏发电生产及管理）
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