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從電網經濟性的全面視角解決并網“難題”

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2017/10/11     瀏覽次數:    

  有研究者認為,波動的可再生能源會越來越壓低其上網電價,由此限制了自己的經濟價值。這些顧慮是否合理,對電網和電力市場的假設是否成立?我們認為,這種基于靜態電網和市場機制不變假設的批評將打擊創新的積極性。但是,對低成本、清潔可靠的未來能源體系的整體評價,需要基于對各種波動的可再生能源、市場效率的提升,以及可靈活順暢整合資源的新技術等因素進行綜合考量。需要考慮電網的供給側變革、需求側資源以及不斷改善的市場機制產生的糾正作用。

從電網經濟性的全面視角解決并網“難題”

  理解“難題”

  有越來越多的人顧慮,波動的可再生能源,例如電網中的風能和太陽能,將可能遭遇發展瓶頸。這種理論認為,大量波動的可再生能源在一天中的某些時間點集中供電將會導致供給過剩。著名的“鴨型曲線”就是最好的證明:鴨型曲線源自美國加州電力系統模型,是指用電負荷減去光伏發電功率后得到的凈負荷曲線。

  批評人士認為,波動的可再生能源(尤其是光伏)的技術屬性使光伏每日的發電高峰和人們的用電負荷高峰不一致,這對所有類型的發電都會造成經濟性影響,包括可再生能源自身。在資源豐富時,可再生能源會輸出大量電能,替代高邊際成本的資源(如火力發電)產生的電能。鑒于電價一般是基于市場公認的最高邊際成本而定,可再生能源產生的多余電力將拉低市場電價。

  如果把波動的可再生能源的發展研究過程比作一個微觀經濟學思維實驗,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題是被忽略的,人們過分關注于“難題”本身。具體來看,有三個加快可再生能源應用的因素。

  供給側的改變是全局性的

  很多這類的思維實驗只是考慮到新增一種電力供應源(通常是光伏)的情況,而忽略了同時發生在供給側的資源變化。

  事實上,太陽能光伏、風能和天然氣都是同時并網進入供給側成為發電資源的。在這三種能源中,前兩種經常起到補充作用,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”所描述的問題。

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

  需求將變得更靈活

  秉持“可再生能源的波動性將限制其增長”這種觀點的分析者,通常都假設批發市場完全有效,零售市場不變且需求固定。但這種思路不全面,也不對稱,忽視了人們對需求側的管理能力正在不斷提高這個事實。例如,人們正在支持并響應電力的分時定價項目,這種項目正在擴大推廣范圍。像電熱水器、電動車這種設備的電力需求時間本就靈活,不會對供電服務?  造成壓力。此外,新的商業模式(從電力公司到第三方機構)都在積極提供無縫解決方案,以潤物無聲、方便快捷、無需客戶參與任何交易的方式,驅動電力需求進一步靈活化。

  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,能夠觸發對高效市場價格變動的最自然反應,使消費者們使用并獲益于風能和太陽能產生的價格更低的電能。換言之,鑒于可再生能源在一天內某些時段降低了能源價格,需求側的靈活度使用戶將用電需求調整到這些(低價格)時段,間接推動了其他(高峰)時間的電價下降,又會推動可再生能源高產出時段的電價再回升。

  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的顧慮,但某種程度上問題依然存在。不斷下降的電池價格和電池提供的價值種類,意味著剩下的波動性問題有可能得到解決,且成本只是逐步微升。在零售市場,這將推動分布式發電的自我平衡。在批發市場,隨著多種能源開始進入市場,高電價時段將激勵開發者將目光投向儲能。現在儲能已被視為高峰發電機組的替代方案,為支援高峰時段供電而安裝的電池也能有助于調整可再生能源電價的經濟效益。

  儲能已經成為(通過熔鹽)太陽能光熱發電的成熟配套方案,并正在成為太陽能光伏發電的配套方案。例如,在近期智利舉辦的無補貼電力拍賣會上,全部可再生能源的贏標中不僅有白天電價低?  至65美金/兆瓦小時的太陽能,還有夜間通過熱或者電儲能提供的太陽能,價格僅為97美金/兆瓦小時。儲能使波動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性對電網調度的挑戰。為確定這個結論,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項目,這能夠提升電池成本效益,雖然未必是實現電網靈活度的最佳辦法。類似的論證也指出,傳統發電模式所帶來的問題可以通過一系列其他的選擇得到解決。

  可再生能源會持續發展

  這些經常被專家提到的關于可再生能源的“難題”,各自分別看來確實是“難題”。但當我們將它放在大環境下綜合考量時則明顯言過其實。它們確實是值得思考的好問題,促使供給和需求向市場參與者們發出信號,啟發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進行投資等等。反對風能和光伏的觀點認為,這些資源將需要更多補貼才能在“鴨型曲線”的時代下繼續存在。我們的觀點恰好相反:我們可以充分利用供給多元化,需求靈活化,以及儲能和市場規劃的潛能為所有資源創造一個公平的發展環境,而非固守著20世紀電網體系不變。保護舊體系遠不如發展新體系來得重要,因為這將激勵企業家精神和創新活動,并使各類能源充分地、公平地競爭。

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