可再生能源發(fā)電瓶頸有解了？

云賀

“靈活和分散用電”是解決可再生能源發(fā)電及其應(yīng)用弊端的終極方案，并將成為未來(lái)電網(wǎng)變革的大趨勢(shì)。

過(guò)去十年間，在全球碳排放峰值的倒逼作用下，受政策刺激、技術(shù)瓶頸突破和規(guī)模成本優(yōu)勢(shì)等一系列因素的影響，光伏、風(fēng)力等可再生能源來(lái)勢(shì)洶洶，開(kāi)始搶占全球電力市場(chǎng)份額。與此同時(shí)，“太陽(yáng)不會(huì)一直照耀、風(fēng)不會(huì)一直吹”，可再生能源發(fā)電供應(yīng)的不穩(wěn)定性等特征，又使其與傳統(tǒng)的大電網(wǎng)單向輸送系統(tǒng)模式不相適應(yīng)。

不過(guò)，英國(guó)查塔姆學(xué)會(huì)能源、環(huán)境和資源部的兩位研究員安東尼·弗羅加特和丹尼爾·昆根在今年8月發(fā)布的《靈活用電：打破電網(wǎng)平衡格局》一文中提出，“靈活和分散用電”是解決可再生能源發(fā)電及其應(yīng)用弊端的終極方案，并將成為未來(lái)電網(wǎng)變革的大趨勢(shì)。

文章預(yù)測(cè)，一系列可以加強(qiáng)電網(wǎng)系統(tǒng)靈活性和穩(wěn)定性的新技術(shù)和新產(chǎn)品，包括電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能電池、數(shù)字化智能控制、能源需求側(cè)管理體系等，將在未來(lái)幾十年占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)高地。在此過(guò)程中，全球電力市場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)供需融合的趨勢(shì)，即發(fā)電方本身也是用電方，這將重塑未來(lái)能源市場(chǎng)的利益分配格局。

市場(chǎng)“攪局者”

近年來(lái)，全球電力系統(tǒng)經(jīng)歷了一次大變革：太陽(yáng)能、風(fēng)力等可再生能源發(fā)電設(shè)備作為“攪局者”，在全球大部分發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)大規(guī)模鋪設(shè)，打破了傳統(tǒng)電力供應(yīng)市場(chǎng)格局。例如，在2006～2016年這十年間，歐盟光伏和風(fēng)力發(fā)電占總發(fā)電量的比例從2.5%上升至13%。

同時(shí)，受規(guī)模經(jīng)濟(jì)因素的影響，可再生能源的開(kāi)發(fā)利用價(jià)格不斷降低。其中，最突出的就是光伏產(chǎn)業(yè)。目前，全球光伏發(fā)電組件價(jià)格、初始投資成本、度電成本均處于下行通道。其實(shí)，早在2012年，光伏發(fā)電在整個(gè)歐洲市場(chǎng)就已經(jīng)達(dá)到與電網(wǎng)平價(jià)的水平，具備了和化石燃料一爭(zhēng)高下的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。有專家預(yù)測(cè)，未來(lái)光伏發(fā)電的成本將有望以每年8%的速度快速下降。

可是，可再生能源發(fā)電與傳統(tǒng)大電網(wǎng)模式之間的矛盾，也隨之變得越來(lái)越不可調(diào)和。可再生能源雖然有清潔、來(lái)源廣泛等諸多優(yōu)勢(shì)，但往往需要“靠天吃飯”，存在供應(yīng)不穩(wěn)定、來(lái)源分散等劣勢(shì)，這是大電網(wǎng)系統(tǒng)所不能包容的。

例如，在風(fēng)力、光能供應(yīng)高峰時(shí)發(fā)電量大，為減輕大電網(wǎng)負(fù)荷只得棄能;在能源供應(yīng)低谷時(shí)發(fā)電量又不足，難以滿足用電需求。

美國(guó)學(xué)者杰里米·里夫金（Jeremy Rifkin）曾在其代表著作《第三次工業(yè)革命——新經(jīng)濟(jì)模式如何改變世界》中測(cè)算，當(dāng)電網(wǎng)中超過(guò)15%—20%的電力來(lái)自可再生能源時(shí)，電網(wǎng)供電就會(huì)在較大程度上受到天氣影響，在極端情況下甚至可能引發(fā)周期性斷電和限電現(xiàn)象。

在這一 背景下，解決好可再生能源發(fā)電及其應(yīng)用中的弊端，提高能源利用效率、保證能源供應(yīng)穩(wěn)定性，成為可再生能源在全球順利普及推廣的關(guān)鍵。

移動(dòng)式“發(fā)電廠”

“靈活和分散用電”是解決可再生能源弊端的終極方案。查塔姆學(xué)會(huì)的文章認(rèn)為，如何以一種更靈活的方式來(lái)利用可再生能源電力，將是未來(lái)十年間全球電力系統(tǒng)變革的主要方向。

當(dāng)前，在技術(shù)革命引領(lǐng)下出現(xiàn)的一系列新產(chǎn)品——電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能電池、數(shù)字化智能電網(wǎng)控制系統(tǒng)等，為解決上述問(wèn)題提供了新思路。

查塔姆學(xué)會(huì)的兩位研究員將這些可以調(diào)節(jié)電力供需的儲(chǔ)能裝置，稱為“可以提高電網(wǎng)靈活性的助推器”，他們認(rèn)為，這些助推器將成為未來(lái)幾十年能源市場(chǎng)變革的重要推動(dòng)力，并占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)高地，成為人類充分發(fā)掘可再生能源發(fā)電潛力的“救星”。

在此過(guò)程中，全球電力市場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)供需融合的趨勢(shì)，即電力消耗者本身會(huì)成為發(fā)電方，電力市場(chǎng)的利益分配格局將由此重塑。

例如，電動(dòng)汽車就是一個(gè)既可以消納電能又能充當(dāng)調(diào)節(jié)器的典型案例。

當(dāng)前，全球大多數(shù)整車廠都在大力布局電動(dòng)汽車。彭博新能源財(cái)經(jīng)依照各大廠商的產(chǎn)能及市場(chǎng)推廣規(guī)劃進(jìn)行的預(yù)測(cè)顯示，到2040年，電動(dòng)汽車將占全球汽車保有量的1/3。照此計(jì)算，2040年全球電動(dòng)汽車一整年的用電需求達(dá)1400太瓦時(shí)，這個(gè)數(shù)字比2015年全球太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電量的總和還要高出40%。

然而，一般的電動(dòng)汽車約有90%的時(shí)間處于非行駛狀態(tài)。如果在這段時(shí)間內(nèi)，把這些移動(dòng)的用電裝備接入交互式的大電網(wǎng)，并在必要時(shí)為主電網(wǎng)輸回電能，這樣，電動(dòng)汽車就成為了潛在的分布式或移動(dòng)式“發(fā)電廠”，可以用來(lái)調(diào)節(jié)用電峰谷。

市場(chǎng)變革已至

除了電動(dòng)汽車，屋頂太陽(yáng)能電板、家用儲(chǔ)能電池等也能發(fā)揮移動(dòng)式“發(fā)電廠”的作用。但要實(shí)現(xiàn)這一愿景，整個(gè)電力體系就必須變得“更敏感”和“更聰明”。換言之，這些需求終端產(chǎn)品必須具備智能化的大腦，才能在正確的時(shí)間參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)。

這也意味著，未來(lái)的能源市場(chǎng)將出現(xiàn)大批以前沿技術(shù)為代表的“攪局者”，強(qiáng)勢(shì)參與電力市場(chǎng)“分羹”，從而打破現(xiàn)有以大電廠為主體的利益分配格局。如以谷歌為代表、掌握算法技術(shù)的科技企業(yè)，以特斯拉為代表的電動(dòng)汽車制造商等。

在全球范圍內(nèi)，中國(guó)、韓國(guó)等大部分國(guó)家，電力系統(tǒng)架構(gòu)和供需關(guān)系仍然較為傳統(tǒng)：少數(shù)手握大型發(fā)電廠的企業(yè)站在供給側(cè)，消費(fèi)者則處于較為被動(dòng)的位置。不過(guò)，許多經(jīng)合組織國(guó)家的電力市場(chǎng)，如今已經(jīng)出現(xiàn)開(kāi)放化的趨勢(shì)，即消費(fèi)者可以自由選擇電力供應(yīng)商，這改變了過(guò)去較為僵化的市場(chǎng)格局。

對(duì)此，查塔姆學(xué)會(huì)在文章中提醒道，盡管各國(guó)布局可再生能源的步伐不一，未來(lái)影響國(guó)內(nèi)電力供需的因素各異，對(duì)于是否開(kāi)放電力市場(chǎng)也有著基于國(guó)情的具體考慮，但鑒于部分國(guó)家和地區(qū)的電力市場(chǎng)變革已經(jīng)到來(lái)，其傳導(dǎo)作用會(huì)在未來(lái)十年內(nèi)迅速向外輻射。由此，相關(guān)企業(yè)和各國(guó)政府特別是其電力部門(mén)，都要及時(shí)做好相應(yīng)準(zhǔn)備。

總之，為實(shí)現(xiàn)未來(lái)全球“低成本、低碳排”用電的愿景，各國(guó)政府從現(xiàn)在起就應(yīng)開(kāi)始理清可再生能源發(fā)電上下游產(chǎn)業(yè)鏈，有的放矢地推動(dòng)分散式發(fā)電技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)、智能化管理技術(shù)等的發(fā)展和進(jìn)步。