光伏風(fēng)電真的遭遇并網(wǎng)瓶頸了嗎？

太陽(yáng)能光伏在持續增長(cháng)過(guò)程中將遭遇瓶頸。簡(jiǎn)而言之，研究者們認為波動(dòng)的可再生能源會(huì )壓低批發(fā)電價(jià)，由此限制了他們自己的經(jīng)濟價(jià)值。這種顧慮也曾被媒體多次報道(包括?？怂姑襟w，綠色技術(shù)媒體，還有金融時(shí)報等)，給行業(yè)觀(guān)察者們留下了一個(gè)可再生能源前景不明朗的印象。

這些顧慮是否合理，對電網(wǎng)和電力市場(chǎng)的假設是否成立?

這種基于靜態(tài)電網(wǎng)和市場(chǎng)機制不變假設的批評將打擊創(chuàng )新的積極性。但是，對低成本、清潔可靠的未來(lái)能源體系的整體評價(jià)，需要基于對各種波動(dòng)的可再生能源、市場(chǎng)效率的提升，以及可靈活順暢整合資源的新技術(shù)等因素進(jìn)行綜合考量。

批發(fā)電價(jià)的下降是個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題，但對于抑制可再生能源經(jīng)濟價(jià)值的說(shuō)法則忽略了電網(wǎng)的供給側變革、需求側資源以及不斷改善的市場(chǎng)機制產(chǎn)生的糾正作用。巴黎氣候大會(huì )即將召開(kāi)，認清這一點(diǎn)對于指導和探尋低碳清潔能源未來(lái)發(fā)展道路具有重要意義。

如何理解“難題”?

有越來(lái)越多的人顧慮，波動(dòng)的可再生能源，例如美國電網(wǎng)中的風(fēng)能和太陽(yáng)能，將可能遭遇發(fā)展瓶頸。這種理論認為，大量波動(dòng)的可再生能源在一天中的某些時(shí)間點(diǎn)集中供電將會(huì )導致供給過(guò)剩。著(zhù)名的“鴨型曲線(xiàn)”就是最好的證明：鴨型曲線(xiàn)源自加州電力系統模型，是指用電負荷減去光伏發(fā)電功率后得到的凈負荷曲線(xiàn)。

批評人士認為，波動(dòng)的可再生能源(尤其是光伏)的技術(shù)屬性使光伏每日的發(fā)電高峰和人們的用電負荷高峰不一致，這對所有類(lèi)型的發(fā)電都會(huì )造成經(jīng)濟性影響，包括可再生能源自身。在資源豐富時(shí)，可再生能源會(huì )輸出大量電能，替代高邊際成本的資源(如煤氣火力發(fā)電)產(chǎn)生的電能。鑒于電價(jià)一般是基于市場(chǎng)公認的最高邊際成本而定，可再生能源產(chǎn)生的多余電力將拉低市場(chǎng)電價(jià)。

這種“優(yōu)先次序效應”通常會(huì )使化石燃料發(fā)電收益減少，這一效應在歐洲的影響尤其明顯。在太陽(yáng)能發(fā)電的高峰時(shí)期，高成本火力發(fā)電廠(chǎng)曾經(jīng)可獲得很高的利潤。然而，光伏使能源價(jià)格大跌，也使得10家歐洲最大的電力公司掉一半的市值。與此同時(shí)，優(yōu)先次序效應使波動(dòng)的可再生能源在擴大入網(wǎng)的同時(shí)利潤也在逐步下降。一種常見(jiàn)結論是，隨著(zhù)應用率的提高和采購價(jià)的降低，波動(dòng)的可再生能源最終將在發(fā)電系統中越來(lái)越被邊緣化。

加快可再生能源應用的三大因素

如果把波動(dòng)的可再生能源的發(fā)展研究過(guò)程比作一個(gè)微觀(guān)經(jīng)濟學(xué)思維實(shí)驗，那么提出上述理論的分析者只看到了它的前半部分。他們假設的這些“難題”成立的基礎是供給和需求定律，但電力供給和需求中很多深層次問(wèn)題是被忽略的，人們過(guò)分關(guān)注于“難題”本身。

具體來(lái)看:

一、供給側的改變是全局性的

很多這類(lèi)的思維實(shí)驗只是考慮到新增一種電力供應源(通常是光伏)的情況，而忽略了同時(shí)發(fā)生在供給側的資源變化。事實(shí)上，太陽(yáng)能光伏，風(fēng)能，和天然氣都是同時(shí)并網(wǎng)進(jìn)入供給側成為發(fā)電資源的。在這三種能源中，前兩種經(jīng)常起到補充作用，而第三種是可調度的。于是，幾種電力供應源綜合應用，就能很大程度上解決“鴨型曲線(xiàn)”所描述的問(wèn)題。

與此同時(shí)，不盈利資產(chǎn)退出市場(chǎng)也可抵消批發(fā)電價(jià)的上浮。比如，高污染的舊發(fā)電廠(chǎng)，即使發(fā)電成本低，但也會(huì )隨著(zhù)發(fā)電系統和資源升級以及其他固定開(kāi)銷(xiāo)侵蝕利潤而造成成本上漲，而逐步退出市場(chǎng)。由此產(chǎn)生的供應不足將使邊際供給曲線(xiàn)總量收縮，為可再生能源和其他化石能源發(fā)電獲得高電價(jià)和高利潤創(chuàng )造了可能性。當然，需求同時(shí)下降的情況除外，這與工業(yè)世界中的定律是一致的。

二、需求將變得更靈活

秉持“可再生能源的波動(dòng)性性將限制其增長(cháng)”這種觀(guān)點(diǎn)的分析者，通常都假設批發(fā)市場(chǎng)完全有效，零售市場(chǎng)不變且需求固定。但這種思路不全面，也不對稱(chēng)，忽視了人們對需求側的管理能力正在不斷提高這個(gè)事實(shí)。例如，人們正在支持并響應電力的分時(shí)定價(jià)項目，這種項目正在擴大推廣范圍。像電熱水器、電動(dòng)車(chē)這種設備的電力需求時(shí)間本就靈活，不會(huì )對供電服務(wù)造成壓力。此外，新的商業(yè)模式(從電力公司到第三方機構)都在積極提供無(wú)縫解決方案，以潤物無(wú)聲、方便快捷、無(wú)需客戶(hù)參與任何交易的方式，驅動(dòng)電力需求進(jìn)一步靈活化。

這些因素都將改善需求側的靈活性，這種靈活性本身就是一種重要且成本低的資源，能夠觸發(fā)對高效市場(chǎng)價(jià)格變動(dòng)的最自然反應，使消費者們使用并獲益于風(fēng)能和太陽(yáng)能產(chǎn)生的價(jià)格更低的電能。換言之，鑒于可再生能源在一天內某些時(shí)段降低了能源價(jià)格，需求側的靈活度使用戶(hù)將用電需求調整到這些(低價(jià)格)時(shí)段，間接推動(dòng)了其他(高峰)時(shí)間的電價(jià)下降，又會(huì )推動(dòng)可再生能源高產(chǎn)出時(shí)段的電價(jià)再回升。

三、儲能使可再生能源可調度

多樣化的電力供給和靈活的電力需求將極大緩解人們對可再生能源并網(wǎng)的顧慮，但某種程度上問(wèn)題依然存在。不斷下降的電池價(jià)格和電池提供的價(jià)值種類(lèi)，意味著(zhù)剩下的波動(dòng)性問(wèn)題有可能得到解決，且成本只是逐步微升。在零售市場(chǎng)，這將推動(dòng)分布式發(fā)電的自我平衡(正如我們在德國、澳大利亞看到的，這也將影響美國的電力商業(yè)模式)。在批發(fā)市場(chǎng)，隨著(zhù)多種能源開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)，高電價(jià)時(shí)段將激勵開(kāi)發(fā)者將目光投向儲能?，F在儲能已被視為高峰發(fā)電機組的替代方案，為支援高峰時(shí)段供電而安裝的電池也能有助于調整可再生能源電價(jià)的經(jīng)濟效益。

儲能已經(jīng)成為(通過(guò)熔鹽)太陽(yáng)能光熱發(fā)電的成熟配套方案，并正在成為太陽(yáng)能光伏發(fā)電的配套方案。例如，在近期智利舉辦的無(wú)補貼電力拍賣(mài)會(huì )上，全部可再生能源的贏(yíng)標中不僅有白天電價(jià)低至65美金/兆瓦小時(shí)的太陽(yáng)能，還有夜間通過(guò)熱或者電儲能提供的太陽(yáng)能，價(jià)格僅為97美金/兆瓦小時(shí)。儲能使波動(dòng)的可再生能源具可調度性，而可調度的再生能源解決了波動(dòng)性對電網(wǎng)調度的挑戰。為確定這個(gè)結論，我們近期的研究證明，安裝在電表后端的分布式儲能系統可提供十三項基本電力服務(wù)項目，這能夠提升電池成本效益，雖然未必是實(shí)現電網(wǎng)靈活度的最佳辦法。類(lèi)似的論證也指出，傳統發(fā)電模式所帶來(lái)的問(wèn)題可以通過(guò)一系列其他的選擇得到解決。

要以全局思維啟發(fā)低成本解決方案

“可再生能源將限制自身應用”的理論完全沒(méi)有考慮到上述因素——更重要的是，這種論證是片面基于一種漸進(jìn)式思維，假設電網(wǎng)和市場(chǎng)是固定不變的，變量只有一個(gè)(比如：光伏或風(fēng)能的市場(chǎng)份額)。一個(gè)更全面、綜合和準確的分析方法，是從終極目標出發(fā)(可靠，靈活，最低成本的能源服務(wù))推動(dòng)全局性設計并全力以赴去實(shí)現。

在這一觀(guān)點(diǎn)的指導下，已經(jīng)飽受非議的可再生能源——包括其波動(dòng)性輸出和幾乎為零的邊際成本等特點(diǎn)，都將被納入全局規劃的考量范圍，這種規劃方式將使市場(chǎng)投資更有效率?；诠┙o的多樣性，需求的靈活性，以及儲能等新技術(shù)因素，即便是在當前電網(wǎng)模式和市場(chǎng)結構下，波動(dòng)的可再生能源的發(fā)展都不太可能面臨實(shí)質(zhì)性瓶頸。

市場(chǎng)并非“神圣”不可變：即便可再生能源在應用過(guò)程中面臨應用的限制，我們也有各種理由堅定的推動(dòng)市場(chǎng)變革。電力批發(fā)市場(chǎng)形成于上世紀火力發(fā)電廠(chǎng)彼此競爭的時(shí)期，是歷史的偶然性產(chǎn)物?，F代市場(chǎng)設計，兼顧實(shí)際情況和21世紀電網(wǎng)中不斷變化的資源組合，才能持續激勵各種低成本資源的進(jìn)一步融合，這方面德國已經(jīng)走在前列。特別是能源市場(chǎng)融合了安裝在電表后端的分布式能源以及靈活的電力負荷，正如已經(jīng)在加州和紐約州實(shí)現的那樣，這將帶來(lái)新的服務(wù)功能和對電網(wǎng)更精準的調控。

別過(guò)分強調并網(wǎng)成本：不斷變化的供給、靈活的需求、儲能以及升級的市場(chǎng)都將能夠消除對電網(wǎng)中不斷增加的可再生能源的限制。在另外一篇文章中，我們將重點(diǎn)說(shuō)明利用同樣的方式如何解決常見(jiàn)顧慮—或誤解—即可再生能源的并網(wǎng)成本。近期一篇被大肆炒作的文章指出，高比例可再生能源一定導致入網(wǎng)成本迅速增加。但實(shí)際上這一結論依據的是一些非常極端的模型假設條件。該文章還(荒唐地)假設火電廠(chǎng)在競爭中的經(jīng)濟損失是更有競爭力的可再生能源帶來(lái)的經(jīng)濟成本。

這些經(jīng)常被專(zhuān)家提到的關(guān)于可再生能源的“難題”，各自分別看來(lái)確實(shí)是“難題”。但當我們將它放在大環(huán)境下綜合考量時(shí)則明顯言過(guò)其實(shí)。它門(mén)確實(shí)是值得思考的好問(wèn)題，促使供給和需求向市場(chǎng)參與者們發(fā)出信號，啟發(fā)人們要選擇多元化的資源，鼓勵需求側的靈活性，向儲能和其他新技術(shù)進(jìn)行投資等等。反對風(fēng)能和光伏的觀(guān)點(diǎn)認為，這些資源將需要更多補貼才能在“鴨型曲線(xiàn)”的時(shí)代下繼續存在。我們的觀(guān)點(diǎn)恰好相反：我們可以充分利用供給多元化，需求靈活化，以及儲能和市場(chǎng)規劃的潛能為所有資源創(chuàng )造一個(gè)公平的發(fā)展環(huán)境，而非固守著(zhù)20世紀電網(wǎng)體系不變。保護舊體系遠不如發(fā)展新體系來(lái)得重要，因為這將激勵企業(yè)家精神和創(chuàng )新活動(dòng)，并使各類(lèi)能源充分地、公平地競爭。