澳大利亞擁有世界一流的風、光資源，對於可再生能源項目開發投資具有得天獨厚的優勢。加上澳大利亞多年來穩定的政商環境，其可再生能源投資市場一直備受世界各國電力投資企業的青睞。當前澳大利亞國家電力市場正處於由傳統能源向清潔能源轉型期，澳大利亞能源市場運營機構（AEMO）預測未來20年將有15吉瓦大型燃煤電站因機組老化退出國家電力市場，同期需要新增約26吉瓦大型風電或光伏項目來滿足未來電力需求。AEMO在各州規劃了可再生能源發展區，並制定了短、中、長期電網升級規劃，以支持可再生能源行業的可持續發展。在新冠疫情大流行的背景下，可再生能源行業將成為澳大利亞重振經濟、刺激就業的主要驅動力之一，其投資市場發展前景非常樂觀。
儘管近年來澳大利亞可再生能源項目裝機容量增速較快，但國家電網升級改造速度相對滯後，引發了例如併網申請期大幅度延期、併網技術要求提高等與併網相關的開發風險。在評估投資項目的過程中，投資人除了要開展對項目的發電技術、土地環評、規劃審批等常規的盡職調查以外，尤其要把併網風險作為首當其衝的風險要素來評估。
（來源：中國電力企業管理 ID：zgdlqygl 作者：何時有 袁偉鑫）
澳大利亞國家電網概況
基本特徵
澳大利亞國家電力市場的電網系統由昆士蘭州、新南威爾斯州（包含首都領地坎培拉地區）、維多利亞州、南澳大利亞州和塔斯馬尼亞州的電網構成，各州電網通過州際輸電線路連接，統稱為澳大利亞國家電力市場（NEM）。高壓輸電網絡將各州大型發電機組的電力直接傳輸到大型工業用戶，同時連通分布於各州的13個中低壓配電網絡，將電力傳輸到工商業以及家庭超過1千萬個用電端客戶。澳大利亞國家電網跨越總長度約5000千米，是世界上最長的電網之一。
澳大利亞地廣人稀，人口主要分布在東南沿海地區，廣大內陸地區人口較少，發電機組和用電中心的地理位置相對分散，因此，澳大利亞輸電網絡具有輸送距離遠、形狀細長及密度較低的物理特徵。同時，由於澳大利亞中部內陸偏遠地區的用戶數量較少，其電網設施的規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。現有的大型發電項目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，佔41.3%；燃氣電站裝機容量為12.4吉瓦，佔22.2%；由燃煤和燃氣電站組成的傳統石化能源佔國家電力市場總裝機容量的63%以上。由大型水電、風電和光伏電站構成的可再生能源項目共計19.3吉瓦，佔總裝機容量的34%左右（見圖1）。
近年來部分燃煤電站已接近使用年限，由於維護費用高昂且存在安全隱患，部分業主選擇關停這些電站。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電項目（見圖2）。這些數據表明，澳大利亞能源市場的電源供應開始從傳統能源逐漸過渡到以可再生能源為代表的新能源技術。
據AEMO預測，從2020～2040年，還將有15吉瓦的燃煤電站達到設計壽命並將被關閉。這些規劃退役的燃煤電站年發電量共計約700億千瓦時，佔國家電力市場總用電量的1/3。
併網要求
AEMO是管理國家電力市場的核心機構，其主要職責包括管理電力市場交易主體的電力調度與交易、發電項目註冊與退出、對電力市場的供需進行預測與發布、管理現貨和輔助服務等市場的運行、確保電力系統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：
電力系統安全性。電力系統的安全性是指電力系統按照既定的技術標準，在某些大型發電機組或者輸電線路等主要系統組成部分失效的情況下，仍然能正常運行並持續供電的能力。在電網出現臨時故障時，AEMO需採取必要措施確保故障不會對電網基礎設施造成嚴重過載或者損壞。
電力系統可靠性。電力系統的可靠性是指供電系統在扣除電網各個環節的電力損耗後，還能持續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定，每個區域每年的電力缺口不能超過該區域當年用電量的0.002%。
電力系統維護。在電力系統出現故障導致電力供應不足的情況下，AEMO有權向尚有儲備功率的機組發布行政指令，強制其增發電力來彌補當前的電力缺口。在採取了各種調度手段後，如果仍然不能滿足某個地區的用電需求，AEMO有權向電網公司發布減載行政指令，關停或者下調部分客戶負載用電量，使電力系統恢復供需平衡。
併網申請管理。國家電力市場的併網申請流程由AEMO配合當地電網公司聯合完成。併網技術審核則統一由AEMO來按照國家電力法規相關技術要求來主導完成。併網申請單位可以直接對接AEMO和項目所在州的電網公司。只要併網點有足夠併網容量（或者通過升級滿足容量要求）以及滿足AEMO的併網技術標準，申請單位均獲得平等機會完成併網流程獲得併網許可。
突出問題
當前澳大利亞國家電網中大型可再生能源發電機組以及小型分布式能源增長迅速，形成數以百萬計的分散併網點。由於適合大型光伏和風電項目所需的風、光資源和土地基本處於偏遠地區，加之這些地區電網設施規模和容量較小，隨著風電和光伏發電機組大規模湧現，整個國家電網電力系統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%的發電量來自以風電和光伏為主的可再生能源機組。由於可再生能源機組發電具有間歇性，加上極端自然災害天氣突發，州內儲備電源、峰值燃氣機組還有州際輸電等調度反應不及時，引發了2016年9月大停電等一系列規模較大的突發事件。
大量新增的可再生能源項目導致國家電網電力潮流流向發生改變，2018年4月，AEMO計算出當年昆州北部、新州西部等區域的輸電邊際損耗係數（MLF）減少了10%～22%。另外，由於維州西北部和新州西南部莫雷河流域西部地區（West Murray）的電網強度較弱，無法接納更多的大型光伏電站併網，AEMO宣布2019年9月開始對該地區5個大型光伏發電項目實施了為期數月且高達50%的長期限電。為了解決West Murray地區的電網技術問題，AEMO動用了幾乎所有的技術和行政資源，導致併網申請流程整體效率大幅下降，併網手續延期成為了當前國家電力市場的常態。
這些事件表明澳大利亞國家電網基礎設施及技術管理、資源水平或多或少制約了可再生能源項目大規模高速發展。
需重點關注的併網技術因素
輸電阻塞和限電
當電網系統中某處電纜或變壓器等達到其設計極限或者出現故障，導致其無法承載更多電流，就會出現輸電阻塞，造成當地發電機組不能滿功率發電，機組也就受到了限電。
除了由於突發性故障引起的短暫限電以外，長期限電主要是因為電網的輸電能力受到電網部件的物理條件限制。為了維護電網安全性和可靠性，電網公司會給電網設施工況設置安全係數。電網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範圍內，否則將對電網設施造成損害，甚至導致電網系統局部或大規模停電。
解決電網擁堵的根本方法是對電網設施（電纜、變壓器以及保護和控制設備等）進行升級擴容，降低電網擁堵發生的概率，從而降低限電風險。但是對電網升級改造需要大量的資金投入和耗時的行政審批，如果升級改造電網的成本遠超過限電成本的話，從短期來說，對發電單位限電就成為AEMO不得已而採取的暫時性措施。
電網系統強度
電網系統強度是電力系統的固有特性，是電網在合理的運行條件下衡量電力系統穩定性的重要參數之一。當電網出現故障時電壓會突然降低，發電機組為了恢復正常工況會向電網發出很高的故障電流。國家電網中某個區域的電網系統強度通常由該地區電網可承受故障電流值來判斷。能承受較高故障電流的區域其電網系統強度較高，反之，其電網系統強度就偏弱。
燃煤、燃氣或水力電站使用渦輪機械帶動同步發電機組發電，由於旋轉部件的慣性作用，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故障瞬間保持正常運轉，為電網正常工況和故障工況切換提供緩衝和支撐作用。這種緩衝和支撐作用稱為電力系統的慣量。以風電和光伏為主的可再生能源發電機組通常由電力電子技術為核心的逆變器構成，由於缺乏旋轉部件帶來的緩衝作用，其對電網瞬時故障不能起到穩定性的支持作用。
如果一個區域電網的同步發電機組相對較多，該區域電網往往能承受較高的故障電流，在各種瞬時電網故障情況下也能保持較高的穩定性，該區域的電網強度就會較高。
相反，如果一個區域併網機組以電力電子逆變器技術為主，並且距離大型同步發電機組較遠，那麼這個區域電網的強度就會偏弱。電網強度偏低的區域會導致電網在正常和故障工況切換情況下電壓波動性偏高，導致區域內逆變器機組停機頻率增加，對區域電網的安全性和可靠性造成影響。
輸電邊際損耗係數
在電力輸送過程中，由於輸電線電阻等物理因素會導致電力有所損耗。輸電邊際損耗係數（Marginal Loss Factor，MLF）反映了電力在電網系統輸送過程中的損耗量。在輸電網絡中，部分主要的區域中心點被定義為區域參照點，區域參照點MLF值默認為1。某個發電項目的MLF值代表1兆瓦基數的電力從機組併網點傳輸到區域參照點產生的損耗水平。MLF的取值因電站位置而異，AEMO通過向發電機組發出地理位置信號，計算出電站與區域參照點之間的距離作為計算依據。機組電力從併網點傳輸到區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。
為了便於國家電力市場對電力進行調度和結算，併網點的電價等於區域電價乘以其MLF值。大型可再生能源綠證的計算和認證是以折算MLF值後的發電量為計算基準。因此，MLF值不但影響可再生能源發電企業交易電量的計算，而且還影響其綠證數量的計算。
每年4月，AEMO會根據國家電力法規要求對MLF值進行重新計算發布，並於當年7月開始執行。AEMO會綜合考慮下一財年電力需求和電力調度規劃，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。由於MLF的計算受到電力輸送路徑、潮流流向等因素影響，如果某個地區短期內新增很多電站，將導致電力輸送路徑和調度規劃改變，MLF的計算結果也將有所變化。
建議及應對措施
積極關注澳大利亞電網規劃
2019年以來AEMO和業界各方進行多輪諮詢後，於2020年7月發布了《國家電網整合規劃報告》。AEMO預測未來20年國家電力市場需要新增的各種技術類型發電機組規模，結合風、光資源分布情況，擬定了各州最有前景的新能源發展區域。同時，採用電力系統模型和工程分析方法得出國家電網輸電線路系統升級的需求，為新建機組提供經濟有效的市場準入條件，以提高電力系統的安全性和可靠性。該報告展現了國家網絡短期、中期和長期最優化的發展規劃，清晰描繪了國家電力市場未來20年的發展藍圖。
投資人應重點參考ISP報告短中期電網發展規劃，結合AEMO和各州電網公司每年發布的電網計劃報告，密切注意各州電網升級的發展動態，並制定相應的開發和投資策略。
客觀評估併網風險
澳大利亞可再生能源行業經歷過去幾年的快速擴張，已經暴露出部分電網基礎設施落後、併網審批資源不足等問題，優質併網資源更加緊俏。當前多變的市場環境對投資人的技術管理能力要求更高，需要投資人對併網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對國家電網整體電網強度在未來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的升級得到改善。
在項目評估階段，投資人需要對併網點MLF以及電網擁堵和限電風險作出客觀預測。同時需要和AEMO核實是否有額外併網技術要求，是否需要加裝諧波濾波設備、無功補償設備和同步調相機等額外設備。如果併網報告指出併網點輸電容量不足或者電網強度較弱，投資人需要對併網關鍵點進行專項調研評估，把額外的併網費用納入財務模型中，確保測算結果能滿足預期收益率。由於財務測算結果對以上假設參數非常敏感，投資人對於這些參數取值判斷需要儘量保守、客觀和謹慎，在實質投資前儘可能地排除重大技術商務風險。
合理加裝輔助設備
由於輸電網絡升級的資本投入很高，而且需要經過嚴格的投資審批、環評和規劃審批，因此AMEO制定的中短期電網升級需要5～10年才有可能完成。在當前電網設施升級相對滯後的情況下，可以預見大部分新項目併網點將出現或多或少額外併網技術要求。如果併網點電網強度較弱，併網技術顧問可以在建模時考慮通過調整優化逆變器技術參數來提高併網技術穩定性或者加裝同步調相器等輔助設施來提高電網強度以滿足併網技術要求。在當前併網流程緩慢的情況下，在確保測算結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併網要求，加快併網流程進度，並降低未來受到限電的風險，不失為一種以退為進的策略。
結 語
澳大利亞國家電力市場經過20多年的發展，擁有健全的電力法規和監管制度，為各參與方提供了自由、公平的市場環境。隨著澳大利亞國家電力市場現貨電力交易價格以及大型綠證價格在2015~2017年節節攀升，澳大利亞可再生能源項目在2017年之後進入了高速增長期。
為了避免新併網機組對國家電網帶來負面衝擊，AEMO對新的併網申請將採用更嚴格規範的技術要求和流程管理。愈趨嚴格的併網要求體現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範的穩定增長期。對於投資人來說，一個項目能經過嚴格技術審核，完成併網流程並成功實現全容量發電，後續限電等風險也會相應降低。投資人在開發投資前期應採取科學有效的方法管控併網風險，同時密切關注各州電網升級的發展動態，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。
本文刊載於《中國電力企業管理》2020年11期，作者供職於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併網風險與應對