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葡萄牙可再生能源发展模式研究

来源:原创中版四柱预测彩图网 添加时间:2019-09-16

  摘??? 要: 可再生能源发展是实现能源变革转型、保障经济社会发展的战略选择,也是解决日益严重的大气污染和气候变暖问题的迫切需要。葡萄牙立足自身能源资源禀赋,通过规划引领、网源配套、政策支持、机制保障等多项措施,大力发展可再生能源,并实现以清洁能源为主导满足经济社会发展用电需要,探索出了具有鲜明特色的葡萄牙可再生能源发展模式,对于世界各国实施能源变革、服务经济社会发展和促进大气污染防治具有重要借鉴意义。

  关键词: 可再生能源; 能源转型; 葡萄牙;

  0、 引言

  能源是一个国家生存发展的重要物质基础,随着化石能源过度消耗带来的环境污染,气候变化问题日益凸显,大力开发水能、风能、太阳能等可再生能源,成为许多国家实现能源与经济、社会、环境协调可持续发展的战略选择。葡萄牙地处西欧伊比利亚半岛,东邻西班牙,西部和南部临大西洋,境内煤炭、石油、天然气等一次能源匮乏,但独特的地理特征、气候特点赋予其储量丰富的清洁能源资源。其北部和中部地区常年不断的西风和绵延不尽的山峦为风电发展提供了理想条件,南部一年300多天的日照成为建设太阳能电站的首选,境内分布的瓜地阿那河(Quabiana)、塔霍河(Tejo)、蒙地埃哥河(Mondego)、杜罗河(Douro)[1]等多条河流,使其具备了开发水电的先天优势。大西洋海岸线的潮涌和风浪,使其具备了发展波浪能的巨大潜力。
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葡萄牙可再生能源发展模式研究
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  一直以来,葡萄牙都把开发境内可再生能源作为解决自身能源供应问题的重要途径和方式。葡萄牙水电开发始于1906年,自上世纪80年代以来的50年是迅猛发展期,年均增长达9.8%。进入21世纪以来,葡萄牙加大了风能、太阳能和波浪能等新能源的开发力度,取得了明显的成效。截至2018年底,其境内风电、太阳能发电、热电(生物质能、地热能等)装机分别达到5 477 MW、658 MW、965 MW,分别比2008年增长79%、961%和50%。截至2018年底,葡萄牙电网总装机容量29 842 MW,其中,可再生能源装机容量23323 MW,占比78.2%;可再生能源发电量占比从2008年的34%提高到了2018年的64%,增幅居世界前列,详见图1、图2。2016年2月、2016年5月、2018年3月,葡萄牙先后3次实现以100%可再生能源保障全国电力连续供应96 h、107 h、63 h,这一创新实践引起了全球广泛关注。深入研究分析其基本经验,对于在更大范围推动能源变革转型、保障能源供应、改善生态环境等都具有重要意义和价值。

  图1 1990-2018年间葡萄牙各种电源的总装机容量演变情况
图1 1990-2018年间葡萄牙各种电源的总装机容量演变情况

  图2 2 0 0 8 年和2018年葡萄牙各种电源的发电量占比情况
图2 2 0 0 8 年和2018年葡萄牙各种电源的发电量占比情况

  1、 清晰的战略规划,是推动可再生能源发展的重要指引

  纵观葡萄牙可再生能源发展历程,葡萄牙政府一直把研究制定有利于应对气候变化、减少能源进口依赖、提高能源安全保障水平的能源发展战略摆在优先位置,滚动编制能源发展规划,引领能源特别是可再生能源发展进入持续快速发展阶段。

  1) 2001年10月颁布E4计划。这一旨在连续、系统地促进可再生能源供给和需求的计划,提出到2010年葡萄牙可再生能源必须提供总用电量39%的电量(包括大水电),其中风电、光伏发电分别从2001年的300MW、2 MW增加到2010年的3 750 MW、150 MW[2]。

  2)分别在2003年4月、2005年10月、2007年三次对其能源政策和目标作出调整,可再生能源发展目标不断提高,对风能、水能、生物质能、太阳能、海洋能发电、生物燃料、沼气、微型发电等各类能源的开发利用滚动提出了具体的目标要求,释放了大力支持可再生能源发展的明确信号[3]。

  3) 2010年4月颁布国家能源政策战略(ENE2020)。这一战略的重点是聚焦引入市场竞争、经济增长、能源和金融独立,以及支持可再生能源、提高能源效率、保障能源供应安全、促进经济和环境的可持续性发展等方面。明确到2020年靠国内资源实现31%的能源自给自足目标,这意味着届时葡萄牙60%的电力将是可再生能源。具体到各个能源品种又有不同目标。其中风电2020年装机容量要达到8 500 MW;大型水电达到8 600 MW,并以更多的反向容量(抽水蓄能电站)来提高风力发电的渗透率;小型水电站在短时间内有250 MW装机容量拿到生产许可;生物质能优先部署已许可的250 MW的发电容量;太阳能达到1 500 MW;同时,2020年能提供250 MW的海洋能发电,推动地热发电达到250 MW,并探索利用氢作为能量载体的潜力;重新设计微型发电(太阳能)计划,并创建250 kW微型发电项目[4]。

  2、 强大的电网配置资源平台,是推动可再生能源发展的坚实基础

  电能不易储存,其生产、输送和使用具有瞬时性,电力系统整体要保持动态平衡性。这一特性决定发电、输电、配电各环节发展必须统筹协调,哪个环节出现问题,都会影响电能的整体利用效率。电网作为电能资源输送配置的枢纽平台,与可再生能源协调发展至关重要。

  2.1、 网源统筹规划

  葡萄牙采取由可再生能源规模和负荷需求决定电网规划,由电网规划引导可再生能源发展的双向对接机制。先由政府根据能源战略规划公布未来一定阶段可再生能源装机规模、上网电价和并网程序,然后输电和配电运营商综合考虑目标容量、市场需求等因素制定电网发展规划,政府能源主管部门批准后向社会公布输变电设施能够接入的电源容量,电源企业据此安排建设地点、规模和时序,在规划层面实现电网和电源相协调,避免可再生能源电源建设超出电网的消纳能力。在并网管理方面,电源项目建设获得许可前,必须由输电或配电运营商研究提出接网方案并出具公文,明确消纳市场和并网工程,作为政府许可建设的前置条件之一。

  2.2、 电网的充分互联

  葡萄牙输电网主要由REN(葡萄牙国家电网公司)负责规划、建设、运营、维护和电力系统管理,同时还负责与电力基础设施持续稳定运行、电力能源调度和辅助服务管理相关活动。其主干电网主要由400 kV、220 kV、150 kV输电线路和变电站组成。除了境内电网紧密互联外,葡萄牙与西班牙之间有6回400 kV、3回220 kV互联通道,功率交换能力超过300万kW,达到葡萄牙新能源发电装机总容量的60%,这为两个国家不同时段能源互补互济和可再生能源消纳创造了极为有利的条件,同时也拓展了葡萄牙可再生能源在欧洲更大范围消纳的通道。2018年3月葡萄牙实现连续63 h全清洁能源供电期间,葡萄牙电网通过联络线最大外送电力4 002 MW,最大接入电力2 242 MW,为充分消纳风电、光伏发电发挥了重要作用。

  2.3、 强大的调峰能力

  风电、太阳能发电间歇性、波动性强,在配置中需要灵活的调峰电源与之配套。截至2018年底,葡萄牙总装机容量达到29 842 MW,其中可调节水电、抽水蓄能、气电等灵活调峰电源占比达到了41%,是风电和光伏装机的2倍,这为清洁能源全额消纳提供了有力支撑。2018年3月是葡萄牙风电大发季节,风电最大功率4 391.6 MW,光伏最大功率319.4 MW,在各类灵活调节电源的支撑下,风电、光伏发电都得到了最大限度的利用。全月抽蓄电电站最大抽水功率达到1 849 MW,最小抽水功率0 MW,全月抽水次数49次,平均每天1.6次;天然气发电3月最大出力1 385 MW,最小出力0 MW,全月全葡萄牙燃气发电共启停23次,最快向上调节速度为3小时由0提升至1 062 MW,最快向下调节速度为3 h由1 348 MW降低至0 MW。3月下旬,全葡萄牙煤电出力在10 h内由0 MW提升至1 230 MW,在4 h内由周最高出力1 327 MW降至410 MW(最高出力的31%),体现出灵活高效的系统调节能力。

  2.4、 科学的运行控制

  REN(葡萄牙输电网公司)制定了发电厂设备与电网之间相互协调的详细技术要求。比如在大功率抽水蓄能电站中测试具有VSI(虚拟交换接口)技术的变速双馈异步电机,电动机吸收的功率可以在额定功率70%和100%之间快速变化,从而实现“跟随”电网负荷和风力发电变化而变化的目的。抽水蓄能电站提供的调节能力,可以最大限度地利用可再生能源发电装机容量,保障新能源高渗透率情况下的电网安全运行。由于风电间歇性和不规律性可以通过风电功率预测得以减轻,从而为调度运行提供科学依据。REN每年都会使用不同的风电预测工具,比较优选预测结果,提高风电功率预测水平。在风电生产和预测发生较大偏差时,灵活调节电源作储备用于消除风功率预测误差。这也是葡萄牙很少发生弃风问题的因素之一。

  3、 科学合理的政策机制,是推动可再生能源发展的有力保障

  能源发展涉及面广、涉及利益主体多,离不开政府部门的顶层设计和精准的政策机制引导,这是可再生能源发展不可或缺的重要方面。

  3.1、 统一的电力交易机制

  葡萄牙电力市场与西班牙共同组成伊比利亚电力市场,包括西班牙交易部门(OMIE)和葡萄牙交易部门(OMIP),其中西班牙OMIE负责伊比利亚电力现货市场的管理,葡萄牙OMIP负责衍生品交易市场的管理。二者共同形成伊比利亚半岛统一电力市场。从时间框架上,伊比利亚半岛电力市场分为长期市场、日前市场、日内市场和实时市场。各类市场侧重不同,但有机衔接,充分考虑了可再生能源的这种变化快、预测周期短的具体特点,保障了可再生能源优先得以配置和消纳。

  3.2、 电价政策

  REN其主营输电和输电网络管理业务属于法定监管业务,监管方案由能源服务管理局(ERSE)结合公司运营和市场情况每三年重置更新一次。REN新一轮监管期将延续现行电力监管框架,将REN业务分为输电(Transmission)和输电网络管理(Global use of the System,实际上是调度管理)两部分进行电价和服务质量监管,电价管理是监管政策核心,基本模式是允许成本回收机制,即ERSE在核定监管资产(RAB)和资产回报率(RoR)的基础上,加上运营成本补偿(OPEX),以及适当的固定资产投资成本控制和资产管理激励措施,允许电力企业回收投资成本并取得合理收益[5]。

  其计算公式为:

  输电业务监管收入=RAB*RoR+OPEX+激励收入±以前年度调整(1)

  调度管理监管收入=RAB*RoR+水电土地收入+OPEX+转嫁成本±以前年度调整(2)

  由于REN调度监管资产规模较小,因此对调度管理监管收入变化影响甚微,输电业务监管收入是受监管政策变化影响最大的环节,其中RoR设定为与10年期葡萄牙国债平均利率挂钩,按年调整。

  3.3、 上网补贴政策

  葡萄牙政府多次完善可再生能源激励政策,探索建立各类可再生能源发电都能享受激励的途径和方式。在上网补贴机制下,可再生能源发电商将电力出售给CUR(终端供应商),CUR支付上网补贴。在市场机制下,可再生能源发电商必须在市场上出售电力,从每小时出售的电量和电价中获得收益。通过上网补贴机制,可再生能源发电商规避了市场价格波动带来的风险,在一定程度上调动了发电商投资可再生能源的积极性。

  3.4、 税收激励政策

  葡萄牙政府在可再生能源的相关产业链中引入了税收激励制机制。如3-B/2010法令:2010年预算规定,对于使用可再生能源新设备、提升建筑物热效应的设备、纯电动汽车和非化石可再生能源交通工具等,提供30%税收、最高803欧元的减免。光热2009颁布了支持屋顶安装光热设备的分期付款、购置补贴、特殊利率贷款等支持政策。2009光热计划第二阶段扩展到私有社会慈善机构以及体育社团,补贴可以达到投资额的65%。这些政策极大促进了可再生能源从设备制造到终端用户整个产业链的发展。

  4、 结语

  总之,葡萄牙通过大力发展可再生能源,走出了一条符合本国国情的能源可持续发展道路。全球太阳能、风能等可再生能源取之不尽、用之不竭,水电资源在一些国家储量丰富。吸收借鉴葡萄牙可再生能源发展的宝贵经验,科学合理开发利用可再生能源,对于保障能源安全供给、保护人类赖以生存的自然环境、更好地促进人类社会协调可持续发展,将产生深远影响。

  参考文献

  [1]沈崇岗.葡萄牙水电建设基本经验[J], 水利发电, 1982 (4) ∶63-64.
  [2]特谢拉, 黄丽瑾, 马贵生.葡萄牙EDP水电发展计划[J], 水利水电快报, 2015 (10) ∶16-22.
  [3]常思哲, 陈宁.中国与葡萄牙风电行业状况对比刍议[J], 水电与新能源, 2014 (5) ∶6-10.
  [4]刘辉, 崔正湃, 王银明.葡萄牙风电发展经验及启示[J], 华北电力技术, 2014 (7) ∶70-74.
  [5]许可, 李祖剑.葡萄牙风电固定电价政策解析及启示[J], 水电与新能源, 2014 (5) ∶72-76.

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