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摘要:“三改联动”政策是在可再生能源渗透率逐步提高的背景下, 解决可再生能源消纳难题, 促进新能源高质量发展的一大抓手. 本文选取对传统煤电依赖性较强的山东省为研究对象, 通过构建静态一般均衡(CGE)模型, 将可再生能源与“三改联动”相联系, 模拟了不同的可再生能源电力消费份额且“三改联动”政策同步实施时对山东省地区经济和环境造成的影响, 探究煤电机组落实“三改联动”政策进展缓慢的内在成因, 并在此基础上将补偿问题转化为成本问题, 对山东省实施“三改联动”政策进行成本测算. 研究结果表明, “三改联动”计划的实施在对地区经济造成一定程度负面冲击的同时, 也能够带来显著的环境效益. 在F60C40 (火电占比60%, 可再生能源电力占比40%) 的情景下, 山东省实施“三改联动”政策的成本为40亿元. 本文的政策建议是, 我国需要大力发展可再生能源且煤电机组需积极落实“三改联动”政策, 并适时引入合理政策性支持或经济性激励, 以发挥煤电“压舱石”的托底作用.
关键词:“三改联动;CGE;可再生能源电力;可再生能源消纳
一、研究背景与意义
随着可再生能源的持续渗透, 电力系统将会面临灵活性规划、可再生能源消纳、安全稳定、储能技术创新等一系列挑战, 其中市场消纳能力不足将成为高比例可再生能源发展所面临的主要困境.电力系统调峰能力较弱, 火电灵活性改造比例较低, 灵活性电源缺乏相关配套机制等是当前可再生能源消纳过程中亟需解决的结构性问题.目前中国电源侧仍以火电为主导, 降低火电出力乃至深度调峰是促进可再生能源消纳的重要手段.基于此,2021年11月国家发展改革委、国家能源局发布了《全国煤电机组改造升级实施方案》(发改运行〔2021〕1519号), 方案要求各地加强应急备用和调峰电源能力建设,推动煤电行业实施节能降耗改造、供热改造和灵活性改造的“三改联动”,提出了“十四五”期间的阶段性目标,即煤电节能降碳改造规模不低于3.5亿千瓦、供热改造规模力争达到5 000万千瓦、灵活性改造完成2亿千瓦.各地均将“三改联动”纳入地方性发展规划,2022年举办全国煤电“三改联动”典型案例和技术推介会. “三改联动”政策的实质是将煤电由主体性电源向提供可靠容量、调峰调频等辅助服务的基础性电源转变,助力可再生能源的消纳.但在可再生能源电力介入的过程中,由于其零(或较低)的发电边际成本使得能量市场上的价格信号消失,已经严重挤压常规火电机组的发电空间,最终火电机组将亏损直至退出能量市场. 与此同时, 中国电力系统主要依赖于火电的特性会进一步扩张该现象的影响, 进而可能会对经济社会造成一定程度的冲击. 由于担心可再生能源份额的提高会对本地经济造成负面影响以及中央政府的潜在经济激励不足, 各地区实施“三改联动”的积极性较低, 改造计划可能难以达到预期. 这将是在高比例可再生能源发展背景下, 开展煤电机组“三改联动”过程中所遇到的主要桎梏.
本研究能够(1)助力可再生能源消纳,加快发展新质生产力:煤电行业“三改联动”问题的解决,与缓解可再生能源消纳难题密不可分,实现电力的脱碳化与零碳化。其能够提高工业电气化水平,以此推动新型能源体系的建立,加快发展新质生产力,为我国经济高质量发展增添“绿”的底色。(2)适用性参考:本文从山东省这一典型案例入手,通过考察提高可再生能源电力消费份额及同步实施“三改联动”政策对经济、社会及环境造成的影响,及测算煤电行业“三改联动”的实施成本, 探究出地方实施“三改联动” 积极性不高的内在原因,能够为其他省份提供适用性参考。
二、主要内容
基于山东省对火电依赖性极强的特性、可再生能源的发展现状以及环境的承载要求,本文选取其作为火电机组“三改联动”政策实施的典型案例进行分析,能够为全国其他省份实施“三改联动”政策提供可行性及适用性参考.本文利用可计算一般均衡模型分析提高可再生能源电力消费份额及同步实施“三改联动”政策对山东省经济、社会及环境造成的影响, 测算山东省煤电行业“三改联动”的实施成本, 探究地方实施“三改联动” 积极性不高的内在原因, 并在此基础上提出补偿机制, 以调动地区积极性, 促进可再生能源消纳, 保障能源供应安全.
三、主要结论及政策建议
本文主要结论如下。
本文利用CGE模型测算了不同的火电和可再生能源电力消费份额且煤电机组“三改联动”同步进行时对山东省经济社会的冲击以及相应的环境效益,并在此基础上将关于“三改联动”的补偿问题转化为成本测算问题.结果显示:①由于对传统火电有替代作用,可再生能源电力的持续介入能够带来相应的环境效益.可再生能源电力消费份额每提高1%,二氧化碳排放量平均下降197.043万吨,碳排放强度平均下降0.2%,并对二氧化硫及氮氧化物等大气污染物同样具有显著的治污效益;②可再生能源渗透率的提高也会对山东省的地区经济造成一定程度的负面冲击.可再生能源电力消费比例平均每提高一个百分点,GDP就会下降0.019%,社会就业最高下降-1.392%.此外对居民社会福利、社会投资等宏观经济指标造成一定的负面冲击;③在F60C40的情景中,山东省GDP损失0.601%,居民收入缩减0.60%,居民福利降低179.71亿元.此情景下,如果中央政府对山东省补偿40亿元,则能够在保证相应环境效益的同时,实现“稳增长”和“优服务”等目标,此时山东省会有较强的动机积极开展煤电行业的“三改联动”,这部分补偿金额即为实施“三改联动”的成本.
本文政策建议如下。
(1)大力发展可再生能源且煤电机组需积极落实“三改联动”政策.我国能源结构绿色低碳转型以及新型电力系统的构建对可再生能源的发展提出了新要求,其是践行“绿水青山就是金山银山”的主要着力点.随着可再生能源渗透率的提高,其能够显著降低温室气体和大气污染物的排放量,进一步助力“双碳”目标的实现.在可再生能源介入的同时,煤电机组要积极落实“三改联动”政策,以保证可再生能源电力的安全并网和完全消纳,增强电网的灵活性和稳定性.
(2)加大对“三改联动”的政策性支持或适时引入合理的经济性激励措施.在可再生能源电力介入的过程中, 会挤压煤电机组的发电空间, 压缩其利润,此时火电行业实施改造升级的动机较弱.故一方面需要考虑成立专项政策基金对火电行业进行直接性的政策性支持,相关金融机构也需对煤电行业实施积极的信贷政策, 加强银企对接, 以此来缓解煤电行业在实施“三改联动”过程中所面临的利润损失与资金短缺.另一方面做好煤电行业的激励保障工作,探讨对煤电行业的经济性补偿机制, 比如通过设置容量市场对合理容量的煤电机组进行补偿, 确保煤电企业的合理收益, 发挥煤电“压舱石”的托底作用.
(3)从地区试点到全国推广.山东省作为全国对火电依赖性极强的典型省份,电力能源供应及消费结构较为僵硬,其煤电机组进行“三改联动”的成功案例及相关方案可以向全国其他地区进行推广应用.其他地区依据本地电力能源结构的实际现状,选取合适的火电调峰深度并灵活调整相应的地区补偿机制,共同保障各地区电网的安全性与稳定性.
(4)注意“三改联动”的合理主次. 考虑到山东省的实际情况, 在可再生能源电力份额较低时, 煤电机组应该以节能降碳改造为主. 加大对煤电机组发电技术的研发力度, 提高煤电机组的发电效率, 从而达到降低消耗和排放的效果. 在可再生能源电力份额逐步提高的过程中, 由于可再生能源自身的不稳定性特征, 需要煤电由主体性电源向提供可靠容量、调峰调频等辅助服务的基础性电源转变. 此时, 煤电机组应该加强灵活性改造, 为新能源消纳释放更多的电量空间, 保障电网安全稳定运行.
四、边际贡献与未来拓展
本文边际贡献如下。
(1)将可再生能源份额的提高与“三改联动”政策相联系,测度特定场景下实施该政策的成本;(2)从经济和社会成本等角度剖析火电机组改造升级积极性较弱的内在成因,并考虑环境效益.
本文未来拓展如下。
当然,本文研究也存在一定的局限性,第一,仅得出煤电机组在落实“三改联动”政策的过程中,会由于激励性不足导致改造积极性不高的结论,但并未具体对激励机制进行详细讨论。随着可再生能源的持续渗透,应该构建合理的激励机制,以期保证煤电机组的合理收益,以此发挥其“压舱石”的作用。第二,在后续研究中,仍需结合电力系统的供给侧与需求侧,对模型和设定提出更加放松及合理的假设。
本文摘编自《系统工程理论与实践》2024年,第44卷,第11期论文《可再生能源视阈下“三改联动”政策的成本成因与定量测度——基于CGE模型的分析》(点击题目链接全文);
作者:李宏舟, 研究员,博士,研究方向:输配电规制;何礼飞(通讯作者), 博士研究生,研究方向:能源及环境经济学;李姝,博士,副研究员,研究方向:规制经济学
东北财经大学 产业组织与企业组织研究中心, 大连 116025