新能源消纳难题：中美欧面临的挑战与应对策略

中国：超速发展的新能源消纳挑战

中国在风电和太阳能发电领域的发展速度显著超越了最初的规划目标。2020年，习总书记在联合国气候雄心峰会上宣布，到2030年中国风电和太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦。

随着2023年新增装机达到293GW，中国在2023年底便实现了1051GW的累计装机量，预示着2030年的目标有望在2024年提前实现。



风光发展的迅速带来了严重的消纳问题。2024年2月，中国风电和太阳能的利用率分别骤降至93.7%和93.4%，跌破了“95%消纳红线”。这一现象反映了电网已难以承受过量的新能源，并且实际的弃风弃光情况可能比披露的数据更为严重。

风光利用率下降不仅限于整体数据，具体地区如青海和甘肃的利用率甚至降至90%以下。与此同时，风光现货电价在2024年2月以来大幅下跌。例如，山东省在2024年3月的光伏平均结算电价仅为61.19元/MWh，市场化新能源机组面临亏损风险。

面对这些挑战，中国需要加快电力体制改革，主要包括收紧可再生能源消纳权重和碳配额，以体现绿电的环境溢价，同时加快储能等灵活性资源的发展，推动电力现货市场建设。

加州和欧洲：加州的鸭子曲线和新能源消纳困境，高渗透率带来的电力市场负电价

美国新能源消纳问题以加州为典型代表。加州独立系统运营商（CAISO）数据显示，截至2024年4月底，加州已投运19.1GW光伏和8.1GW风电。随着装机量的增加，弃风弃光率显著上升。2023年3月和2024年3月的弃光率分别达到22.3%和19.4%。



加州的消纳问题分为电网阻塞和系统需求不足两个方面。电网阻塞主要由于跨区输电能力不足，导致在新能源高发时段出现输电通道容量不够的情况，最终只能选择弃电。
另一方面，随着光伏装机的增加，净负荷曲线从“鸭子”逐渐演变为“峡谷”，净负荷剧烈变化带来巨大的调度运营挑战。当电力系统净负荷低于0时，多余的光伏电量只能选择弃掉。

应对加州的消纳问题，除了需要提高电网跨区输电能力外，还需大力发展储能技术，增加电力系统的灵活性。



欧洲在风电和太阳能领域的渗透率已达全球领先水平。2023年，欧盟整体风光发电量占比达到26.5%，其中德国的占比高达38.7%。
然而，高渗透率也带来了严重的消纳问题。2023年，欧洲电力市场出现负电价的次数从2022年的558次激增至6470次，尤其是德国以及瑞典、芬兰等北欧国家。

负电价的频繁出现表明在新能源高发时段，电力供给远大于需求，导致电价下降甚至为负。为应对这一问题，欧洲需要优化电力市场结构，加强跨区电力资源的配置，提升电网的灵活性和储能能力。

新能源消纳问题正日益凸显，影响着中国、美国和欧洲的可持续发展战略。中国需要加快电力体制改革，增强电网的灵活性；美国则需提高跨区输电能力和储能技术；欧洲应优化电力市场结构，提升电网和储能能力。唯有通过系统性改革和技术创新，才能有效应对新能源消纳难题，实现全球能源转型目标。