IEA將風(fēng)電和光伏統(tǒng)稱(chēng)為VariableRenewableEnergy，即VRE。作為風(fēng)電和光伏的統(tǒng)稱(chēng)，VRE很好的概括并體現(xiàn)了風(fēng)電和光伏發(fā)電的特點(diǎn)。而解決VRE的消納問(wèn)題，關(guān)鍵則在于電力系統(tǒng)柔性是否充足。柔性一詞在歐美國(guó)家較為常用，根據(jù)IEA的定義，柔性（Flexibility）是描述一個(gè)電力系統(tǒng)應(yīng)對(duì)可預(yù)期的或者不可預(yù)期的變化的能力，以此保證發(fā)電和用電的平衡。也就是說(shuō)柔性是描述一個(gè)電力系統(tǒng)應(yīng)對(duì)突發(fā)“不平衡事件”的能力，體現(xiàn)為單位時(shí)間內(nèi)向上或向下輸出一定功率的能力。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)荷波動(dòng)或不確定性，以及發(fā)電機(jī)組突然停機(jī)脫網(wǎng)等特殊情況時(shí)，電力系統(tǒng)都需要通過(guò)柔性源加以應(yīng)對(duì)。隨著可再生能源發(fā)電規(guī)模的增加，電力系統(tǒng)的柔性能力顯得愈發(fā)重要。為什么提供柔性能力的是柔性源而不是發(fā)電機(jī)組呢？因?yàn)槿嵝栽床恢皇前l(fā)電機(jī)組，還包括現(xiàn)貨市場(chǎng)（通過(guò)電價(jià)信號(hào)引導(dǎo)負(fù)荷）、需求響應(yīng)（demandresponse）、儲(chǔ)能和區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線（跨區(qū)或者跨國(guó)電力交易）等多種方式，如下圖所示。

 

來(lái)源:Harnessing Variable Renewables:a guide to the balancing challenge

 

北方冬季，火電機(jī)組由于需要承擔(dān)供暖的任務(wù)而不能停機(jī)。因此即使在火電最小出力方式下，依然會(huì)由于負(fù)荷不足而引發(fā)棄光或者大面積棄風(fēng)的問(wèn)題，也就是通常所說(shuō)的“調(diào)峰缺口大”或者“反調(diào)峰壓力大”，這種情況在東北地區(qū)尤為突出。在西北，問(wèn)題稍有不同，由于本地風(fēng)電和光伏的裝機(jī)容量遠(yuǎn)大于本地負(fù)荷，西北地區(qū)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)可再生能源過(guò)發(fā)（Over-Generation）的情況，VRE消納主要寄希望于送出通道的建立。

 

不論哪種情況，隨著VRE穿透率的提高，或者說(shuō)若想進(jìn)一步提高穿透率，單純?cè)黾诱{(diào)峰機(jī)組是不夠的。一方面，近幾年火電機(jī)組的發(fā)電小時(shí)數(shù)已經(jīng)逐年降低，而VRE限電的問(wèn)題并沒(méi)有隨之緩解；另一方面，中國(guó)VRE穿透率的水平遠(yuǎn)不及安裝量的發(fā)展速度。因此，我們必須考慮通過(guò)增加新的手段，進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)柔性。實(shí)際上，政府近年來(lái)已經(jīng)做了很多工作，所有嘗試過(guò)的手段都能在上圖中找到對(duì)應(yīng)項(xiàng)，例如推廣電采暖和電動(dòng)汽車(chē)可以通過(guò)增加新負(fù)荷提高機(jī)組的反調(diào)峰能力，通過(guò)電力交易可以鼓勵(lì)用電、提高VRE的消納。然而事實(shí)卻是我們的努力似乎還不夠，這主要是因?yàn)椴煌拇┩嘎氏滦枰娜嵝栽词遣煌?，即穿透率越高需要的柔性源的成本越高，如下圖所示。很顯然，儲(chǔ)能是靈活性最高的一種柔性源，因此也是實(shí)現(xiàn)高比例可再生能源的必備技術(shù)。

 

來(lái)源：NREL，The Roleof Energy Storage with Renewable Electricity Generation

 

說(shuō)到這里就不得不說(shuō)兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題了，第一是大規(guī)?？稍偕茉搭I(lǐng)域儲(chǔ)能系統(tǒng)的安裝位置和如何應(yīng)用的問(wèn)題，即儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)分散安裝在不同風(fēng)電場(chǎng)（或者光伏電站）還是建設(shè)大型獨(dú)立式調(diào)峰儲(chǔ)能電站，儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用方式是放在電場(chǎng)內(nèi)、在限電時(shí)段進(jìn)行電池充電還是用于系統(tǒng)調(diào)峰、給系統(tǒng)提供柔性支持？

 

舉個(gè)例子，整個(gè)電力系統(tǒng)就是一個(gè)水池，水面的高度代表著電力系統(tǒng)的頻率，有N個(gè)進(jìn)水管和N個(gè)出水管，進(jìn)水管包括大量不可控的可再生能源發(fā)電站、可控的發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)，出水管包括可控的負(fù)荷和不可控的負(fù)荷。對(duì)于所有可控的柔性源（包括儲(chǔ)能）來(lái)說(shuō)，他們的任務(wù)是保證水面的高度控制在50Hz，而不是某個(gè)VRE進(jìn)水管的流速，因此沒(méi)有必要去調(diào)控具體某一個(gè)進(jìn)水管。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，即使儲(chǔ)能分散地安裝在風(fēng)電場(chǎng)或者光伏電站，統(tǒng)一接受調(diào)度指令仍然是最高效的運(yùn)行方式。如若安裝在可再生能源發(fā)電站內(nèi)的儲(chǔ)能系統(tǒng)只是在限電時(shí)進(jìn)行充電，這樣不僅低效，而且限電不是每天都發(fā)生的，還會(huì)降低儲(chǔ)能系統(tǒng)的年收益。所以，從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，我個(gè)人是支持建設(shè)大型調(diào)峰儲(chǔ)能電站的，接受電力系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度或者參加輔助服務(wù)市場(chǎng)是行之有效的運(yùn)行方式。

 

第二是儲(chǔ)能電站的定價(jià)機(jī)制。如果政府鼓勵(lì)各方建設(shè)儲(chǔ)能電站，那么就要解決定價(jià)的問(wèn)題，大概有兩種情況，一是儲(chǔ)能電站作為一種電網(wǎng)調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)設(shè)施，類(lèi)似于抽水蓄能電站；二是通過(guò)電價(jià)或者輔助服務(wù)市場(chǎng)的手段，讓儲(chǔ)能同其他技術(shù)同臺(tái)競(jìng)技。前者需要通過(guò)固定的充放電電價(jià)讓儲(chǔ)能電站的投資回報(bào)得以保證，比如說(shuō)可以參考抽水蓄能的兩部制電價(jià)，政府要明確投資的主體、要明確電價(jià)機(jī)制保證儲(chǔ)能電站的投資回報(bào)；后者首先要通過(guò)行政手段確立本地的可再生能源發(fā)展目標(biāo)，通過(guò)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)明確調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)等應(yīng)用的價(jià)值、價(jià)格，這一點(diǎn)已經(jīng)在東北電力輔助服務(wù)市場(chǎng)得到了驗(yàn)證。相信當(dāng)調(diào)峰的價(jià)格能讓儲(chǔ)能電站的收益大于成本時(shí)，儲(chǔ)能電站的需求必然隨之增加?？傊?，我們不能只要求建設(shè)儲(chǔ)能，更要引導(dǎo)好如何應(yīng)用儲(chǔ)能，考慮好如何讓儲(chǔ)能得到合理的收益。

 

結(jié)語(yǔ)

 

筆者從事儲(chǔ)能行業(yè)多年，一直在思考幾個(gè)問(wèn)題，在這里跟大家分享一下：

 

第一，儲(chǔ)能到底有多貴？提高清潔能源在能源消耗總量中的占比是發(fā)展新能源的根本目標(biāo)，若要提高這一比例，不僅應(yīng)當(dāng)著力提高新能源的裝機(jī)容量，更應(yīng)該重視新能源穿透率的提高。跨區(qū)電力交易、通過(guò)電價(jià)信號(hào)引導(dǎo)負(fù)荷促進(jìn)可再生能源消納等都是解決可再生能源限電問(wèn)題的經(jīng)濟(jì)有效的手段。但是在此基礎(chǔ)上，若要進(jìn)一步提高VRE穿透率，勢(shì)必需要更多的柔性源，儲(chǔ)能正是其中一種行之有效的柔性源。提及儲(chǔ)能，通常首先會(huì)被冠以“很貴”的帽子。然而貴賤是相對(duì)的，一個(gè)地區(qū)的穿透率在何種水平下需要配置儲(chǔ)能是各種柔性源競(jìng)爭(zhēng)之后的結(jié)果。目前儲(chǔ)能在可再生能源領(lǐng)域的應(yīng)用普遍存在一個(gè)矛盾狀況，即一方面棄風(fēng)棄光大量存在，另一方面現(xiàn)有的儲(chǔ)能和可再生能源結(jié)合項(xiàng)目又都“算不過(guò)經(jīng)濟(jì)賬”，浪費(fèi)了各方大量的人力財(cái)力。對(duì)此，筆者認(rèn)為，為推動(dòng)儲(chǔ)能等柔性源的應(yīng)用需要政府給予合理的政策引導(dǎo)，制定可再生能源穿透率的發(fā)展計(jì)劃、推動(dòng)配額制的出臺(tái)等都是可以嘗試的手段。在政策制度和市場(chǎng)環(huán)境基礎(chǔ)上，應(yīng)用何種技術(shù)就可以由具體應(yīng)用場(chǎng)景的需求和該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性直接決定。

 

第二，確立儲(chǔ)能應(yīng)用模式是討論儲(chǔ)能商業(yè)模式和投資回報(bào)的前提，那么儲(chǔ)能如何使用才能最有效地消納可再生能源？對(duì)此，筆者認(rèn)為，更多的可再生能源上網(wǎng)意味著會(huì)減少或替代傳統(tǒng)燃煤機(jī)組，那么在目前的成本和穿透率下，儲(chǔ)能和可再生能源發(fā)電若要聯(lián)合應(yīng)用，首先選擇替代的傳統(tǒng)燃煤機(jī)組就應(yīng)該是尖峰機(jī)組。傳統(tǒng)燃煤機(jī)組不管做熱備用或者尖峰機(jī)組都要工作在部分負(fù)荷輸出的狀態(tài)下，最小運(yùn)行方式一般在額定出力的50%-60%之間，也就是要占40%-50%的負(fù)荷。而儲(chǔ)能做熱備用或者備用尖峰機(jī)組時(shí)，不僅可以在線不放電，而且在系統(tǒng)需要向下的出力時(shí)還可以充電。對(duì)比燃煤機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)用作尖峰機(jī)組，尖峰機(jī)組平時(shí)出力在50%-100%之間，負(fù)荷尖峰時(shí)滿(mǎn)負(fù)荷出力；而儲(chǔ)能系統(tǒng)平時(shí)不出力，只有在負(fù)荷尖峰時(shí)滿(mǎn)負(fù)荷放電。對(duì)于相同容量的儲(chǔ)能和燃煤機(jī)組來(lái)說(shuō)，前者的出力范圍是后者的將近4倍。

因此，若要提高儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性，如何應(yīng)用儲(chǔ)能以發(fā)揮其對(duì)電力系統(tǒng)的最大價(jià)值就顯得尤為重要。在現(xiàn)實(shí)工作中，對(duì)于可再生能源領(lǐng)域的儲(chǔ)能應(yīng)用，我們研究的關(guān)注點(diǎn)過(guò)多的放在了存儲(chǔ)棄風(fēng)棄光方面，相對(duì)上述應(yīng)用，該應(yīng)用的價(jià)值很明顯會(huì)低很多。借上述對(duì)比分析，筆者主要表達(dá)兩個(gè)觀點(diǎn)，一是相關(guān)機(jī)構(gòu)在規(guī)劃儲(chǔ)能項(xiàng)目之前首先需要明確儲(chǔ)能的應(yīng)用價(jià)值，否則只能在錯(cuò)誤的道路上越走越遠(yuǎn)；二是雖然近幾年電池的價(jià)格已經(jīng)大幅下降，但是從“很貴”到單靠削峰填谷就能賺錢(qián)不會(huì)是一蹴而就的，儲(chǔ)能行業(yè)將會(huì)是一個(gè)逐步發(fā)展的過(guò)程，隨著成本的降低會(huì)有越來(lái)越多的應(yīng)用走向商業(yè)化，相關(guān)商業(yè)化應(yīng)用場(chǎng)景和模式還是需要我們認(rèn)真挖掘。

 

第三，這些年儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)內(nèi)一直是價(jià)格接受者，如何量化儲(chǔ)能價(jià)值的問(wèn)題一直沒(méi)有得以解決。從過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，固有機(jī)制和結(jié)算方式不利于讓儲(chǔ)能融入到電力系統(tǒng)內(nèi)。以大型調(diào)峰儲(chǔ)能電站為例，它不僅可以實(shí)現(xiàn)削峰填谷、促進(jìn)新能源消納，而且對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)，也會(huì)在線路投資、提高其他火電機(jī)組效率等方面創(chuàng)造價(jià)值。而峰谷電價(jià)并不能全面衡量和反映其真實(shí)價(jià)值。相對(duì)于歐美國(guó)家，我國(guó)在這方面的工作相對(duì)滯后，希望未來(lái)全行業(yè)加強(qiáng)合作，只有能夠清晰地認(rèn)識(shí)到儲(chǔ)能的價(jià)值，才可能制定出合理的定價(jià)機(jī)制。