早在“八五”期間，中國就提出能源結構調整的要求，此后每個五年計劃和規(guī)劃均有提及。歷經25年，煤炭消費占比從1990年的76.2%只下降到2015年的64%。2015年，中國煤炭消費比重依然遠高于美國、德國、英國、日本、俄羅斯等國家。這種以煤炭為主的能源消費結構，不僅排放了大量溫室氣體，也對環(huán)境和居民健康造成了嚴重影響。近幾年中國城市出現大面積的霧霾問題，煤炭使用是罪魁禍首之一。2014年，習近平主席提出了“能源生產與消費革命”，要求中國全面實現能源戰(zhàn)略性轉型。
應對氣候變化和解決城市霧霾問題，需要加快可再生能源對煤炭的替代。隨著技術進步和市場的擴大，風電和太陽能光伏發(fā)電成本已經接近，甚至在某些地區(qū)已經低于傳統(tǒng)能源發(fā)電。向高比例可再生能源轉型已經成為很多國家的戰(zhàn)略選擇。當前，德國有三分之一的電力消費來自可再生能源，其中大部分是風電和光伏發(fā)電；丹麥僅風電發(fā)電量就占到全國發(fā)電量的42%；美國加州可再生能源發(fā)電占比也提前實現了原定2020年達到33%的目標。中國風電和光伏發(fā)電累計裝機均位居世界第一，然而形勢卻不容樂觀。2015年，可再生能源在中國一次能源消費結構中的占比只有10%，未來能源轉型的主力軍——風電和太陽能發(fā)電占比不到全社會用電量的5%。在如此低比例的情況下，風電卻遭遇15%的棄風率，部分省份棄風比例甚至高達30～40%，有些省份也出現了嚴重的棄光問題。而德國、丹麥、美國加州等國家和地區(qū)，風電和太陽能發(fā)電占比比中國高很多，但棄風棄光率一般不超過5%。
市場機制缺位是棄風棄光問題的主因
德國、丹麥、美國的電力系統(tǒng)采用的是市場體制，電力調度遵循的是基于邊際發(fā)電成本的經濟調度原則。在經濟調度下，可再生能源憑借其零邊際成本的優(yōu)勢被優(yōu)先調度；現貨市場也通過更加動態(tài)的價格信號來調節(jié)機組出力，使電力系統(tǒng)更容易實現平衡；同時輔助服務市場、能量不平衡市場等市場品種有效調動系統(tǒng)靈活性，幫助平衡風電和光伏發(fā)電的波動性。
中國電力系統(tǒng)長期存在發(fā)用電計劃，隨著可再生能源在系統(tǒng)中占比不斷擴大，無法適應風電、光伏發(fā)電等波動性可再生能源的技術特征。當前，每個發(fā)電主體的發(fā)電量和上網電價由政府決定，電網調度機構根據政府制定的發(fā)電量計劃對機組實施調度。在根據發(fā)電量計劃安排機組組合時，風電和太陽能發(fā)電一般是通過日內的短期調度進行消化。隨著風電和太陽能發(fā)電規(guī)模的擴大，如果不根據風電和太陽能發(fā)電出力預測把它們充分納入到機組組合，火電年度發(fā)電量計劃的剛性約束與波動性電源對系統(tǒng)靈活性要求的矛盾就變得更加突出，可再生能源發(fā)電就不可避免地遭受限電待遇。同時，風電和光伏發(fā)電跨省區(qū)調度也受跨省區(qū)送受電計劃的約束，跨省區(qū)電力交易機制和價格機制尚不能有效激勵風電和光伏發(fā)電的跨省區(qū)消納。調度運行受制于僵化的年度發(fā)電量計劃，是造成現階段棄風棄光的最主要原因。
能源轉型亟需電改的深化
2015年3月，電改9號文啟動了中國新一輪電力體制改革。兩年多時間已經過去，雖然建立了一定比例的中長期市場，但系統(tǒng)調度運行方式沒有發(fā)生根本改變。為加速能源轉型，必須加快推進電力市場化改革，減少發(fā)電量計劃，改變調度運行方式，重點推進現貨市場和輔助服務市場建設。
現貨市場的經濟調度模式，可以充分發(fā)揮可再生能源零邊際成本的優(yōu)勢，同時實現整個系統(tǒng)發(fā)電成本最低。現貨市場還可以充分體現電力在不同時段的價值，有利于發(fā)電企業(yè)根據市場價格信號主動調節(jié)出力。中國應加快推進現貨市場建設，同時調整可再生能源支持政策，從“固定上網電價”轉為“固定補貼”加“可再生能源配額制和綠證交易”，使可再生能源在實現平價上網之前能夠在固定補貼和配額制支持下全面參與電力市場。
輔助服務市場有助于充分調動系統(tǒng)內各種資源的靈活性，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行提供保證。輔助服務市場應允許各種發(fā)電側和需求側資源公開、公平參與，從而以最低成本提供系統(tǒng)運行所需的靈活性。當前中國電源結構仍以火電為主，輔助服務市場將有效引導火電企業(yè)進行靈活性改造。
大規(guī)模可再生能源并網還需要打破電力交易的省間壁壘，使風光等波動性可再生能源在更大地理范圍內得到平衡，同時發(fā)電資源在更大范圍內優(yōu)化配置。建議積極探索市場化的跨省區(qū)電力交易機制。
當然，一個完善的市場體系不是一朝一夕能夠建成的，中國可能要經歷相當長的從計劃到市場的過渡期。在過渡期內，應盡快修改《電網調度管理條例》和出臺《節(jié)能低碳調度管理辦法》，為落實可再生能源優(yōu)先調度、解決棄風棄光提供制度保證，并為轉向市場體制下的經濟調度形成有效對接。
