問題二：新能源消納極限空間

3.1 理論消納視角：新能源整體消納空間可達(dá)100%

調(diào)峰性能是影響新能源消納能力的關(guān)鍵因素。外送負(fù)荷增加對(duì)于提升消納能力的意義不言自明，對(duì)于獨(dú)立電網(wǎng)系統(tǒng)，調(diào)峰性能和負(fù)荷率是影響新能源消納的主要因素，以60%調(diào)峰能力和80%負(fù)荷率的電網(wǎng)系統(tǒng)為例，負(fù)荷率提高10PCT，新能源消納空間提升8.3PCT，而調(diào)峰能力提高10PCT，新能源消納空間提升12.5PCT，影響顯著。但一個(gè)地區(qū)負(fù)荷率主要受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生活習(xí)慣等因素影響，短期難以大幅變化，因此調(diào)峰能力成為短期內(nèi)提高新能源消納能力的關(guān)鍵。

理論上新能源消納占比可達(dá)100%。純從消納空間來看，新能源消納空間占用電負(fù)荷量比例最大可以達(dá)到100%，只要電源調(diào)峰能力足夠強(qiáng)。然而，即使電源的調(diào)峰能力達(dá)到葡萄牙的20%水平，新能源消納占比也可以達(dá)到70-80%，空間依舊足夠大。

3.2 電網(wǎng)調(diào)度視角：風(fēng)光互補(bǔ)電源結(jié)構(gòu)是最佳場(chǎng)景

電網(wǎng)調(diào)度要求發(fā)供用同時(shí)完成。對(duì)于某地區(qū)電力系統(tǒng)而言，電網(wǎng)的任務(wù)是根據(jù)用電負(fù)荷曲線、各種能源的出力曲線對(duì)各種電源完成調(diào)度，以實(shí)現(xiàn)電力需求的滿足。在新能源優(yōu)先消納、調(diào)峰能力足夠強(qiáng)的假設(shè)下，來探討風(fēng)光裝機(jī)的最優(yōu)配比以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的消納占比，主要場(chǎng)景包括：只接入光伏、只接入風(fēng)電、優(yōu)先接入光伏（風(fēng)電補(bǔ)充）、優(yōu)先接入風(fēng)電（光伏補(bǔ)充）、風(fēng)光無優(yōu)先級(jí)以實(shí)現(xiàn)最大化新能源占比。

以風(fēng)電為主導(dǎo)的風(fēng)光互補(bǔ)電源結(jié)構(gòu)或許是高比例新能源接入的最佳場(chǎng)景。通過對(duì)典型日用電負(fù)荷曲線、風(fēng)光出力曲線進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)用電平衡，我們發(fā)現(xiàn)，風(fēng)光配比實(shí)現(xiàn)最優(yōu)新能源消納場(chǎng)景下新能源接入最高且調(diào)峰和棄電最小，此時(shí)風(fēng)電裝機(jī)95.2GW，光伏裝機(jī)38.5GW，新能源消納比例93.1%，調(diào)峰量6.9%，新能源發(fā)電量比例95.7%，新能源棄電率2.7%。

3.3 電力交易視角：光伏在出力階段具有優(yōu)勢(shì)

電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易可以還原電力商品本質(zhì)屬性。如前文所屬，中國(guó)電力系統(tǒng)在某種程度依然執(zhí)行發(fā)電計(jì)劃，省級(jí)計(jì)劃?rùn)C(jī)構(gòu)（通常是省級(jí)經(jīng)信委）負(fù)責(zé)決定各類發(fā)電機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)，但決定原則不得而知。但在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易制度下，電力將恢復(fù)商品本質(zhì)屬性，采用邊際成本定價(jià)，各種電源在上網(wǎng)時(shí)比較的就是報(bào)價(jià)的高低（發(fā)電成本的高低），此時(shí)對(duì)于未來新能源發(fā)電成本較低的情況下，新能源將優(yōu)先上網(wǎng)，不再受不穩(wěn)定電源以及年度發(fā)電計(jì)劃等限制。

風(fēng)光有望成為成本最低的能源形式。目前光伏發(fā)電成本仍然較風(fēng)電較高，但光伏成本下降速度較快，同時(shí)風(fēng)電成本也在降低，因此可預(yù)期的未來，光伏和風(fēng)電將成為比傳統(tǒng)能源成本更低的能源形式。

高比例接入下，光伏在出力階段具有競(jìng)爭(zhēng)力。由于光伏成本可能低于風(fēng)電等其他能源形式電源，在光伏正常出力階段，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)供應(yīng)商包括光伏、風(fēng)電、其他電源，按照成本最低策略，光伏優(yōu)先發(fā)電，具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。但在非光伏出力的夜間，如果不考慮儲(chǔ)能的話，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)供應(yīng)商只有風(fēng)電、其他電源，風(fēng)電優(yōu)先發(fā)電；如果考慮儲(chǔ)能的話，核心是看儲(chǔ)能的成本，目前來看光伏+儲(chǔ)能的成本比風(fēng)電高，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)供應(yīng)商包括風(fēng)電、儲(chǔ)存的光伏、其他電源，低成本風(fēng)電優(yōu)先發(fā)電。

未來展望：電網(wǎng)結(jié)構(gòu)限制下可實(shí)現(xiàn)2550GW的 風(fēng)光裝機(jī)

4.1 遠(yuǎn)期展望：高比例風(fēng)光接入下風(fēng)電光伏的累計(jì)裝機(jī)

2050年風(fēng)電和光伏中性累計(jì)裝機(jī)分別為1919和3650GW。根據(jù)前面研究，風(fēng)光匹配下是相對(duì)較優(yōu)方案，至于兩者比例受電源結(jié)構(gòu)的影響，可選取新增電量1:1進(jìn)行匹配，據(jù)中性測(cè)算，2050年風(fēng)電和光伏累計(jì)裝機(jī)分別為1919/3650GW，2020-2030年風(fēng)光年均新增裝機(jī)分別為43/79GW，2030-2050年風(fēng)光年均新增裝機(jī)分別為62/130GW。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提升電網(wǎng)靈活性、儲(chǔ)能成本降低，新能源長(zhǎng)期發(fā)展空間可期。當(dāng)前電網(wǎng)靈活性提升主要來自于抽水蓄能電站和單循環(huán)調(diào)峰氣電等調(diào)峰能力建設(shè)以及熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和常規(guī)煤電靈活性改造。展望未來，通過泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，推動(dòng)清潔能源發(fā)電精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，提高清潔能源與電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃、靈活調(diào)節(jié)、市場(chǎng)交易能力，有力支撐各類清潔能源接入。此外，隨著成本下降，鋰電池儲(chǔ)能逐步在電力系統(tǒng)中發(fā)揮作用，提升系統(tǒng)響應(yīng)能力，弱化新能源的波動(dòng)性的影響。

4.2達(dá)到高比例接入需要解決的問題

電源結(jié)構(gòu)、電力體制以及新能源技術(shù)是高比例接入必須克服的問題。在新能源高比例接入背景下，對(duì)電網(wǎng)硬件來說，要求電網(wǎng)調(diào)峰能力足夠強(qiáng)，同時(shí)具有互聯(lián)互通的通道；對(duì)電網(wǎng)軟件來說，要求可以實(shí)現(xiàn)電力現(xiàn)貨交易，以及放開年度發(fā)電計(jì)劃；對(duì)于新能源技術(shù)來說，要求實(shí)現(xiàn)日前、日內(nèi)精準(zhǔn)發(fā)電預(yù)測(cè)，同時(shí)發(fā)電和儲(chǔ)能成本較低。

原標(biāo)題：電網(wǎng)視角下新能源消納的原理、空間和結(jié)構(gòu)