甘肃瓜州风电场。何书乾 摄
电源调度灵活性
是接纳大规模可再生能源的重要基础
从电网运行角度看，发电和用电必须时刻保持平衡。在每个时刻，电力系统中电源发出的功率和客户使用的功率需要实时平衡。在实际运行中，电力客户的用电需求是不断变化的，通过电源环节可控、在控的电力生产来实现。风电、光伏发电大规模并网，客观上改变了瞬时平衡的电力系统一直以来沿袭的“以电源的可调度性来满足负荷的随机性”的电力供应模式。尤其是在实现秒级、分钟级的电力实时平衡问题上，对电网调峰、调频，以及电网的安全稳定运行带来了巨大的挑战。
国际能源署在《驾驭波动性可再生电源并网》研究报告中指出，提升电力系统灵活性是接纳高比例可再生能源并网、保障电网安全稳定运行的关键，电源调度灵活性、大容量储能技术应用、扩大电网互联范围、加强需求侧响应是重要的灵活性资源。电源调度灵活性要求各类电源能够在短时间内升降出力，平抑风电、光伏发电出力波动，满足电力实时平衡。其中，煤电机组出力爬坡速度有限，调峰深度普遍不超过50%，需要加快灵活性改造满足调度灵活性要求;水电、抽水蓄能电站、燃油燃气机组响应速度快，能够很好跟踪风电、光伏发电分钟级以内出力波动，是提升电源调度灵活性的重要手段。
逐步降低煤电比重，
提高电源调度灵活性是西班牙、葡萄牙电力系统重要特征
十多年来，西班牙、葡萄牙电力系统中煤电装机基本不增长，在电源结构中占比不断降低，而灵活性电源与风电基本保持同步发展，确保大规模风电高效消纳。
西班牙煤电装机容量从2000年底的1136万千瓦逐步下降到2016年底的1000万千瓦，占全部电源装机的比重从21%下降到目前的10%，累计下降11个百分点，煤电发电量占全部发电量的比重从36%下降到目前的14%，累计下降12个百分点;水电、燃气燃油电源从2000年底的3238万千瓦增长到2016年底的4951万千瓦，增长1713万千瓦，是西班牙风电装机的2.15倍，具备消纳大规模风电的条件;风电装机容量从2000年底的222万千瓦增长到2016年底的2302万千瓦，增长2080万千瓦，与灵活调节电源装机基本保持同步增长。
葡萄牙煤电装机容量从2000年底的199万千瓦逐步下降到2016年底的175万千瓦，占全部电源装机的比重从18%下降到目前的9%，累计下降11个百分点，煤电发电量占全部发电量的比重从34%下降到目前的26%，累计下降8个百分点;水电、燃气燃油电源从2000年底的874万千瓦逐步增长到2016年底的1084万千瓦，增长210万千瓦，是葡萄牙风电装机容量的2.24倍;风电装机容量从2000年底的10万千瓦逐步增长到2016年底的509万千瓦，增长499万千瓦。
依靠电源调度灵活性，西班牙、葡萄牙风电实现高水平利用。2016年，西班牙风电发电量489亿千瓦时，占全部发电量的比例为18.6%，占用电量的比例为18.4%，风电利用小时数达到2124小时。葡萄牙风电发电量占全部发电量的比例为23.5%，占用电量的比例为23.1%，风电利用小时数达到2349小时。2016年5月7日5时至11日19时(共计107小时)，葡萄牙电网负荷全部由可再生能源供电，其间风电最大出力达到445万千瓦，同时率超过90%。
推动我国当前以煤为主的结构
系统向低碳灵活的电力系统转型
与西班牙、葡萄牙不同，我国当前的能源结构以煤为主，近年来煤电高速发展导致煤电装机占比居高不下。全国煤电装机容量从2000年底的23754万千瓦逐步提高到2016年底的94259万千瓦，累计增长近3倍。
截至2016年年底，煤电占全国电源装机比重达到64%，而抽水蓄能、燃油燃气等灵活调节电源比重仅为6%，调节能力先天不足。风电、光伏发电富集的“三北”地区电源调度灵活性更低，火电装机比重超过70%，灵活调节电源占比不足4%。火电机组中供热机组装机占比较高，供热期调峰能力仅20%，调节能力差。例如东北地区，目前供热火电机组占全部火电装机的比重超过一半，冬春季供热期间已多次出现火电最小技术出力超过最小用电负荷的情况，完全没有消纳风电的空间。相比较而言，我国当前电源调度灵活性远低于西班牙、葡萄牙。
未来我国风电、光伏发电等波动性电源还将大规模发展。根据国家非化石能源发展目标、碳减排目标，考虑在水电和核电装机放缓的情况下，2030年年底全国风电、光伏发电等新能源发电总装机容量至少要达到8.8亿千瓦，是2016年底新能源发电装机容量的3.5倍左右，占全部电源装机容量的比重30%左右，提高约16个百分点。预计2050年风电、光伏发电总装机占全部电源装机容量的比重超过60%。
为确保大规模风电、光伏发电并网消纳，当务之急是推动我国当前以煤为主结构的电力系统向未来低碳灵活的电力系统转型。我们应以推进能源供给侧结构性改革为契机，加快煤炭行业去产能，通过创新我国能源体制机制，加快增量和存量替代，推动新能源在2030年左右成为我国的主导能源，逐步降低煤电在我国电力系统的装机比重，2030年底全国煤电装机控制不超过12亿千瓦，装机比重降至约42%。其次，加快推进存量煤电机组的灵活性改造进程，扩大目前第一、二批煤电机组改造试点范围，力争2020年底全国实现2.2亿千瓦煤电的改造目标要求，调节能力增加20%～30%。未来煤电机组调节能力超过60%，接近国外先进煤电机组水平。
