气候变化和全球变暖日益紧迫，2020年中国政府承诺争取于2060年实现碳中和，将建设以清洁电力为主体的能源系统。一方面，人类面临越来越不稳定的气候;而另一方面，由于可再生能源占比逐步上升，电力系统的不稳定性将是一个技术上和经济上的挑战。然而，安全、稳定、保障供应是中国清洁转型的基本原则，因此必须看到碳中和对中国目前经济系统与能源系统的重大挑战。

绿色电力消纳问题的背景

中国不断尝试碳排放更低的能源转型方案，并在清洁能源领域进行了大量投入。目前非化石能源因其清洁无污染的特征也被称为绿色电力，例如水电、核电、近年来迅速发展的风电光伏，以及比例很小的生物质发电等。但国内大水电资源开发已经基本完成，尚未开发的水电边际成本也会进一步提升，资源禀赋与成本的双重因素限制了水电进一步大规模发展。核电目前占总发电量的5%，但受限于安全和地点布局问题，其发展“天花板”估计在140座，也就是在2025年70座的基础上再翻一倍。

因此，今后绿色电力发展主要指风电光伏发展，而某种意义上说，绿色电力市场主要也与风电光伏相关。近年来中国的可再生能源开发利用产业链日益成熟完善，具有非常好的竞争力。可再生能源的装机容量也在经历了爆发式增长后进入快速提升的阶段。2020年中国风电和光电的总装机容量分别达到了280GW和250GW，合计占中国电力装机总容量的24%以上，但实际风电光伏发电量仅占当年发电总量的9%左右。水电则面临潜能限制和生态环保等多方面的压力。在风电光伏装机容量不断增加的同时，如何利用消纳已经成为可再生能源发展的重要问题。

目前中国可再生能源电力存在供需发展不平衡问题，供给侧通过国家政策以及补贴，基本形成了较为良好的生产结构。但需求侧，中国绿色电力市场仍然处于起步阶段。因此，从可再生能源发电发展至今，消纳问题一直是制约可再生能源发电的一个重要因素。

可再生能源(绿色电力)的消纳能力是指电力系统调用各种资源配合可再生能源运行，在不显著增加系统成本的前提下接纳可再生能源的容量，其影响因素包括产业链(电源侧、电网侧、负荷侧)以及市场和政策等方面。2006年颁布的《可再生能源法》促成了中国光伏和风电的快速发展，全球占比从2006年的3.5%增长到了2015年的33.4%，并在2015年超过了美国和德国成为全球风电光伏排名第一的大国。高速发展的背后是政府补贴政策的支持，高额补贴引爆了风力发电和光伏发电的投资，但却给政府财政资金造成巨大压力，还带来了不断加剧的弃风弃光等问题。之后，可再生能源消纳问题显露了出来。在国家尚未进行调节管控之前，全国弃风弃光等问题非常严重。2015年全国平均弃风率15%、弃光率10%，造成了极大的能源浪费。尽管截至2020年，弃风弃光问题已经得到较好的控制，但如何合理解决可再生能源发电的消纳问题，依然是可再生能源发展的重中之重。

绿色电力消纳面临的问题

从供给侧来讲，绿色电力消纳主要面临三个问题。

首先是成本问题。过去可再生能源电力的高成本是制约发展的重要原因，使它无法与技术成熟且大规模投运的火电竞价上网。然而，近年来可再生能源发电的技术进步以及规模效应带来了成本大幅下降。2010年至今，最具竞争力的两种可再生能源电力——光伏和风电成本分别降低了82%和39%。根据IRENA报告，如果仅仅从发电侧而言，到2021年光伏和陆上风电的成本将可能低于那些竞争力较差的燃煤发电。目前无论从经济还是环境的角度，可再生能源电力都具备了大规模推广的条件。如果可再生能源电力成本持续下降，即使目前成本依然不能与传统火电竞争，碳中和背景下可再生能源大规模替代火电的路径也是可行的。

其次是技术问题。远距离大容量输电能力的不足以及电网调峰能力不足是制约区域新能源消纳的关键问题。中国可再生能源资源分布不均衡，光伏资源主要分布在西北部地区以及部分中部地区例如山西北部、河北北部;陆上风能主要分布在东北和西北地区。而这些地区大部分不属于经济发展迅速且人口密集的区域，因此造成了资源禀赋与电力消费成逆向分布。现实中，那些可再生能源贮藏丰富的省份，也常常是弃光弃风问题较为严重的省份。

西北区域弃风弃光的两个主要原因就是电网调峰能力不足以及远距离传输容量有限。针对远距离输电问题，应有规划地进行特高压电网建设，打破省间电力输送的壁垒，达成跨省份跨地区的电力输送。而应对可再生能源发电调峰能力不足的问题，主要解决方案是在光伏电站和风电站的上网关口增加发电侧储能设施，作为调峰容量使用。另外，可以通过电力市场的建设，将调峰的功能转向用户侧，利用峰谷电价、电动汽车充电站等需求侧措施，完成部分调峰任务。

最后是电网可靠性的问题。从电网可靠性及电网结构来说，大容量的绿色电力尤其是分布式能源的上网，对于地区的电网稳定性是一个巨大的技术和成本考验。光伏和风电的输出不稳定性和一定的不可预测性，在大负荷期间，高比例的不稳定负荷可能造成电网的停电事故甚至电网解裂。2020年美国大选期间，美国加利福尼亚州电力运营商因负荷压力决定采