中国的光伏发电如何面向未来?

时间:2019-01-03
来源:何继江能源互联网
分类:热点
光伏发电,即将走出至暗时刻,曙光就在前面,未来的前途光辉灿烂。

从2018年5月31日起,中国政府给光伏发电的补贴断崖式削减后,中国的光伏发电如何面向未来发展?在能源界一直是个热门话题。6月份,我就此写了一篇文章《中国的光伏发电补贴总共需要多少钱?》,分析了过去光伏发展已经产生的和还要产生的巨额补贴有哪些?有多少?除了补贴还有那些瓶颈约束?

半年后,我在此抛砖引玉,希望为促进中国的光伏发电事业健康发展,讨论应该采取何种光伏发电的促进政策?

谈发展,就得有具体的衡量指标。依我看,主要的指标有四个:

1. 稳步并逐渐加快二氧化碳排放的减排;

2. 尽量减少光伏发电的财政补贴,维持不变甚至降低电费中的可再生能源发电附加费,以减轻用电户的财政负担;

3. 有利于电网的稳定;

4. 有利于光伏产业的健康发展。

现在的光伏发电全额并网补贴政策,有所谓的光伏发电产业发展的惯性,还不能一下子取消,否则会对光伏产业产生很大的冲击,导致大量的企业倒闭。但是补贴需要有上限,不能再像以前一样,要补贴多少万亿胸中无数。需要在补贴总额和补贴时间上有所约束,不能过度加重全体国民的电费负担,这样才能有利于经济的发展和人民生活的改善。

有没有一种光伏发电的政策,既能保证光伏产业的稳定发展,减少二氧化碳的排放,又能不增加甚至减少光伏发电的财政补贴,以至于稳定甚至降低电费中的可再生能源发电附加费,同时还能保持电网的稳定呢?

答案是:有!

这就是:给每年的新建光伏发电全额并网容量给予限额,电价竞争并网;同时,鼓励无补贴的光伏发电自用和光伏发电交易。

首先要说明的是,除了光伏发电的财政补贴外,约束光伏产业发展的另外一个因素,也是长期起决定性的因素,就是电网对波动的光伏发电全额无条件并网的容纳能力。

那么中国有多大的光伏发电全额无条件并网容纳能力呢?一个简单而可靠的办法,就是参考一下别的国家。

德国每年的发电总量是5000多亿千瓦时,人均年用电量6000多千瓦时,现在有大约45GW无条件全额并网的光伏发电装机容量,计划其封顶容量为52GW。

而中国现在的年发电总量是5万多亿千瓦时,人均年用电量4000千瓦时左右。15年后中国的人均年用电量至少应该达到5000千瓦时以上(特别是考虑到电动汽车,热泵或电加热采暖,工业煤改电的因素),因此总发电量达到7万亿千瓦时以上是大概率时间。因此,15年后中国的无条件全额并网的光伏发电容量可以达到700GW以上。而现在只有170GW左右,再增加540GW应该不是问题。因为那时中国电网对光伏发电波动的控制和调度能力肯定比德国现在的水平高。

无条件全额并网的光伏发电装机容量是个宝贵的资源,若其作用发挥得好,则既能稳定每年的光伏装机容量,又能节省光伏发电补贴,甚至未来能获得反补贴收益。

一个在国际上有成功实践经验的办法,就是固定无条件全额并网的光伏发电装机容量,竞价并网。具体的办法是,在新建的光伏发电全额并网发电领域:给集中式大功率光伏电站和分布式小功率电站每个月各分配固定的新增发电配额,譬如为1.5GW(15年总计为540GW,在上面分析出来的容量限制之内),则一年的总量就是1.5GW/月X12月/年X2=36GW/年。采用电价竞争并网模式。其中:

首先,集中式大功率光伏电站全部采用按月招投标制,投标的衡量指标为光伏发电并网投标价格与当地的燃煤发电标杆电价差,报价最低的前1.5GW电站中标。

从2018年上半年的光伏领跑者项目的报价看,不少投标项目达到了0.35元/kWh以下的报价,已经低于当地的煤电并网电价。也就是说,如果实行这个方法审批新建的集中式大功率光伏电站,现在就会立即终结补贴时代,所有的项目进入反补贴时代。也就是说集中式大功率光伏电站,不仅不需要财政的补贴,反而能够倒贴财政,用于弥补国家财政对以前建成的光伏电站拖欠的补贴!

集中式大功率光伏电站招标的中标发电并网电价,估计在2025年,达到0.25元/kWh左右是大概率时间;在2030年达到0.20元/kWh左右是大概率时间。

如果在未来15年总计安装18GW/年x 15年= 270GW的发电全额并网的集中式大功率光伏电站,年发电小时数按1500小时计(集中式光伏电站一般在阳光辐射较强的地区),平均反补贴数额保守按0.15元/kWh估计(这里是综合考虑光伏发电上网电价、煤电上网价格和二氧化碳排放交易价格估计的。每千瓦时煤电的二氧化碳排放为750克左右,今后二氧化碳排放的交易价格为50~200元/吨,即煤电的二氧化碳边际排放成本为0.0375~0.15元/kWh),则在20年的固定电价全额发电并网的时间内,270,000,000kW x 1500h/年x 0.15元/kWh x20年=1,215,000,000,000元人民币。零太多,看起来眼晕,简单地说:可以给财政部上缴12,150亿元人民币反补贴!

这笔反补贴用来填补以前造成的未来20年的光伏累计补贴为14000亿元左右的大窟窿,一下子就把未来财政补贴的负担消减到了只有2000亿元左右。

其次,对分布式小功率(屋顶)光伏电站则可采用设定月配额、逐月减少(以当地煤电并网电价为基准的)补贴额、并根据之前光伏安装的功率总量对补贴额进行修正。

具体的办法是,每月逐渐降低分布式小功率光伏的(以当地煤电并网电价为基准的)并网电价补贴。譬如:假定二类地区2019年1月的并网电价补贴为0.24元/kWh,而后每月下降0.01元/kWh;并且用刚刚过去的那个月的安装总量修正两个月之后的新建光伏并网电价。譬如:如果2019年1月安装的光伏发电总量超过1.5GW,则2019年4月安装的并网电价补贴在0.24-0.03=0.21元/kWh的基础上再降低0.01~0.05元/kWh,仅为0.15~0.20元/kWh,具体数额根据2019年1月超装的容量决定。根据目前光伏发电技术进步的情况保守估计,到2022年的某个月份,分布式小功率光伏的并网电价补贴就会低于零!

也就是说,从2022年的某个月份起,分布式小功率光伏并网也会开始给财政提供反补贴,参与填补以前造成的未来20年的光伏累计补贴拖欠的大窟窿。

如果在未来15年总计安装18GW/年x 15年= 270GW的发电全额并网的分布式小功率光伏电站,年发电小时数按1200小时计,平均反补贴数额按0.10元/kWh计,则在20年的固定电价全额发电并网的时间内,反补贴总额为270,000,000kWx1200h/年x0.10元x20年=648,000,000,000元人民币。即:可以给财政部上缴6480亿元人民币反补贴!与集中式光伏发电的反补贴累计,未来光伏发电的反补贴反而会超过光伏发电未来的累计补贴额。

这样,最晚从2022年起,新建的分布式小功率光伏电站就可以提供财政反补贴,很快就会偿清现在拖欠的光伏发电补贴。当拖欠的光伏发电补贴偿清后,反补贴款项还可用于逐年降低电费中的可再生能源发电附加费。也就是说,电费中的可再生能源发电附加费不仅不需要增加,反而在晚些时候(估计为2030年左右),还会逐渐减少。

当然,各个地区安装光伏的总量需受光伏发电消纳水平的限制,譬如规定弃光率须低于一定的比例(譬如为5%以下),才能继续新建光伏。

补充一句,采用上述的方法,就可彻底消灭路条现象。这些年来,国家给光伏的补贴,有相当大的一部分,实际上是给了卖路条的,并没有补贴给光伏产业的发展,说难听点儿,就是权力寻租拿走了补贴。所以,也难怪5.31中央政府断崖式地削减了给光伏的补贴。一个鼓励产业的财政补贴政策,如果把大量补贴给了权力寻租者,则不仅危害经济发展,还会危害社会的政治生态。

不过,这样做,未来光伏发电的规模会完全受光伏发电全额并网规模的制约吗?

结论是否定的。

那么,在发电全额并网之外光伏如何发展呢?

首先,光伏发电自用不会受到限制。光伏发电的成本今天在中国的大多数地区已经低于本地区相同时段的平均购电价格。这样,光伏发电自用会大规模发展。特别是如果智能微电网得到大发展的话,光伏发电自用的范围会随之扩大。

其次,今后如果有了可再生能源电力交易市场甚至有了电力交易市场后(估计不会等得太久),则在光伏全额发电并网计划之外的光伏发电还可在电力市场上进行交易。到2025年,光伏发电的成本低于煤电成本是大概率事件,加上碳减排交易/碳税的因素,从那时起,光伏发电将会进入高速发展期,快速挤压原来煤电占据的市场。

而这正是人们所希望的。

未来光伏发展的主要障碍将不再是财政补贴负担,而是光伏发电(也包括风力发电)出力波动造成的电力供应负荷波动。不过,现在德国柏林首都的EUREF欧瑞府能源科技园,采用智能微电网系统技术,使得整个园区的能源消耗(包括电力和热力),80%左右来自于风光电,20%左右来自于沼气发电。已经用实践证明,今天的智能电网系统技术水平,补偿消纳风光电波动的能力已经非常强大,且不说未来技术还要发展。

最近,我们正在给一家大型钢铁公司搬迁的新建工厂提供能效咨询。该企业所在地区的大工业110kV电价,高峰时段为0.8元/kWh出头儿,平段为0.50元/kWh出头儿,在光伏发电的时段,平均电价为0.70元/kWh左右。而到2021年,该地区新建集中式大功率光伏电站发电自用的综合成本估计仅为0.40元/kWh左右,大大低于同时段从电网购电的价格。因此,光伏发电自用可以大幅度降低该企业的电费支出。初步的分析结果是,通过提高能效和使用大量的风光电(在实行电力市场体制后,购买电力市场上的风电),并且利用钢铁企业的储能(例如煤气罐的储气能力)和灵活电力负荷(例如电力压缩空气制氧)的调节能力,除电网的低谷电价时段外,用风光电和钢铁企业的副产电力可以完全覆盖全厂的电力需求还有节余。因此我们建议在该刚体企业附近建设一个高耗能的低碳工业产业园,让需要大量热力和电力的企业,使用该钢铁企业的余热和可再生能源与副产电力。这样,既节省了电费,也减少了化石能源电力的使用、因而减少了二氧化碳的排放,而且可为电网的平衡发挥积极作用。

未来我们需要多少光伏发电的容量?

因为电动汽车、热泵和电加热采暖以及工业煤改电会大大提高电力的需求,估计未来中国人均年电力需求发热顶峰平均当为8000kWh左右,13.5亿人就为11万亿kWh左右。其中光伏电力至少应占30%以上(从今天的智能电网技术发展水平和趋势看,这是一个很保守的估计),则年光伏发电量至少为3.3万亿kWh。按单位光伏发电的发电量为1200kWh/kW计,则至少需要安装27亿kW、即2700GW的光伏发电容量。前面说的270GW+270GW=540GW的发电全额并网容量,不过在其中占1/5左右,当不为多。如果这至少2700GW的新建光伏在未来25年建成,则平均每年需要安装100GW出头,当然初期会少一些,远期多一些。显然,未来除了发电全额并网的容量,光伏发电还有很大的发展空间。

光伏发电,即将走出至暗时刻,曙光就在前面,未来的前途光辉灿烂。

作者系中德可再生能源合作中心执行主任

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