西北區域是我國能源資源聚集地之一，擁有豐富的風力資源和充足的光照環境，是發展風電、光伏等新能源的良好地帶。近幾年，在國家政策的大力扶持下西北區域五省(區)的新能源發展迅速，對電力系統的運行、規劃和發展帶來了深遠的影響。同時，由于遠距離大容量輸電、調峰能力不足等問題，西北各省(區)存在不同程度的棄風、棄光現象，隨著用電需求的變化和新能源裝機的迅速增長，未來西北地區的新能源消納形勢將會更加嚴峻。

為了對大規模新能源接入形勢下西北區域五省(區)電力系統的運行特點進行全面把控，以便進一步統籌源網總體規劃、提高系統運行管理效率，減少棄風棄光，推動新能源發電科學規劃、合理運行、有效監管，2016年西北能源局進行了西北區域新能源發展規劃及運行監管。結合現場監管情況，深入分析了電力系統的電源側和電網側發展協調程度、新能源消納情況、供電可靠程度、經濟運行水平等重要信息，科學、客觀評估了西北區域新能源發電運行現狀;摸清了制約新能源消納的具體薄弱環節和限制因素，對癥下藥，提出解決建議;并根據“十三五”規劃最新信息，通過預測2020年西北區域新能源發電運行情況，針對性地提出了新能源發電規劃優化建議、消納策略及監管建議。

一、西北區域新能源發展規劃情況

通過對西北五省(區)電網的現狀和“十一五”發展規劃情況分析，得出相關結論如下：

1、西北區域未來棄風棄光現象將依然嚴重

2020年西北區域各省(區)依然會存在較為嚴重的棄風棄光，表1為模擬評估的2020年各省新能源消納水平與2015年情況的對比，可見西北各省的棄風棄光率仍然偏高，距離實現新能源全額消納的目標，仍然還有很長的路要走。其中甘肅和新疆即使考慮了新建直流工程以利于新能源外送消納，棄風棄光率預計仍將超過20%，消納壓力較大;寧夏、青海整體棄新能源率在10%左右，還存在部分消納的壓力;陜西如果新建了陜北-關中二通道，棄光棄風率將維持在較低水平。

表1 西北區域各省(區)新能源消納情況模擬結果對比

 

如果要求西北區域五省(區)保持棄風率和棄光率都在5%以內，則此時各省的風電和光伏裝機大小和占比應該如表2所示，可以看到，除了陜西外，西北區域其余四省(區)的新能源規劃裝機規模都已經超過了系統可以正常消納的范圍，部分省份的棄風棄光情況理論上已經不允許在2020年以前再新增新能源裝機，例如甘肅省即使2015年之后不再新增風電裝機，也很難保證將棄風率控制在5%。

表2 2020年西北區域保證新能源正常消納合理裝機表

2、西北區域發生棄風棄光的原因逐漸變化，調峰能力不足問題凸顯

西北區域棄風棄光的兩大主要原因為系統調峰能力不足和傳輸容量受限。由表3，隨著西北區域電源電網的發展，兩大原因對棄風棄光的影響占比正在發生變化。2015年調峰能力不足已是西北電網棄風棄光的主導因素，但新能源傳輸容量受限問題依然不容忽視。2020年對于西北大部分省份來說，傳輸容量受限的導致棄風棄光占比已經很小，而調峰能力不足問題將會越來越嚴重。

表3 西北區域各省(區)棄風棄光原因模擬結果對比

 

按照國家“十三五”規劃，西北區域各省(區)網架結構將顯著加強，特別是陜西陜北-關中750千伏第二通道、青海750千伏北通道和日月山-塔拉-海南-西寧雙環網、新疆“五環網”的建設，將顯著提高西北各省(區)新能源外送消納能力，除甘肅電網依然受制于河西走廊輸電通道以外，各省(區)新能源送出受限的問題將得到很大程度的緩解。

從前面的分析可知，“十三五”規劃完成后，甘肅將成為西北區域中唯一會因為傳輸容量受限而大量棄風棄光的省份。因此，未來依然需要繼續對甘肅電網結構進行繼續加強。特別是河西走量輸電通道，要盡快建成由雙回750kV線路組成的多環網結構，從而進一步提高甘肅省西北部電源中心向西南部負荷中心的輸電能力，減少因為傳輸受阻而造成的棄風棄光。

通過對西北2020年的運行情況進行模擬可知，隨著西北區域各省(區)網架不斷加強，新能源裝機不斷增加，調峰能力不足將成為限制西北區域各省(區)新能源消納的主要因素。寧夏電網和甘肅電網在供熱期間調節能力較弱;新疆自備電廠占比很大，在自備電廠不參與調峰的情況下，難以為新能源消納留出足夠的空間;同時，青海、陜西電網在水電大發期間，也可能面臨調峰問題。

對于目前的西北電網來說，除了加快推進光熱、抽蓄等靈活電源建設外，充分發展輔助服務市場和引入需求側響應是在現有條件下提高系統整體調峰能力，促進新能源消納的可行之道。

3、直流跨區外送將成為西北新能源消納的重要方式之一

“十三五”規劃期間，西北區域各省(區)將建設數項跨區外送的特高壓直流輸電工程，如陜北-江西直流輸電工程、酒泉-湖南直流輸電工程、寧東-浙江直流輸電工程、“疆電外送”系列工程等，在模擬計算中可以得知，如果考慮將新能源通過直流輸電工程打捆外送，將顯著降低西北地區棄風棄光電量，提高新能源消納水平。可以預見，新能源通過直流跨區外送將成為未來西北區域各省(區)提高可再生能源利用率，促進新能源消納的重要方式之一。

二、新能源運行策略和消納政策建議

通過對西北新能源運行情況的現場監管，并結合國內外對新能源消納的先進經驗，提出西北新能源消納的運行策略和配套消納政策建議如下：

(1)從系統運行的角度應允許合理棄風棄光

是否實現新能源的全額消納是新能源運行效益高低的重要標準，但不是唯一標準。歐洲和北美等新能源利用充分的地區，仍然存在棄風棄光。眾多研究從風光出力的統計特性指出，100%全額消納往往不是整體的最經濟方案。因此，應該允許系統在電網負荷低谷等時段適度棄風棄光，避免電力系統為保證新能源大發時全額消納而付出高昂的輸電成本和深度調峰成本。

(2)充分利用多類型能源廣域時空尺度上的互補性

西北電網各省(區)包含了豐富的風、光、水等可再生資源，充分利用各類能源的互補特性有助于最大程度上緩解隨機波動，達到優化調度的目的。尤其是要充分利用黃河上游水庫的能量存儲能力，在短時間尺度和長時間尺度做到與風光的互補調度。

(3)科學利用輸電通道，減少新能源長距離輸送

由于通道資源有限，風電、光伏常常與火電共用輸電通道，造成了各類電源互相擠占傳輸空間。因此，省級電網應當根據各類電源特點，遵循公平、合理的原則，并給予新能源一定的優先級，促進風、光、水、火各類電源對輸電通道的使用比例合理分配。

新能源富集地區往往需要投入大量的電網建設成本和調度成本來實現新能源的長距離輸電消納。各方應該采取一定的經濟刺激政策，激勵用電大戶在新能源集中裝機地區投資生產，推行電采暖等電能替代措施，發展余電制氫等新興產業，從而盡可能實現新能源的就地消納。