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盡管近年來澳大利亞可再生能源項目裝機容量增速較快，但國家電網(wǎng)升級改造速度相對滯后，引發(fā)了例如并網(wǎng)申請期大幅度延期、并網(wǎng)技術(shù)要求提高等與并網(wǎng)相關(guān)的開發(fā)風險。在評估投資項目的過程中，投資人除了要開展對項目的發(fā)電技術(shù)、土地環(huán)評、規(guī)劃審批等常規(guī)的盡職調(diào)查以外，尤其要把并網(wǎng)風險作為首當其沖的風險要素來評估。
澳大利亞國家電網(wǎng)概況
基本特征
澳大利亞國家電力市場的電網(wǎng)系統(tǒng)由昆士蘭州、新南威爾士州（包含首都領(lǐng)地堪培拉地區(qū)）、維多利亞州、南澳大利亞州和塔斯馬尼亞州的電網(wǎng)構(gòu)成，各州電網(wǎng)通過州際輸電線路連接，統(tǒng)稱為澳大利亞國家電力市場（NEM）。高壓輸電網(wǎng)絡將各州大型發(fā)電機組的電力直接傳輸?shù)酱笮凸I(yè)用戶，同時連通分布于各州的13個中低壓配電網(wǎng)絡，將電力傳輸?shù)焦ど虡I(yè)以及家庭超過1千萬個用電端客戶。澳大利亞國家電網(wǎng)跨越總長度約5000千米，是世界上最長的電網(wǎng)之一。
澳大利亞地廣人稀，人口主要分布在東南沿海地區(qū)，廣大內(nèi)陸地區(qū)人口較少，發(fā)電機組和用電中心的地理位置相對分散，因此，澳大利亞輸電網(wǎng)絡具有輸送距離遠、形狀細長及密度較低的物理特征。同時，由于澳大利亞中部內(nèi)陸偏遠地區(qū)的用戶數(shù)量較少，其電網(wǎng)設施的規(guī)模和容量也相應較小。
澳大利亞煤炭資源豐富，燃煤電站是其主要的電力來源?，F(xiàn)有的大型發(fā)電項目270多個，總裝機約為55.8吉瓦。其中燃煤電站裝機容量為23吉瓦，占41.3%；燃氣電站裝機容量為12.4吉瓦，占22.2%；由燃煤和燃氣電站組成的傳統(tǒng)石化能源占國家電力市場總裝機容量的63%以上。由大型水電、風電和光伏電站構(gòu)成的可再生能源項目共計19.3吉瓦，占總裝機容量的34%左右（見圖1）。
近年來部分燃煤電站已接近使用年限，由于維護費用高昂且存在安全隱患，部分業(yè)主選擇關(guān)停這些電站。自2014年以來，澳大利亞國家電力市場已有約4153兆瓦燃煤電站被關(guān)閉，同期新增了約7722兆瓦水電、風電和光伏等大型可再生能源發(fā)電項目（見圖2）。這些數(shù)據(jù)表明，澳大利亞能源市場的電源供應開始從傳統(tǒng)能源逐漸過渡到以可再生能源為代表的新能源技術(shù)。
據(jù)AEMO預測，從2020～2040年，還將有15吉瓦的燃煤電站達到設計壽命并將被關(guān)閉。這些規(guī)劃退役的燃煤電站年發(fā)電量共計約700億千瓦時，占國家電力市場總用電量的1/3。
并網(wǎng)要求
AEMO是管理國家電力市場的核心機構(gòu)，其主要職責包括管理電力市場交易主體的電力調(diào)度與交易、發(fā)電項目注冊與退出、對電力市場的供需進行預測與發(fā)布、管理現(xiàn)貨和輔助服務等市場的運行、確保電力系統(tǒng)的安全性與可靠性等。AEMO運營管理主要重點考慮以下幾個方面要求：
電力系統(tǒng)安全性。電力系統(tǒng)的安全性是指電力系統(tǒng)按照既定的技術(shù)標準，在某些大型發(fā)電機組或者輸電線路等主要系統(tǒng)組成部分失效的情況下，仍然能正常運行并持續(xù)供電的能力。在電網(wǎng)出現(xiàn)臨時故障時，AEMO需采取必要措施確保故障不會對電網(wǎng)基礎設施造成嚴重過載或者損壞。
電力系統(tǒng)可靠性。電力系統(tǒng)的可靠性是指供電系統(tǒng)在扣除電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)的電力損耗后，還能持續(xù)向用戶端提供足夠電力以滿足客戶用電需求，電力的供需達到實時動態(tài)平衡。如果供電量不能滿足用電需求量，兩者之間的差額稱之為電力缺口。國家電力市場的可靠性標準規(guī)定，每個區(qū)域每年的電力缺口不能超過該區(qū)域當年用電量的0.002%。
電力系統(tǒng)維護。在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障導致電力供應不足的情況下，AEMO有權(quán)向尚有儲備功率的機組發(fā)布行政指令，強制其增發(fā)電力來彌補當前的電力缺口。在采取了各種調(diào)度手段后，如果仍然不能滿足某個地區(qū)的用電需求，AEMO有權(quán)向電網(wǎng)公司發(fā)布減載行政指令，關(guān)?；蛘呦抡{(diào)部分客戶負載用電量，使電力系統(tǒng)恢復供需平衡。
并網(wǎng)申請管理。國家電力市場的并網(wǎng)申請流程由AEMO配合當?shù)仉娋W(wǎng)公司聯(lián)合完成。并網(wǎng)技術(shù)審核則統(tǒng)一由AEMO來按照國家電力法規(guī)相關(guān)技術(shù)要求來主導完成。并網(wǎng)申請單位可以直接對接AEMO和項目所在州的電網(wǎng)公司。只要并網(wǎng)點有足夠并網(wǎng)容量（或者通過升級滿足容量要求）以及滿足AEMO的并網(wǎng)技術(shù)標準，申請單位均獲得平等機會完成并網(wǎng)流程獲得并網(wǎng)許可。
突出問題
當前澳大利亞國家電網(wǎng)中大型可再生能源發(fā)電機組以及小型分布式能源增長迅速，形成數(shù)以百萬計的分散并網(wǎng)點。由于適合大型光伏和風電項目所需的風、光資源和土地基本處于偏遠地區(qū)，加之這些地區(qū)電網(wǎng)設施規(guī)模和容量較小，隨著風電和光伏發(fā)電機組大規(guī)模涌現(xiàn)，整個國家電網(wǎng)電力系統(tǒng)的安全性和可靠性受到一定程度的影響。
南澳大利亞州超過50%的發(fā)電量來自以風電和光伏為主的可再生能源機組。由于可再生能源機組發(fā)電具有間歇性，加上極端自然災害天氣突發(fā)，州內(nèi)儲備電源、峰值燃氣機組還有州際輸電等調(diào)度反應不及時，引發(fā)了2016年9月大停電等一系列規(guī)模較大的突發(fā)事件。
大量新增的可再生能源項目導致國家電網(wǎng)電力潮流流向發(fā)生改變，2018年4月，AEMO計算出當年昆州北部、新州西部等區(qū)域的輸電邊際損耗系數(shù)（MLF）減少了10%～22%。另外，由于維州西北部和新州西南部莫雷河流域西部地區(qū)（West Murray）的電網(wǎng)強度較弱，無法接納更多的大型光伏電站并網(wǎng)，AEMO宣布2019年9月開始對該地區(qū)5個大型光伏發(fā)電項目實施了為期數(shù)月且高達50%的長期限電。為了解決West Murray地區(qū)的電網(wǎng)技術(shù)問題，AEMO動用了幾乎所有的技術(shù)和行政資源，導致并網(wǎng)申請流程整體效率大幅下降，并網(wǎng)手續(xù)延期成為了當前國家電力市場的常態(tài)。
這些事件表明澳大利亞國家電網(wǎng)基礎設施及技術(shù)管理、資源水平或多或少制約了可再生能源項目大規(guī)模高速發(fā)展。
需重點關(guān)注的并網(wǎng)技術(shù)因素
輸電阻塞和限電
當電網(wǎng)系統(tǒng)中某處電纜或變壓器等達到其設計極限或者出現(xiàn)故障，導致其無法承載更多電流，就會出現(xiàn)輸電阻塞，造成當?shù)匕l(fā)電機組不能滿功率發(fā)電，機組也就受到了限電。
除了由于突發(fā)性故障引起的短暫限電以外，長期限電主要是因為電網(wǎng)的輸電能力受到電網(wǎng)部件的物理條件限制。為了維護電網(wǎng)安全性和可靠性，電網(wǎng)公司會給電網(wǎng)設施工況設置安全系數(shù)。電網(wǎng)基礎設施在這些物理限制和安全設定下，能承載電力的最大值，稱為輸電容量限制。AEMO和電力公司需把輸送電力控制在允許的輸送容量限制范圍內(nèi)，否則將對電網(wǎng)設施造成損害，甚至導致電網(wǎng)系統(tǒng)局部或大規(guī)模停電。
解決電網(wǎng)擁堵的根本方法是對電網(wǎng)設施（電纜、變壓器以及保護和控制設備等）進行升級擴容，降低電網(wǎng)擁堵發(fā)生的概率，從而降低限電風險。但是對電網(wǎng)升級改造需要大量的資金投入和耗時的行政審批，如果升級改造電網(wǎng)的成本遠超過限電成本的話，從短期來說，對發(fā)電單位限電就成為AEMO不得已而采取的暫時性措施。
電網(wǎng)系統(tǒng)強度
電網(wǎng)系統(tǒng)強度是電力系統(tǒng)的固有特性，是電網(wǎng)在合理的運行條件下衡量電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要參數(shù)之一。當電網(wǎng)出現(xiàn)故障時電壓會突然降低，發(fā)電機組為了恢復正常工況會向電網(wǎng)發(fā)出很高的故障電流。國家電網(wǎng)中某個區(qū)域的電網(wǎng)系統(tǒng)強度通常由該地區(qū)電網(wǎng)可承受故障電流值來判斷。能承受較高故障電流的區(qū)域其電網(wǎng)系統(tǒng)強度較高，反之，其電網(wǎng)系統(tǒng)強度就偏弱。
燃煤、燃氣或水力電站使用渦輪機械帶動同步發(fā)電機組發(fā)電，由于旋轉(zhuǎn)部件的慣性作用，其起停機需要一定的時間，該起停機時間間隔正好讓機組能在電網(wǎng)故障瞬間保持正常運轉(zhuǎn)，為電網(wǎng)正常工況和故障工況切換提供緩沖和支撐作用。這種緩沖和支撐作用稱為電力系統(tǒng)的慣量。以風電和光伏為主的可再生能源發(fā)電機組通常由電力電子技術(shù)為核心的逆變器構(gòu)成，由于缺乏旋轉(zhuǎn)部件帶來的緩沖作用，其對電網(wǎng)瞬時故障不能起到穩(wěn)定性的支持作用。
如果一個區(qū)域電網(wǎng)的同步發(fā)電機組相對較多，該區(qū)域電網(wǎng)往往能承受較高的故障電流，在各種瞬時電網(wǎng)故障情況下也能保持較高的穩(wěn)定性，該區(qū)域的電網(wǎng)強度就會較高。
相反，如果一個區(qū)域并網(wǎng)機組以電力電子逆變器技術(shù)為主，并且距離大型同步發(fā)電機組較遠，那么這個區(qū)域電網(wǎng)的強度就會偏弱。電網(wǎng)強度偏低的區(qū)域會導致電網(wǎng)在正常和故障工況切換情況下電壓波動性偏高，導致區(qū)域內(nèi)逆變器機組停機頻率增加，對區(qū)域電網(wǎng)的安全性和可靠性造成影響。
輸電邊際損耗系數(shù)
在電力輸送過程中，由于輸電線電阻等物理因素會導致電力有所損耗。輸電邊際損耗系數(shù)（Marginal Loss Factor，MLF）反映了電力在電網(wǎng)系統(tǒng)輸送過程中的損耗量。在輸電網(wǎng)絡中，部分主要的區(qū)域中心點被定義為區(qū)域參照點，區(qū)域參照點MLF值默認為1。某個發(fā)電項目的MLF值代表1兆瓦基數(shù)的電力從機組并網(wǎng)點傳輸?shù)絽^(qū)域參照點產(chǎn)生的損耗水平。MLF的取值因電站位置而異，AEMO通過向發(fā)電機組發(fā)出地理位置信號，計算出電站與區(qū)域參照點之間的距離作為計算依據(jù)。機組電力從并網(wǎng)點傳輸?shù)絽^(qū)域參照點的損耗越多，AEMO計算出MLF值越低。相反，傳輸損耗越低，則MLF值較高。
為了便于國家電力市場對電力進行調(diào)度和結(jié)算，并網(wǎng)點的電價等于區(qū)域電價乘以其MLF值。大型可再生能源綠證的計算和認證是以折算MLF值后的發(fā)電量為計算基準。因此，MLF值不但影響可再生能源發(fā)電企業(yè)交易電量的計算，而且還影響其綠證數(shù)量的計算。
每年4月，AEMO會根據(jù)國家電力法規(guī)要求對MLF值進行重新計算發(fā)布，并于當年7月開始執(zhí)行。AEMO會綜合考慮下一財年電力需求和電力調(diào)度規(guī)劃，以及電力輸送路徑和輸送電力損耗等情況，計算得出下一財年的MLF值。由于MLF的計算受到電力輸送路徑、潮流流向等因素影響，如果某個地區(qū)短期內(nèi)新增很多電站，將導致電力輸送路徑和調(diào)度規(guī)劃改變，MLF的計算結(jié)果也將有所變化。
建議及應對措施
積極關(guān)注澳大利亞電網(wǎng)規(guī)劃
2019年以來AEMO和業(yè)界各方進行多輪咨詢后，于2020年7月發(fā)布了《國家電網(wǎng)整合規(guī)劃報告》。AEMO預測未來20年國家電力市場需要新增的各種技術(shù)類型發(fā)電機組規(guī)模，結(jié)合風、光資源分布情況，擬定了各州最有前景的新能源發(fā)展區(qū)域。同時，采用電力系統(tǒng)模型和工程分析方法得出國家電網(wǎng)輸電線路系統(tǒng)升級的需求，為新建機組提供經(jīng)濟有效的市場準入條件，以提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。該報告展現(xiàn)了國家網(wǎng)絡短期、中期和長期最優(yōu)化的發(fā)展規(guī)劃，清晰描繪了國家電力市場未來20年的發(fā)展藍圖。
投資人應重點參考ISP報告短中期電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，結(jié)合AEMO和各州電網(wǎng)公司每年發(fā)布的電網(wǎng)計劃報告，密切注意各州電網(wǎng)升級的發(fā)展動態(tài)，并制定相應的開發(fā)和投資策略。
客觀評估并網(wǎng)風險
澳大利亞可再生能源行業(yè)經(jīng)歷過去幾年的快速擴張，已經(jīng)暴露出部分電網(wǎng)基礎設施落后、并網(wǎng)審批資源不足等問題，優(yōu)質(zhì)并網(wǎng)資源更加緊俏。當前多變的市場環(huán)境對投資人的技術(shù)管理能力要求更高，需要投資人對并網(wǎng)點風險有更加科學和客觀的評估。
從2018年以來，國家電力市場中可再生能源項目的MLF值呈明顯的下降趨勢（見圖3）。AEMO對國家電網(wǎng)整體電網(wǎng)強度在未來20年變化趨勢進行預測，其中昆州東南部的電網(wǎng)強度將在未來5～10年出項明顯下降，到了2030年左右才會隨著電網(wǎng)的升級得到改善。
在項目評估階段，投資人需要對并網(wǎng)點MLF以及電網(wǎng)擁堵和限電風險作出客觀預測。同時需要和AEMO核實是否有額外并網(wǎng)技術(shù)要求，是否需要加裝諧波濾波設備、無功補償設備和同步調(diào)相機等額外設備。如果并網(wǎng)報告指出并網(wǎng)點輸電容量不足或者電網(wǎng)強度較弱，投資人需要對并網(wǎng)關(guān)鍵點進行專項調(diào)研評估，把額外的并網(wǎng)費用納入財務模型中，確保測算結(jié)果能滿足預期收益率。由于財務測算結(jié)果對以上假設參數(shù)非常敏感，投資人對于這些參數(shù)取值判斷需要盡量保守、客觀和謹慎，在實質(zhì)投資前盡可能地排除重大技術(shù)商務風險。
合理加裝輔助設備
由于輸電網(wǎng)絡升級的資本投入很高，而且需要經(jīng)過嚴格的投資審批、環(huán)評和規(guī)劃審批，因此AMEO制定的中短期電網(wǎng)升級需要5～10年才有可能完成。在當前電網(wǎng)設施升級相對滯后的情況下，可以預見大部分新項目并網(wǎng)點將出現(xiàn)或多或少額外并網(wǎng)技術(shù)要求。如果并網(wǎng)點電網(wǎng)強度較弱，并網(wǎng)技術(shù)顧問可以在建模時考慮通過調(diào)整優(yōu)化逆變器技術(shù)參數(shù)來提高并網(wǎng)技術(shù)穩(wěn)定性或者加裝同步調(diào)相器等輔助設施來提高電網(wǎng)強度以滿足并網(wǎng)技術(shù)要求。在當前并網(wǎng)流程緩慢的情況下，在確保測算結(jié)果能滿足預期收益率的前提下，通過主動加裝輔助設施來滿足并網(wǎng)要求，加快并網(wǎng)流程進度，并降低未來受到限電的風險，不失為一種以退為進的策略。
結(jié) 語
澳大利亞國家電力市場經(jīng)過20多年的發(fā)展，擁有健全的電力法規(guī)和監(jiān)管制度，為各參與方提供了自由、公平的市場環(huán)境。隨著澳大利亞國家電力市場現(xiàn)貨電力交易價格以及大型綠證價格在2015~2017年節(jié)節(jié)攀升，澳大利亞可再生能源項目在2017年之后進入了高速增長期。
為了避免新并網(wǎng)機組對國家電網(wǎng)帶來負面沖擊，AEMO對新的并網(wǎng)申請將采用更嚴格規(guī)范的技術(shù)要求和流程管理。愈趨嚴格的并網(wǎng)要求體現(xiàn)出澳大利亞國家電力市場逐漸從相對無序的快速增長期逐步進入規(guī)范的穩(wěn)定增長期。對于投資人來說，一個項目能經(jīng)過嚴格技術(shù)審核，完成并網(wǎng)流程并成功實現(xiàn)全容量發(fā)電，后續(xù)限電等風險也會相應降低。投資人在開發(fā)投資前期應采取科學有效的方法管控并網(wǎng)風險，同時密切關(guān)注各州電網(wǎng)升級的發(fā)展動態(tài)，在國家電力市場的投資做到順勢而為、有的放矢和事半功倍。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2020年11期，作者供職于中國電建集團海外投資有限公司
原標題：澳大利亞可再生能源項目開發(fā)并網(wǎng)風險與應對
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