可再生能源to B和C to模式与调峰实现(底层逻辑雄文)

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前两天发的《可再生能源to B和C to模式与调峰实现(深层逻辑)》,感觉很多东西还是没有写透,今天再深入底层逻辑再展开,再发散,然后再大总结,所以标题就变成了《可再生能源to B和C to模式与调峰实现(底层逻辑雄文)》

我们知道,在未来的30年50年,全球已经进入到了非水可再生能源的新时代,(深层逻辑请参考《世界可再生能源转型内涵、路径及其对碳中和的意义 战略雄文》网页链接
在这个全新的第三次能源革命的新时代,我来说说它的两种模式to B和C to,以及这两种模式下的调峰的实现情况。
我们知道,在非水可再生能源的新时代,也就是风电光伏的新时代,以前的水电站,煤电站,重油发电,燃气发电都不是个人和非电力企业所能承建的。现在的风电也好,光伏也罢,个人和一般的企业想建就可能建,所以就产生了两种模式。

to B模式,就和以前一样,是电力企业主要采用集中式的风电,光伏所建电站的模式,这样的电力主要是用来供应给电网。
集中式风电:陆上

集中式风电:海上

集中式光伏

光伏的情况,大家可能都明白,不论什么情况,不论光照大小如何,我买光伏板,只会买转换效率最高的。
风电的情况完全不风,因为各个地方的风力情况不同,所以就需要根据当地的风力情况,选择合适的风机,不是越大越好。现在陆上注流风机3Mw,不断向5Mw进发。海上直接6Mw,现在在向10MW进发。

C to模式,这是风电光伏新时代新有的模式,也就C使用端建电站的模式。以前的电力使用端个人和企业建立电站的模式。主要的形式就是分布式光伏,分散式风电
分布式光伏:个人

分布式光伏:公司

分散式风电:

因为是个人和企业使用端的分散式风机,限于风力资源的情况,所以一般都在3Mw以下,很多都是1Mw以下。

说完建电站的to B和C to两种模式,我们就开始说说,这两种模式下的调峰实现情况。
说到调峰,那自然就要说说光伏,陆上风电,海上风电的特征特性。
先说光伏:
不论是集中式也好,分布式也罢,它都要受到太阳能大小的直接影响,夏天它不但发电时间长,而且因为夏天太阳光照强,所以它发电的功率也大,冬天就相反了,不但发电时间短,而且功率也小,像我们的北部地区,冬天很多天都见不到太阳,那就发电量直接为0了。
所以,光伏的发电情况示意图应该是这样的:

发电时间最长也就只有8点到下午6点10个小时,而且就算在这个发电时间里,发电功率也完全不同,所以有着强大的调峰压力。首先,从下午6点到第二天8点这个时间完全没有光伏的时间,需要其它的电力完全补充,压力很大。
像中国的东南和西南部,如遇梅雨季节长达1个月缺乏光照,东北,北方大部,冬天太阳光照功率太差,碰上阴雪天,可能1个月都不见太阳,你这个调峰怎么调。
我国光伏平均一年的发电小时数是1200小时左右,平均一天不到4个小时的向外发电时间

光伏无论从发电时长(全年下来,平均1200小,平均一天只发电4个小时左右),还是发电时的稳定性来说,都有着强大的,高强度的调峰压力。

再说说风电,因为风电可能以24小时向外发电,而且它不像太阳能那样,一天功率变化那么大。
所以风电发电示意图大致是这样的:

因为陆上风电的风力比海上小,一天风吹的时间也比海上少,所以海上风电的不论是发电功率,还是发电小时数都要比陆上强的多,也好的多。
因为风电有理论上可以24小时发电的可能,所以它的恒定性和稳定性就要比太阳能好太多太多了。还有就是它少受季节的影响也不像太阳能那么大,春夏秋冬发电量相差也不是太远。
光伏是靠光照发电,风电靠的是风力,都属于大自然不可控的外力;光伏每天的发电高峰主要在白天的6个小时左右,像中国的东南和西南部,如遇梅雨季节长达1个月缺乏光照,东北,北方大部,冬天太阳光照功率太差,碰上阴雪天,可能1个月都不见太阳,发电量就大打折扣!
风电则好很多,24小时都能发,只是风小少发,风大多发的区别,从相关的发电年等效利用小时数据方面可以得到证实,风电的发电效率优于光伏。

相对于太阳能发电来说,风电除了不可控之外,有更多的水电,煤电的性质,发电比较稳定,连续发电时间长。
我国陆上一年风电的平均发电时长差不多是2300小时左右(好的地方4000小时左右)。海上风电的平均发电时长是3500小时左右。
特别是海上风电3500小时,几乎和现在煤电4200小时可以比较一下了。
(因为海上风电发电时间超长,而且海风的功率又超大,所以调峰压力最小,所以无论从发电时长,还是发电功率来说,都是是最接近于煤电的理想资源,这也是为什么各个大国都把它做为未来的战略资源来抓,因为沿海地区都是发达地区,实在是没地建集中式光伏,集中式风电,所以全球沿海地区都是分散式风电,分布式光伏为辅,以集中式海上风电为主的新能源解决方案,这就是海上风电的巨大光明的未来)
相对于光伏发电1200小时左右的发电小时,而且功率不稳定,时间更不稳定来说,风电它不香嘛,海上风电更香。
陆上风电,特别是海上风电,无论是发电时长(陆上平均2300小时,好的地方4000小时左右。海上平均3500小时),还是发电的稳定性来说,调峰的压力都要远小于光伏。


现在光伏,陆上风电,海上风电的具体特征特性都说明白了,现在就讲讲to B和C to模式的调峰问题了。

这次先从C to 讲起,因为它比较简单。
C to模式,不论是个人也好,企业也罢,为什么它的调峰很简单呢,因为它们以前就是电力的使用端,它们也就根本不需要调峰。因为它们随时有电网备用。
风力,光伏发电多的时候,自己用不了的直接送给电网,晚上没有光伏的时候,或者冬天一个月都没有光伏的时候,直接用电网的电啊。这就实现了调峰。
当然,有的企业使用者还配了一些储能,以便给自己晚上用,这样可以实现彻底不用电网的电力。(现在的苹果公司总部就是用自己的光伏加储能实现了电力完全自主)
我们网上的案例,平常最最常见到的就是这样的C to模式,很多个人和企业买了分布式光伏以后,差不多5年左右就收了成本了。所以不管是C to 模式的相关参与者也好,还是我们金融市场的机构,个人因为平时看到的就只有这样的分布式光伏模式,所以就想当然的觉得好像只要有了光伏再加一定的储能,就可以完全实现了可再生能源。风电什么的好像完全不需要啊。因为在这里根本就没有看到风电啊。这也是风电估值上不去的最大原因。
可现实情况真是这样吗,真的是只要光伏加储能就能搞定一切吗??
错,而且是错上加错,因为C to模式,主要就是自用为主。就算是个人和企业都全部改了,可能也只占20%左右啊,(为什么就算是个人和企业的屋顶都装上光伏发电,那也只是占总电量的20%左右,大家自己发挥想像力)其它的80%左右的电力还是需要从电网来,也就是80%的电力还得需要to B模式来实现。

现在我们来说说,to B模式的调峰情况。这也是电力部门调峰最大的压力,也是风电光伏要上电网最最大的压力,因为风电光伏天然的不稳定性,需要很大的调峰能力。
上面我们看到,光伏无论从发电时长(全年下来,平均1200小,平均一天只发电4个小时左右),还是发电时的稳定性来说,都有着强大的,高强度的调峰压力。
陆上风电,特别是海上风电,无论是发电时长(陆上平均2300小时,好的地方4000小时左右。海上平均3500小时),还是发电的稳定性来说,调峰的压力都要远小于光伏。
因为to B模式下,它的电都是要上电网的,这就造成一个强大的要求,就是在上电网前,一定要把这个电力尽量做到平顺,稳定。这样就需要水电参与进来调峰,一起来达到上网要求的平顺,稳定。

千里送绿电,究竟难在哪? 网页链接
这是一个做成的具体案例,讲的是一个超大的风电光伏绿色联合电力,然后再加上水电的调峰配合的成功。每年400亿千瓦时清洁电力从青海通过特高压送到了河南。“每年400亿千瓦时清洁电力是啥概念吗?这相当于减少1800万吨燃煤、减排2960万吨二氧化碳。青豫直流工程建设是一个新的开始。”赵国仲说,青海建设清洁能源示范省,我们大有可为。
这么大量的风电,光伏发电量,他们是如何做到调峰的,来达到上电网要求的平顺,稳定呢?
看看它们实现上网要求的平顺,稳定的过程吧::
风电光伏除了施工的情况外,还有另外一个难点:以清洁能源为主输送,怎样保证特高压线路稳定运行?毕竟,青海的清洁能源装机中,一般是风电、光伏电这些新能源发电。
风电、光伏电,优点自不待言,缺点也很致命——波动性较大,在某种程度上可以理解为“靠天吃饭”。白天光伏电多,晚上就几乎没了;风多的时候发电喜人,风少的时候发电量大幅下滑。但电力供应恰恰需要稳定地输送电力。光伏、风电日间出力变化大,这给电力电量平衡、大电网安全稳定运行带来了考验。
要弥补新能源发电这种波动性的缺陷,并不是没有办法。常见的一招就是用火电来和新能源发电搭配输送。“风风火火”,此之谓也。比如,2017年投运的祁韶特高压直流工程是“风火互济”。换句普通人能听懂的话说,就是在风电(光伏电)出力变小的时候,需要火电顶上(调节),来维持稳定的电力输送。(点评:以前的办法,用火电来调峰)
以往,“老实听话”指哪打哪的火电是新能源电输送的最佳拍档,但这次却不行。一则青海火电不是很多,只占全省电力装机的12%。二则此次“青豫一线牵”本来就是要送清洁能源,火电一上,就与“以输送清洁能源为主”的设计初衷相违背了。(火电不能用)
既然火电这个“最佳拍档”不能上,那么就地取材,用青海丰富的水电来配合新能源电输送行不行?毕竟水电占青海电力装机的38%。也不太行,或者说不完全行。水电很多、很清洁,但也不能完全像火电那样“随时能顶上、很快很退下”,因为还有枯水期这个掣肘因素在。(水电不够用)
需要强大调峰的时候,(火电不能用),(水电不够用)这可如何是好, 这可如何是好, 这可如何是好。。。。。下面大家看看是怎么反转破题的。
破题:::只要思想不滑坡,办法总比困难多。
破题的思路就是按规律办事。
仔细一琢磨,风电、光伏电放一起输送,也能起到一定的互补作用。长期耕耘在青海新能源消纳一线的国网青海电力调控中心主任方保民,用两个成语总结了当地光伏、风电的日间发电规律——“风和日丽”“风起云涌”。也就是说,风小的阳光大,风电少的时候太阳能电多;风大的时候阳光少,风电大发的时候,太阳能电少。风电和光伏有一定的自然互补性,存在此消彼长的趋势。
同时,新能源发电也有其季节规律。每年3~5月、9~11月都是青海光伏和风电的大发期,6~8月则是水电大发期。依据这个季节规律,电网调度人员就能做到心中有数,顺势而为。
另外,就是前面说的水电搭配新能源输送。这在国外有例可循。比如,包括丹麦在内的北欧各国是“风水互济”输电。所以,青豫特高压的“互济”模式是“风光水互济”。
当然,光有三种清洁能源发电之间的“互济”还是不够的,还需要额外助力。
方保民介绍:“除了黄河水电,整个青海的新能源都可以参与调峰,还有更大范围内的西北电网来支撑。”
虽然新能源发电就像一个不稳定的水龙头,“流水”的多少不太确定,但在西北电网的“大水池”里,通过大电网调节、省间互济、电力市场交易等方式,这个问题也能得到部分解决。

怎么破题的,怎么解决的::大家看到了吗?
其时,也就是思路的破题,以前想到风电,想到光伏,就只想到单独为风电调峰,单独为光伏调峰,这样规模不大的情况下能行,可这个案例是超大规模的风电,光伏。所以原来的各自调峰的思路就解决不了问题了。
新的思路是,风电,光伏先放在一起,起到相互调峰的作用,风电24小时都可以发电,光伏主要是白天发电,而我们的用电量白天也比晚上多,所以它们两个先按一定比例结合起来,比如5:5,比如6:4,先实现一个比较平滑的,比较稳定的输出。
然后再加上一定的水电,来实现可以达到上电网的平顺和稳定性,从而真正的实现了to B模式下的调峰情况。
要知道,在非可再生能源时代,to B还是要占到电力的80%左右,是电力的压舱石,稳定器。是中流底柱的作用。一个国家的经济,工业都需要它的强力加持。
而to B电力企业大规模建立发电站,然后经过风电,光伏,再加水电,有时甚至要加一点点火电,实现比较平滑,稳定的输出后再上电网,这样的to B模式我们不论个人也好,机构也罢,都是平常很少看到这样的样本,所以对to B大规模发电上电网的模式不是很了解,不是很清楚。更不知道,to B要占到发电量的80%左右。
而对身边最最了解的分布式光伏模式--也就是C to 模式,经常能接触到,自然就想当然的认为以后的新能源时代,就全是分布式或者集中式光伏加储能就能搞定一切,晕死,再晕死。要知道,就算你的分布式光伏做的再好,所有的个人和所有的企业都用了,那也只能占到全部电量的20%左右(具体原因大家自己去想)

说到to B上网的调峰,绕不过一个话题就是储能,很多人可能觉得,现在储能价格不算贵,以后随着成本下降,会像光伏那样再下降90%,都在这里想当然,可能吗???
我要说的是,现在的储能,因为只能充放电5000次左右,所以电经过储能再出来,成本就要加0.4元,这是多么大的一个成本啊。就算5年后成本可以做到0.2元,那也是你的电的成本要加0.2元啊。
因为储能自己不会产生电的,它是需要有电过来,然后经过储能存储,然后才来向外实现放电,所以原来的电就有成本,再进储能过一下,成本增加0.4元,自己用可以,上电网那就太不划算了,就算是以后储能成本降到0.2元了,你上电网也还是不划算。
所以对于to B模式的调峰,最好的方式就是用风电,光伏先一起互补调峰,然后再搭配水电,不够的时候可能需要一点储能,甚至可能还需要一点火电,来实现比较经济的,可行的平滑,稳定的输出,以达到上电网的目的。这也是现在很多电力企业都在全力开展的风光水储一体化项目。也是最最可行,最最经济的方案。

好了,展开到这里,现在开始做总结了。
我国地大物博,幅源辽阔。所以也就不能按照一个模式来套所有的地方,只能是根据当地的资源性质来设计比较经济的,可行的方案。
我的一点猜想,纯属个人想法,拿出来供大家参考。
总体方案分为东北加北部大部,中部加西南,西部,东南这样子。
东北加北部大部,因为太阳的光照资源比较差,冬天几乎没什么力,所以东北加北部大部,to B模式下,集中式风电以主,集中式光伏为辅助,比例可能是6:4,甚至是7:3,再加上水电,储能,甚至还需要一点火电来实现上网。C to模式就是分散式风电,分布式光伏的方案。这里的新能源主要是自用为主。解决自己的新能源消纳比例。
中部,加西南大部,因为这里处于长江,黄河上游,有着丰富,巨大的水电资源,全国70%的水电资源应该都在这里了,我们知道就有长江三侠水电站,黄河小浪底水电站。所以这里需要调整水电的发展模式,以前把水电当主力,发电就直接送上电网,现在也要把水电当主力,不过发电是用来调峰,调风电,光伏的峰。
因为中部,西南大部的风电,光伏的资源差不多,而且有着巨大的水电资源可以用来调峰,所以to B模式下,集中式风电,集中式光伏为主,比例可能是5:5,再加上巨大的水电,储能可能只需要一点点,甚至可能不需要,就可以实现上网了。因为有着巨大的水电资源可以用来给风电,光伏调峰,所以这里就是未来的中国新能源重要战略基地。东南沿海巨大的新能源电力大部分要靠这里来实现。
这里的C to模式就是分散式风电,分布式光伏的方案。
西部,因为人很稀少,而地却很大,所以不论是to B还是C to,基本就是自发自用。因为这里的电要送到东南太远了,要送到中部都远。
最后讲讲我国的用电大户,我国的经济重镇,东南沿海了。因为东南属于经济重镇,所以寸土寸金,根本就没有集中式光伏需要的大片土地,也没有集中式风电需要的。
所以to B模式下,就基本上就是海上风电了,海上风电潜力大,发电功率和发电时间都接近于煤电,而且发电时间和稳定性都好,调峰压力最小,也是各个国家都最想发展的战略资源,现在最大的拦路虎就是成本比较高,世界上的解决方案就是通过超大风机来解决。
我国最最有希望的就是海上霸主,601615明阳智能了,它又是广东的企业,广东经济第一,更牛的是,海上资源也是中国第一,好了,不再展开了。
这里的C to模式,不但有大家最熟悉的分布式光伏,以后会有越来越多的分布式风机会出现在大家的视线里。

还有,不论你现实中看到的分布式光伏有多么多,有多么牛,什么什么的,记住,它都只属于C to模式下的,它只会占到总电量的20%左右。

好了,不再展开了,打完收工。

总之,现在是全球非水可再生能源的大时代,风电光伏将在未来的30年,50年。将会无限的风光下去。
未来已来!!!!!!!!!!!------还有什么不能期待!!!!!!!!!!!!!

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精彩讨论

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2021-02-17 11:04

我一直不能理解光伏爆发的理由,除了补贴,某省电网电力构成中,近52%水电,近47%火电,剩下的就是光伏和风电,如果不上网或者占比这么少,分布式还只是示范性的,为什么光伏和风电会火爆?

2021-02-17 10:46

很专业,您的投资结论呢?

2021-02-17 10:10

可再生能源的不稳定,需要更好的变电控制。有没有这样的好股票?

2021-02-17 09:52

水电只要有水就发电,多余电力可以用来电解水制氢,供氢能源车使用,晚上电力不够再停机,白天光伏电力多又可以工作制氢。

2021-02-17 09:21

新能源未来肯定是光伏,成本将会是各种能源中最低的,光伏未来取决的不是光伏本身,而是足够广泛效率电网和储能成本。

2021-02-17 09:04

考虑比较全面了.风电的问题是成本降低好像速率不够快,有些成本也降不下来,不快速降本,离开了补贴就无法独立生存,未来究竟还有多大降本空间呢?这就是市场不太喜欢风电的原因.而光伏可以按照"摩尔定律",逐年降本,一直走下去,依靠成本优势,就能取代火电.实际上,国内很多地方安装光伏都不太适合,但是毕竟疆土太广大了,总有很多好地方,还有庞大的出口市场,出口占了光伏产量的大部分,所以,把国内适不适合安装光伏来评价光伏产业链,现阶段并不合适.

2021-02-17 08:55

写的真好,受教了!
另有一个小问题,就是风机的噪音问题可能是影响分布式风机发展的拦路虎。

2021-02-17 14:37

讨论已被 独孤酒剑168 删除

2021-02-17 12:05

为什么就算是个人和企业的屋顶都装上光伏发电,那也只是占总电量的20%左右? 这里是说个人和企业用电只占到总用电量的20%吗  那另外的80%用电来自哪里

2021-02-17 11:36

海上风电现在欧洲成本已经可以支持平价了,为什么我们国家成本这么高?