我國可再生能源的發展階段與面臨挑戰

◎朱彤

能源轉型最終要實現以化石能源為主導的能源系統向以可再生能源為主導的能源系統轉變。與歷史上的能源系統轉變不同，這一轉變是能源系統運行邏輯的變化，不僅與技術創新、觀念、組織與商業模式創新密切相關，而且涉及利益關系的調整。因此，準確認識當前我國可再生能源所處的發展階段、面臨的問題與挑戰，對于構建有利于可再生能源持續發展的政策與制度環境，從而使我國能源低碳轉型得以順利推進至關重要。

發展階段

大力發展可再生能源替代化石能源，既是應對氣候變化的重要舉措，也是實現能源轉型的重要內容。可再生能源發展對氣候變化的貢獻和對能源轉型的影響關系密切，但不能混為一談，可以從兩個角度認識我國可再生能源的發展階段：

1.從發展規?？?，我國是全球應對氣候變化的領先者

大力發展可再生能源替代化石能源，減少碳排放是應對氣候變化的重要舉措。從可再生能源發展規模看，我國已經成為世界第一大國。截至2017年底，我國可再生能源總裝機約650GW，占全球可再生能源裝機總量的29.8%。其中，水電裝機(含抽水蓄能)341.2GW，占全球水電裝機的29.6%；非水可再生能源電力裝機334GW，相當于歐盟28國裝機總和（320GW），是美國非水可再生能源電力裝機（161GW）的2倍。

（1）從2017年可再生能源發電量全球排名前十位的國家可以看出，2017年我國可再生能源發電量完成1628TWH，占當年全球可再生能源發電量的26.2%。我國可再生能源發電量是美國的2.3倍、德國的7.5倍、日本的9.2倍、英國的16.4倍（見圖1）。

（2）從可再生能源裝機增速看，2017年，我國光伏發電新增裝機53.1GW，占全球新增光伏發電裝機的54%，是第二名美國新增光伏裝機（10.6GW）的5倍。風力發電新增裝機19.7GW，是第二名美國風電新增裝機（7GW）的2.8倍；我國太陽能熱水器的使用量占全球71.2%。此外，我國可再生能源投資近年來穩步增長。2017年，我國可再生能源投資達到1266億美元，比美國（405億美元）和歐洲（409億美元）之和還多。

（3）可再生能源規模的快速增長使我國成為全球應對氣候變化的先行者。根據REINA的計算，2017年我國可再生能源發展所減少的二氧化碳排放量為1494百萬噸，占當年總排放量的16.4%。而同年美國可再生能源發展所減少的二氧化碳排放量僅為493.4百萬噸，占當年排放量的9.6%。

2.從份額看，我國還處于能源轉型的初級階段

可再生能源發展規模的領先地位決定了我國在應對氣候變化方面的全球先行者角色，但這并不意味著我國在能源轉型方面也處于同樣的位置。因為能源轉型，即從以化石能源為主導的能源系統轉向以可再生能源為主導的能源系統，本質上是一個國家內部的能源替代問題①。因此，可再生能源的相對量，即在能源系統中的比重，而不是絕對量更能反映能源轉型的階段。因為隨著可再生能源在能源系統中份額提升到不同水平，其發展特征和所面臨的問題是不同的。

目前，電力行業是各國能源轉型進展最快，從而面臨問題最多的領域。我們可以用一個國家發電量中波動性風光發電量的比重來界定能源轉型階段。歐洲經驗表明，電網在不增加額外成本的情況下接納15%-20%的波動性風光電力不會影響電力系統安全運行。因此，筆者把一個國家電力系統中波動性風光電量占比15%以下定義為能源轉型的初級階段，15%-45%定義為中級階段，45%以上定義為高級階段。如果用總發電量中可再生能源占比（包括水電）來判斷（見圖2），全球可再生能源發展規模排名前十位的國家都進入能源轉型的中級階段。而以波動性風光電量比重衡量，中國、美國、日本、印度和加拿大都處于能源轉型的初級階段，而德國、英國、西班牙、意大利和巴西則處于能源轉型的中級階段。一個國家能源轉型的不同階段，所面臨的問題和政策重點不完全相同。我國當前應立足于能源轉型初級階段的實際情況，解決問題和制定政策。

面臨的問題

我國可再生能源發展面臨的問題可以從不同角度、不同層次來概括。從可再生能源未來發展與能源轉型的關系角度看，我國可再生能源發展面臨的問題突出表現在三個方面：

圖1 2017年全球可再生能源發電量前十國家

圖2 全球十大可再生能源發展國可再生能源占發電量的比重

1.現有體制難以協調可再生能源發展帶來的利益沖突

盡管我國能源轉型還處于初級階段，2017年風光等波動性可再生能源發電量占比僅為7.3%，但全國平均風電限電率達到12%，光伏發電限電率為6%。2018年風電限電率下降到6.2%，光伏發電限電率下降到3%。根據歐洲主要國家的經驗，在風光電比重在10%左右時，限電率已經下降到了1%以下，并隨著風光電滲透率的進一步提升，限電率呈現穩步下降特征?！肚鍧嵞茉聪{行動計劃（2018-2020）》提出，2020年我國（水、風、光）棄電率實現5%的目標，但進一步大幅降低棄風棄光率必然要受到現有體制機制的制約。

現有能源體制難以有效協調能源轉型推進中相關方的利益沖突。當前的能源轉型以可再生能源替代化石能源為核心內容。當可再生能源規模不大時，這種替代關系導致的利益沖突不明顯、不嚴重，政府支持可再生能源發展的各項政策因為阻力小也能夠順利實施。隨著可再生能源規模的進一步擴張，利益沖突越來越大，而政策制定和實施部門難以有效解決這些沖突和矛盾時，能源體制的這一問題就會日益凸顯，對可再生能源發展的制約作用就日益突出。隨著風電與光伏發電逐漸進入平價時代，2020年后我國將迎來光伏與風電大規模建設高峰。如果當前阻礙波動性風光電并網的體制因素沒有得到根本性解決，要實現在既有的電力系統中進一步大幅提高波動性風光電量的比重的目標較難。

2.后補貼時代風力和光伏發電的“非技術成本”的不利影響將日益凸顯

在政策支持與技術進步的推動下，我國風電與光伏發電的成本快速下降。目前，在資源條件優良、建設成本低、投資和市場條件好的地區，風電、光伏發電成本已達到燃煤標桿上網電價水平，具備了不需要國家補貼平價上網的條件。預計2020-2022年，全國大部分風電和光伏發電項目將具備發電側平價上網條件，我國風力與光伏發電將進入“后補貼時代”。我國風力和光伏發電項目建設一直存在非技術因素導致的“成本”過高的現象，這類成本占到項目總建設成本的20%-30%?！胺羌夹g性成本”的來源主要有三個方面：一是國土與林業部門在項目建設用地政策方面不一致導致項目延誤甚至取消，土地使用費用征收不規范。二是風電與光伏發電項目并網工程建設缺乏競爭。三是風電與光伏發電項目融資信用體系建設滯后導致融資成本居高不下。已有的可再生能源項目補貼政策實際上起到了“對沖” 和“非技術性成本”的作用。進入后補貼時代后，這些“非技術性成本”的不利影響將成為妨礙可再生能源，特別是風電和光伏發電發展的重要因素，甚至會影響到風電和光伏發電進入“平價上網”時代。

3.風力與光伏發電的“系統成本”將隨著其份額提高而快速增長

發電成本快速下降一直是推動風力發電與光伏發電的重要推動力。根據21世紀可再生能源政策網絡（REN21）的數據，全球主要國家2010-2017年光伏發電度電成本下降40%-75%（見表）。其中，我國光伏發電度電成本下降了72%，日本下降了73%，美國下降了40%，德國下降了64%。未來全球風電和太陽能光伏發電成本還有進一步下降空間。多數機構預測，2025年，可再生能源將實現比大多數化石能源電廠更低的運營成本，風力發電與光伏發電加速邁向發電側“平價上網”時代。

表 2010-2017年全球主要國家公用事業級光伏發電度電成本降低幅度

風光等波動性可再生能源發電的度電成本具備與化石能源發電的競爭力，將極大地推動風力發電和光伏發電規模增長。隨著波動性風光電量在電力系統中所占比例的快速提升，特別是其在發電量中的份額超過20%以后，風力和光伏發電的“系統成本②”將會呈現明顯的上升③。根據英國能源研究中心對英國電網估算，當風光電量占比為30%時，其系統成本大約為10英鎊/兆瓦時（約合人民幣8.6分/千瓦時）。如果風電光伏發電量占到50%，那么僅備用電源要求這一項所帶來的成本就會大幅攀升至45英鎊/兆瓦時（合人民幣0.39元/千瓦時）。也就是說，隨著波動性可再生能源電量份額的進一步提升，其系統成本會上升較快。因此，盡管從技術和度電成本角度考慮足以支持風能與光伏發電規模不斷增長，但面向2030年和2050年考慮風能與光伏發電時，需要從系統成本與收益角度來統籌考慮風能與光伏發電的方式。

面臨的挑戰

從現在到2030年前是我國可再生能源發展的關鍵期，它決定了我國能源轉型能否從初級階段進入中級階段，進而決定了2050年可再生能源成為我國主體能源的規劃能否成為現實。這一轉變最大的挑戰不是來自技術，而是來自理念與體制。

1.理念的真正轉變是首要挑戰

我國可再生能源發展成績顯著，鼓勵和支持可再生能源發展的政策體系也日益豐富，但能源規劃與政策沒有完全按照能源轉型的邏輯進行梳理和調整，很多基于“舊邏輯”的政策依然以“促進能源低碳轉型和可再生能源發展的名義”延續或強化。

在以促進可再生能源發展的名義下，一些不利于提高電力系統運營效率的政策依然大行其道。如中東部大力推進光伏發電與海上風電建設的同時，西部投資建設風電和光伏發電大型基地，以及配套建設特高壓長距離送電政策依然延續，而優化區域電聯聯絡、配電網和提高負荷側響應技術能力等有利于提升電力系統靈活性，從而有利于提升波動性電力消納能力的投資并沒有提升到優先位置；為提高能效和降低排放而關閉30萬以下煤電機組的政策，以及要求60萬及其以上規模機組進行靈活性改造的政策，沒有考慮到隨著波動性可再生能源電力份額增加，火電機組運行小時數大幅下降，峰谷負荷差進一步增加的狀況。這意味著，盡管能源轉型與能源革命已經成為普遍接受的理念，但很多政策并沒有真正從能源轉型的邏輯做系統的研究和制定，仍然只是從技術層面或單一指標來制定和實施可再生能源發展政策。因此，理念的真正轉變是有效推動我國可再生能源發展戰略的首要挑戰。

2.構建電力系統技術與制度靈活性是關鍵挑戰

隨著波動性風光電比重增加到一定程度，靈活性成為電力系統最稀缺的資源，也是影響能源轉型的關鍵。然而，從技術方面與市場制度方面看，目前都存在限制電力系統靈活性釋放的障礙。

從技術方面看，無論是電源規模結構、位置、網架結構以及區域電網的連通性、負荷實時監測與調整的技術可行性等構成電力系統各個“元件”的“靈活性”都存在很大的改進空間。從市場制度方面看，現貨市場、輔助服務市場以及需求側響應等相關市場制度缺失導致電力系統“靈活性”供需缺乏有效市場信號和實現機制，不僅導致既有的系統靈活性資源無法充分釋放和滿足，而且使得部門滿足的靈活性需求也是以較高成本的方式來實現的。更重要的是，因為缺乏有效靈活性市場信號，引導靈活性投資的政策方向與方式也存在問題。如一方面強制關閉30萬（含）以下的煤電機組的政策，滿足了單機的高能耗和超低排放標準，但同時卻降低了電力系統的靈活性；另一方面又要求60萬的煤電機組進行靈活性改造的政策，滿足了能源轉型帶來的深度調峰的靈活性要求，但同時這些大規模的煤電機組低負荷根本無法滿足政策的能耗和排放要求。可見，技術是電力系統的“靈活性”市場有效運行的基礎和前提，市場制度是有效運行的關鍵。因此，無論是對于2035年我國能源轉型從初級階段進入中級階段，還是2050年可再生能源成為我國的主體能源，能否從技術和制度兩個層面構建一個具有足夠靈活性的電力系統都是我國可再生能源中長期發展戰略能否實現的關鍵挑戰。

3.能源轉型政策與能源體制改革的沖突與協調是持續挑戰

■ 艷紅弄色 金永平/攝

能源系統向可再生能源轉型不是市場和技術自然演進的結果，而是全球應對氣候變化的產物，因此，在轉型的初期和中期，可再生能源發展必須借助政策支持加以推進。但是，我國與歐洲國家的能源階段不同導致推進能源轉型面臨的挑戰也不相同。

歐洲國家從20世紀90年代末21世紀初開始實施系統能源轉型政策，大力推動可再生能源發展，其能源體制的背景是電力市場化改革基本完成，市場機制已經成為各國電力生產與交易的基礎性運行機制。歐洲國家可再生能源發展經驗表明，競爭性電力市場能夠有效推進可再生能源轉型。因為它從制度上提高化石能源系統的靈活性和效率，在相當程度上提高了現有能源系統對波動性、高成本可再生能源的容納空間，使市場主體對能源轉型進程中產生的新需求做出合理的反應，從而降低能源轉型成本（如果沒有市場制度，轉型成本會更高）。而且，在這種情況下，能源轉型政策與能源（電力）市場的協調相對容易。

我國能源轉型啟動時間基本與歐洲國家同期，早在1994年，原國家計委就以“優惠電價”的名義推出了鼓勵風電發展的政策，同年原電力部出臺了“并網風力發電的管理規定”，對風力發電實行“還本付息加合理利潤”的優惠電價政策，并要求電網全額收購風電場所發電量。這雖然不是嚴格意義上的“FIT（新能源補貼）政策”，但已經具備了FIT政策中“強制上網”“固定價格收購”和“長期合約”三個方面的實質內涵?！吨腥A人民共和國可再生能源法》正式頒布，標志著我國基本形成可再生能源轉型的政策與法律體系。

2002年，我國啟動了第一次“以效率為導向”的電力市場化改革。國務院發布的《電力體制改革方案》（簡稱《改革方案》）中提出了“政企分開、廠網分開、主輔分離、輸配分開、競價上網”的目標，但改革止步于政企分開與廠網分離。2015年，中共中央、國務院聯合發布《關于進一步深化電力體制改革的若干意見》（簡稱《意見》），標志著自2002年《改革方案》以來的市場化改革再度起航。《意見》的突出特征是放棄了《改革方案》以來以“輸配分離”為代表的結構分拆路線，轉向以促進市場交易為目標的機制改革路線。近年來，國家發改委和國家能源局圍繞放開售電、大用戶直購、交易中心建立和能源互聯網等領域發布了一系列文件推動電力體制機制改革，取得了一定效果，但到目前為止，有效的電力市場競爭尚未實現。

我國因能源轉型與電力體制改革疊加所帶來的問題，有協調的一方面，但更多的可能是沖突：一些“強制”為特征的可再生能源轉型政策可能強化了“計劃”的作用，不利于市場的發育，而部分電力市場化改革的推進可能產生不利于可再生能源發展的短期影響。因此，以能源轉型為導向的政策和以效率為導向的電力改革之間的沖突與協調將成為一個持續挑戰。

注釋：

①IEA的最新研究報告認為，如果通過系統方法優化，即一方面，風光發電站位置（從而并網的地點）從系統角度優化；另一方面，電力系統為適應這種變化而調整優化，波動性可再生能源占比達到45%的電力系統長期不會帶來額外成本。由于現實中，伴隨著波動性電力比重增加，電力系統的其他部分主動進行調整概率比較?。y度比較大），因此，筆者把一個國家電力系統中波動性風光電量占比15%以下，定義為能源轉型的初級階段或第一階段，15%-45%定義為中級階段，45%以上定義為高級階段。一個國家能源轉型的不同階段，所面臨的問題和政策的重點不完全相同。

②所謂“系統成本”是指波動性風能與光伏發電增加所導致的備用電源容量的增加、風光電不能滿足電力高峰需求時需要電網提供的額外容量、電網靈活性改造、常規電源電廠為適應間歇性可再生能源發電靈活運行（運行小時數下降）而引起的能源轉換效率的降低，以及電網系統慣性（inertia）的減低造成系統的不穩定性等方面的成本。

③電網本身就具備一定調節波動性的能力。歐洲的經驗表明，在電網結構優化和靈活電力交易制度下，風光等波動性電量在15%-20%以下不會對電網帶來額外沖擊。當波動性風光電量比例較大對電網穩定運行帶來沖擊時，就需要從電力系統穩定運行角度綜合考慮風光發電的“系統成本”。