中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近年來(lái)，從美國(guó)聯(lián)邦層面到各州政府層面，都提出了一系列可再生能源目標(biāo)和政策。這些目標(biāo)要落實(shí)到執(zhí)行層面，對(duì)于發(fā)電廠、電網(wǎng)、系統(tǒng)運(yùn)行者而言，都意味著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
作為德州電力市場(chǎng)的系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者，德州電力可靠性委員會(huì)（ERCOT）就需要對(duì)環(huán)境政策會(huì)給電力系統(tǒng)帶來(lái)哪些具體影響有清晰的把握，不僅要研究、預(yù)估、量化這些影響，擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)營(yíng)、可靠性保證等重?fù)?dān)的ERCOT還需要盡可能早地籌謀如何去應(yīng)對(duì)。
ERCOT系統(tǒng)規(guī)劃部（System Planning）主任Warren Lasher在德州奧斯汀大學(xué)講述了ERCOT近期關(guān)于環(huán)境政策的研究成果，并探討了如何應(yīng)對(duì)環(huán)境政策帶給電網(wǎng)運(yùn)行的挑戰(zhàn)。本文以Warren Lasher的報(bào)告為基礎(chǔ)進(jìn)行梳理，從系統(tǒng)運(yùn)行角度去看北美最活躍的電力市場(chǎng)在能源清潔化、可再生能源增加趨勢(shì)下的應(yīng)對(duì)姿態(tài)。
現(xiàn)狀：煤炭供電仍占36%，風(fēng)電大幅增長(zhǎng)
ERCOT就像“一座孤島”，ERCOT范圍內(nèi)電網(wǎng)與外部互聯(lián)只有3條直流，可以說(shuō)電力工業(yè)的物理連接只限于德州內(nèi)部，而與外界相對(duì)“隔絕”。這也是德州和其他州不同的地方，對(duì)于近年來(lái)聯(lián)邦和州政府先后提出的能源清潔化目標(biāo)和出臺(tái)的政策，德州需要“自給自足”，平衡ERCOT范圍內(nèi)的資源。
回顧目前ERCOT范圍內(nèi)的電源結(jié)構(gòu)（如圖1所示），55.3%的裝機(jī)容量來(lái)自于燃?xì)怆姀S，煤電機(jī)組裝機(jī)容量占比為22.1%。此外，5GW來(lái)自4臺(tái)核電機(jī)組，近年來(lái)風(fēng)電裝機(jī)增長(zhǎng)迅速，已經(jīng)達(dá)到12.9GW，占整體裝機(jī)容量的將近15%。
ERCOT范圍內(nèi)2014年的發(fā)電量中，40%（139.8太瓦時(shí)）來(lái)自天然氣發(fā)電，36%來(lái)自煤電，11.6%來(lái)自核電，超過(guò)10%來(lái)自風(fēng)電。
煤電在電力供應(yīng)中占到了36%，仍然不低。目前很多煤電機(jī)組已經(jīng)在采用一些清潔技術(shù)，比如采用SCR或SNCR技術(shù)來(lái)減少排放；通過(guò)洗煤、脫硫來(lái)減少二氧化硫和其他酸性氣體排放。相對(duì)較新的煤電機(jī)組全部采用洗滌技術(shù)和SCR/SNCR，而超過(guò)20年以上的機(jī)組，絕大多數(shù)還是只采用了一種清潔技術(shù)，甚至還有部分沒(méi)有采用清潔技術(shù)。
6項(xiàng)環(huán)境政策影響ERCOT系統(tǒng)
未來(lái)數(shù)年，要并網(wǎng)的可再生能源會(huì)越來(lái)越多，ERCOT將面臨可再生能源的間歇性可能帶給電網(wǎng)的問(wèn)題，還要在現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)一步維護(hù)好電網(wǎng)的穩(wěn)定。
由此，預(yù)估目前的能源清潔化政策、政府的目標(biāo)、PUC監(jiān)管會(huì)給未來(lái)能源結(jié)構(gòu)帶來(lái)怎樣的影響，間接地對(duì)ERCOT所運(yùn)行的電網(wǎng)又會(huì)帶來(lái)怎樣的影響，ERCOT把握變化趨勢(shì)、及早制定應(yīng)對(duì)策略尤為重要。
ERCOT最近研究了6項(xiàng)已經(jīng)出臺(tái)的會(huì)對(duì)ERCOT范圍內(nèi)電網(wǎng)可靠性帶來(lái)影響的環(huán)境性法規(guī)、政策，分別為《跨州空氣污染條例》（Cross-State Air Pollution Rule，CSAPR）、《汞和有毒氣體排放標(biāo)準(zhǔn)》（Mercury and Air Toxics Standards，MATS)、《灰塵處理?xiàng)l例》（Ash Disposal Rule）、《應(yīng)對(duì)區(qū)域性霾問(wèn)題的聯(lián)邦規(guī)劃》（Regional Haze Federal Plan）、《清潔水法案》316小節(jié)（b）部分（Clean Water Act Section 316(b)）、《清潔能源規(guī)劃》（Clean Power Plan）。
嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，德州電網(wǎng)與其他州互聯(lián)非常少，本應(yīng)不受限于《跨州空氣污染條例》，然而在聯(lián)邦的政策中，德州也被納入其中。所以，清楚認(rèn)識(shí)到執(zhí)行這些政策到底會(huì)給電源側(cè)和電網(wǎng)系統(tǒng)帶來(lái)什么樣的影響，不可忽視。
通過(guò)比較可以看到，受到各項(xiàng)環(huán)境政策影響最大的是煤電機(jī)組（如表1所示），會(huì)造成煤電機(jī)組成本大大提高的主要包括《應(yīng)對(duì)區(qū)域性霾問(wèn)題的聯(lián)邦規(guī)劃》和《清潔能源規(guī)劃》，前者主要要求提高空氣能見(jiàn)度，后者限制了機(jī)組的二氧化碳排放。
《跨州空氣污染條例》和《清潔水法案》的修訂對(duì)燃?xì)鈾C(jī)組也有一定的影響。《跨州空氣污染條例》已經(jīng)制定多年，我們有足夠的時(shí)間去應(yīng)對(duì)?！豆陀卸練怏w排放標(biāo)準(zhǔn)》還有一定的緩和期，會(huì)影響大多數(shù)煤電機(jī)組，相當(dāng)一部分煤電機(jī)組（總裝機(jī)容量約9GW）到目前為止還沒(méi)有采取整改措施，也有部分機(jī)組獲取了暫緩達(dá)標(biāo)的權(quán)利。
對(duì)于《清潔水法案》316小節(jié)（b）部分，有43個(gè)機(jī)組（合14200MW裝機(jī)容量）需要對(duì)此做出整改。
整體而言，《跨州空氣污染條例》會(huì)影響超過(guò)一半的煤電機(jī)組，它們需要就達(dá)到條例要求做出調(diào)整；應(yīng)對(duì)目前的這6大政策，大多數(shù)燃?xì)鈾C(jī)組不需要做出太大改變。
容量可能緊缺
《清潔能源規(guī)劃》距離執(zhí)行時(shí)間還很遠(yuǎn)，但其對(duì)電網(wǎng)的潛在影響是不容忽視的。根據(jù)ERCOT的預(yù)測(cè)，到2022年，高達(dá)9000MW的煤電機(jī)組會(huì)退役，會(huì)有15GW的新增可再生能源裝機(jī)，屆時(shí)整體可再生能源裝機(jī)容量會(huì)達(dá)到33GW?，F(xiàn)階段可能很多電廠還沒(méi)有完整的應(yīng)對(duì)策略，但ERCOT作為系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者應(yīng)該進(jìn)行充分研究，以對(duì)電網(wǎng)、電源做出更好的長(zhǎng)期規(guī)劃。
對(duì)電網(wǎng)而言，《應(yīng)對(duì)區(qū)域性霾問(wèn)題的聯(lián)邦規(guī)劃》會(huì)導(dǎo)致3000- 8500 MW的煤電機(jī)組在未來(lái)5-7年退出市場(chǎng)。
這就意味著ERCOT市場(chǎng)未來(lái)會(huì)面臨資源充足性問(wèn)題，如果十年后那么多的機(jī)組要退役，目前的市場(chǎng)卻不能及時(shí)刺激出新投資，這就增加了未來(lái)供應(yīng)不足的可能性。
大量傳統(tǒng)機(jī)組退役，現(xiàn)有的輸電網(wǎng)布局可能屆時(shí)將不再適用，輸電可靠性會(huì)受到影響，電網(wǎng)阻塞也可能增加。電網(wǎng)的改進(jìn)需要提前4-5年規(guī)劃、審批和建設(shè)，現(xiàn)在如果不及早進(jìn)行準(zhǔn)備，未來(lái)就會(huì)狀況連連。
為維持可靠性必須運(yùn)行的機(jī)組可能由于環(huán)保原因，無(wú)法繼續(xù)履行運(yùn)行合約，是影響可靠性的潛在因素。
此外，ERCOT雖然已經(jīng)有了豐富的可再生能源并網(wǎng)經(jīng)驗(yàn)，然而未來(lái)可再生能源滲透率達(dá)到一個(gè)更高的程度，一方面要達(dá)到可再生能源必須出力的要求和目標(biāo)，一方面要保證可靠性，這對(duì)ERCOT而言仍然是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
ERCOT怎么辦
與市場(chǎng)參與者共同改進(jìn)市場(chǎng)。市場(chǎng)參與者程序（stakeholder process）是ERCOT市場(chǎng)的議事機(jī)制，面臨挑戰(zhàn)，ERCOT要做的是和參與者一起去應(yīng)對(duì)。
ERCOT會(huì)與市場(chǎng)參與者們及時(shí)溝通未來(lái)各方需要面臨的挑戰(zhàn)、目前的市場(chǎng)狀態(tài)、監(jiān)管要求，明確哪些電源是政策鼓勵(lì)的、能夠接入電網(wǎng)的，哪些又是必須要改進(jìn)的，還有哪些未來(lái)可能會(huì)被淘汰。
長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。ERCOT會(huì)對(duì)未來(lái)10-15年的電力系統(tǒng)進(jìn)行展望，未來(lái)規(guī)劃又是以當(dāng)下的電力系統(tǒng)狀態(tài)和政策要求為基礎(chǔ)。現(xiàn)狀描述與未來(lái)規(guī)劃都基于所有的市場(chǎng)參與者。ERCOT要做各種研究，把環(huán)境政策的種種限制、為達(dá)到環(huán)境目標(biāo)需要付出的成本都考慮進(jìn)來(lái)，盡可能準(zhǔn)確地預(yù)估未來(lái)的電源結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)狀態(tài)，把不同假設(shè)下的結(jié)果都納入比較，然后制定一個(gè)詳細(xì)的輸電規(guī)劃。
規(guī)劃也必須與當(dāng)下系統(tǒng)狀態(tài)保持一致性——以現(xiàn)在的狀態(tài)，在什么時(shí)間段可以達(dá)到什么目標(biāo)，哪些機(jī)組會(huì)被淘汰，多少機(jī)組得盡快建起來(lái)，哪里應(yīng)該建設(shè)新的輸電線路等，都不能違背系統(tǒng)的承受能力。
注重整體性。很多發(fā)電企業(yè)在提高發(fā)電效率上已經(jīng)做出了很多努力，但是在這個(gè)基礎(chǔ)上，ERCOT需要考慮的是作為一個(gè)整體，ERCOT市場(chǎng)如何達(dá)到政策目標(biāo)。
《應(yīng)對(duì)區(qū)域性霾問(wèn)題的聯(lián)邦規(guī)劃》和《清潔能源規(guī)劃》都會(huì)導(dǎo)致大量煤電機(jī)組退役，如果輸電網(wǎng)仍保持現(xiàn)在的布局，那么未來(lái)可能導(dǎo)致可靠性問(wèn)題和新的阻塞問(wèn)題。所以ERCOT不僅要看哪里的機(jī)組會(huì)退役，還要分析新的機(jī)組會(huì)建在哪里，需要在哪里規(guī)劃新的線路，才能保證整體性的效率提升。
輸電網(wǎng)改造。許多燃煤電廠位于休斯敦和達(dá)拉斯之間的城鎮(zhèn)地帶，這一區(qū)域的輸電網(wǎng)最初的設(shè)計(jì)初衷是負(fù)責(zé)將電力從煤電廠輸送至達(dá)拉斯和休斯敦的城鎮(zhèn)。但是，如果未來(lái)有大量的分布式能源從其他地區(qū)接入，勢(shì)必要進(jìn)行輸電網(wǎng)改造，但輸電線路建設(shè)需要很長(zhǎng)周期。
一方面需要提早規(guī)劃，另一方面也需要各方努力，提高效率，以保證在未來(lái)我們有足夠的、適合的輸電網(wǎng)絡(luò)就位。
進(jìn)一步完善可再生能源并網(wǎng)機(jī)制。目前市場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)供大于求的現(xiàn)象，以前曾通過(guò)中斷一些機(jī)組發(fā)電來(lái)維持電網(wǎng)的可靠性，但這顯然與可再生能源的最終目標(biāo)相違背，未來(lái)也不能過(guò)度依賴臨時(shí)叫停機(jī)組去維持可靠性。在這方面，各項(xiàng)環(huán)境政策的時(shí)間表就很關(guān)鍵，政策和目標(biāo)在執(zhí)行中應(yīng)當(dāng)被給予一定的彈性，讓各方在時(shí)間框架內(nèi)，既達(dá)到環(huán)境目標(biāo)，又能保證系統(tǒng)的可靠性。
輔助服務(wù)多樣化。ERCOT也在重新考慮輔助服務(wù)市場(chǎng)，未來(lái)可再生能源高滲透率將會(huì)是常態(tài)，為此，需要更靈活的輔助服務(wù)產(chǎn)品。比如豐富響應(yīng)服務(wù)、非旋轉(zhuǎn)備用服務(wù)的種類；通過(guò)安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度去合理地、靈活地運(yùn)用不同的輔助服務(wù)。
