《美国可再生能源发电前景研究》解读

中国华能集团公司技术经济研究院

摘要：2012年，美国众多领域专家共同完成了《美国可再生能源发电前景研究》，该研究成果对美国可再生能源发展具有重要意义，同时对世界各国可再生能源发展产生了深刻的影响。考虑到各种因素对可再生能源发电量比重的影响，《前景研究》进行了探索性情景分析，研究不同可再生能源比重(30%～90%，增量为10个百分点)，对电源结构、输电设施、以及消纳措施的影响。考虑到2050年可再生能源电量比重为80%可能性较大，《前景研究》进行了敏感性分析，涉及到的因素包括技术进步、资源约束、输电约束、灵活性约束。针对未来电量需求增长情况，《前景研究》进行了“高需求发电量假设”，并与“低需求发电量假设”进行了对比。未来可再生能源发展面临众多挑战，需要协调好发展规模与技术进步、社会影响、环境保护以及市场监管等各方面的关系。

一、前言

美国可再生能源储量丰富，但是可再生能源究竟能为电力系统贡献多少电量?近几年，美国可再生能源装机呈快速增长趋势，尤其是风电与光伏发电，未来电力系统如何消纳更高比重的间歇性电量?不同类型的可再生能源是否有一定的协同作用，在更大区域内整合可再生能源在多大程度上有助于电量消纳?

美国可再生能源实验室与麻省理工学院牵头，美国能源部实验室、工业界、高校与政府部门等各界人士共同参与，完成了《美国可再生能源发电前景研究》。《前景研究》采用两种模型进行分析，分别为区域能源调度系统模型(RegionalEnergyDeploymentSystemModel)与电网安全模型(GridViewModel)，着重研究不同可再生能源发电量比重对电源结构、输电设施以及消纳措施等方面的影响，同时针对80%可再生能源发电量情景进行敏感性分析，而且考虑到了电量需求因素的影响。这对美国以及其他国家可再生能源发展具有重要借鉴意义。

二、情景及假设介绍

美国可再生能源发展受很多因素制约，包括政策与制度制约、技术发展水平、市场驱动因素等等。对未来可再生能源发展进行准确估计较为困难，为此《前景研究》设计十几种情景方案进行分析。考虑到未来可再生能源发电量比重在80%的可能性较大，《前景研究》在情景分析时分别考虑了技术发展水平、条件限制以及需求情况等因素制约。

为设定参考基准，《前景研究》设计了低需求基准情景，对2050年相关情形假设如下：(1)能源效率得到提高，电力需求增速放缓;(2)可再生能源成本与性能方面的改善，与目前联邦及各州政策有关;(3)可再生能源政策制定主要受现有法律制约;(4)碳减排政策没有实行，空气污染条例与现状相同。在此情景中，常规电源发展迅速，可再生能源发展缓慢。

考虑未来可再生能源发展不确定性，即可能受到政策、市场、技术等方面影响，为此《前景研究》设计了一系列探索性情景，着重考虑2050年可再生能源发电量不同比重(30%～90%，增量为10个百分点)对电源结构、输电设施及电网灵活性等方面影响，至于技术进步方面，假设出现了小规模技术进步。