在科技的發(fā)展道路上，離不開能源的助力，特別是再科技飛速發(fā)展的今天，而地球上的能源有限，就需要科研人員不斷開發(fā)新能源，這就再當下最需要研發(fā)太陽能的使用。2020年，可再生能源項目配置電化學儲能成為一種現象。很多地方政府和電網企業(yè)都在相關的文件、不同的場合以不同的形式，對“可再生能源+電化學儲能”模式進行了肯定，儲能和電力行業(yè)的專家也多有出鏡推薦該種模式，也有專家將這種模式描述為能源行業(yè)的終極模式。“可再生能源+電化學儲能”能否成為現階段新的模式、大規(guī)模復制推廣的模式?首先需要回答下面三方面問題。
問題1：“可再生能源+電化學儲能”是在與什么技術進行競爭或者替代?
“可再生能源+電化學儲能”這個提法出現之前，實踐中可再生能源的消納方式主要依靠的是大電網消納方式，即通過大電網覆蓋范圍內負荷的時間和空間變化，以及大量調節(jié)電源的隨調度指令調節(jié)，平抑可再生能源的波動性和間歇性，實現可再生能源的消納。儲能技術通過電能存儲也能夠解決可再生能源的波動性問題，解決的方法更加直接和簡單。因此，“可再生能源+大電網”方式和“可再生能源+電化學儲能”方式的技術方案各有千秋，大電網和電化學儲能技術是競爭技術(相互替代)關系。即如果“可再生能源+大電網”的經濟性劣于“可再生能源+電化學儲能”，那么“可再生能源+電化學儲能”方式就可以批量化發(fā)展。
很遺憾，在經濟性上來看，即使在可預見的未來，電化學儲能技術與大電網技術在可再生能源消納方面的經濟性差距巨大。大電網技術和電化學儲能的經濟性非常容易比較，只要電化學電芯每公斤重量能夠存儲的電能超過4千瓦時，就相當于每公斤化學電芯能夠承載的能量超過1200克標煤(大約2000克原煤)，在經濟性上大電網就沒有存在的必要，燃料輸送將變化為電芯的輸送。目前，主流電芯技術每公斤大約能存儲經濟性戰(zhàn)勝大電網技術所需能量密度的十分之一到二十分之一左右，毫無競爭力。
從另一個角度看，現有主流電化學儲能技術存放一千瓦時電的成本大約為5毛錢，任何電源與之配合產生的上網價格都是我國發(fā)電綜合電價的1.5倍以上，所以電化學儲能技術(電能量應用)暫時在大電網技術的經濟性面前尚不構成本質挑戰(zhàn)。因此，可再生能源的經濟消納，現階段必須主要依靠大電網技術?！翱稍偕茉?電化學儲能”方式不具備批量發(fā)展的經濟性條件。特別是我國還在堅持發(fā)展大電網、實現更大區(qū)域優(yōu)化資源配置的原則，不宜同時大規(guī)模發(fā)展沒有經濟比較優(yōu)勢的技術種類。
問題2：“可再生能源+電化學儲能”對于市場的技術中立原則是否有影響?
經濟、可靠、清潔是電力工業(yè)發(fā)展的不可能三角，任何的行業(yè)政策都要謀求三者的妥協(xié)，但是經濟、可靠、清潔三者之一如果產生了量級的差別，則意味著不可能三角進入了一票否決狀態(tài)。如果暫不考慮在經濟性上“可再生能源+大電網”遠勝于“可再生+電化學儲能”，那么要求或者鼓勵可再生能源配置自用的電化學儲能是否符合電力經濟機制的設計原則呢?
大電網技術的核心優(yōu)勢就是對各種一次能源轉化而來的電能和各種特性的用電負荷兼容并蓄，導致大電網或者說基于大電力系統(tǒng)的經濟機制和產業(yè)政策設計必須遵循“市場中立”原則。市場中立原則實際上是電力系統(tǒng)經濟機制設計的基本原則，即不應考慮一次資源特性，應按照對系統(tǒng)影響加以考慮，只有對各種一次動力的電源一視同仁，才能利于大電網基礎上的電力市場發(fā)現準確價格?？稍偕茉聪鄬鹘y(tǒng)的調節(jié)電源，突出的缺點就是出力變化不可控制，給可再生能源配上電化學儲能裝置，在不考慮經濟性的前提下，似乎是合理的，相當于“自己惹的麻煩自己解決”，意圖把可再生能源的出力特性向調節(jié)電源靠攏。
如果這個出發(fā)點成立，按照市場中立原則，所有出力變化由于一次能源或某種因素影響不能直接響應系統(tǒng)需要的電源都需要配置電化學儲能，都要執(zhí)行“自己惹的麻煩自己解決”。這樣問題就來了，大電網內大量機組均存在某些時段或者長期不能響應系統(tǒng)功率變化需要的情況。例如，核電的燃料棒是定期更換的，到了更換時間無論是否使用完畢均需拆除，因此核電如果不能帶一條功率曲線運行，會形成所謂的“棄核”，很顯然帶一條功率曲線運行是不符合系統(tǒng)負荷變化需要的，那么是否核電應當配置一定比例的電化學儲能裝置呢?再例如，熱電機組在供熱中期，存在為保證供熱無法降低發(fā)電功率的情況，熱電機組中的高背壓機組，會存在近三分之一銘牌出力上調受阻的情況，那么是否熱電機組應該按照供熱期難以達到銘牌出力和調峰下限的功率配置一定比例的電化學儲能?如果覺得核電和熱電機組還不夠有普適意義，那么傳統(tǒng)概念調節(jié)機組的煤電和燃機也會因為燃料質量和管道壓力問題，分別出現無法達到銘牌出力和無法降低出力的情況，尤其是后一種情況在今年疫情背景下，大規(guī)模真實出現。
事不同而理同，如果“可再生能源+電化學儲能(自用)”的模式成立，調節(jié)機組為了避免燃料引發(fā)的功率不可調問題，也需要增加電化學儲能用以應變，“調節(jié)機組+電化學儲能(自用)”是不是一個比較讓人費解的結論?因此，大電網為主的消納方式就是要充分利用各類電源出力特性的相互抵消進行消納，從技術中立的角度如“可再生能源+電化學儲能”的方式成立，則“核電機組+電化學儲能”、“熱電機組+電化學儲能”、“受限煤(燃)機+電化學儲能”等方式均成立。
問題3：“可再生能源+電化學儲能”如果不是新方式，為何國外電化學儲能在電力系統(tǒng)應用快速發(fā)展?
近年來，特別是今年，電化學儲能在可再生能源增長迅速的國家和地區(qū)取得了長足的發(fā)展，不管可再生能源是否要“+”電化學儲能，能夠看到的現實是歐洲、美國可再生能源和電化學儲能在快速發(fā)展(與自身相比)。如果可再生能源還是主要依靠大電網方式消納，市場中立原則又不允許歐美的市場要求可再生能源自己解決自己不穩(wěn)定的問題，是什么原因促使可再生能源發(fā)展的同時，電化學儲能在歐洲、美國快速發(fā)展?答案很簡單，是以電力現貨市場為核心的現代電力市場體系(含配套的輸、配電價制度)。
實際上，可以看到歐洲、美國可再生能源快速發(fā)展的地區(qū)，基本為已經完成電力現貨市場建設的地區(qū)，是已經使用了適應電力現貨市場需要的輸、配電價地區(qū)。電化學儲能的發(fā)展，主要基于以下兩種場景，一是在電力市場里參與交易，電力現貨市場的高峰和低谷價格相差30倍以上，同時電化學儲能可以提供調頻、備用等輔助服務。據了解，某國內企業(yè)在歐美投資的電化學儲能電站的收益組成大致為：70%~80%的電力交易收益(電力現貨市場“低買高賣”)和調頻、備用服務(電力交易和輔助服務收益各占一半)，10%的容量電價(放電時間4小時以上的儲能裝置可以參與容量市場)，5%的套利收入。
二是國外電網費用通常分為三部分，輸電價、配電價和接入價。輸電價、配電價經過5年的新一輪電改熏陶，容易被理解，什么是接入價呢?按照國外電力市場化國家核價的理論，不同的用戶和電源接入主網的費用，隨著地理位置不同應該是不同的，因此每個用戶和電源接入主網的接入費，要用戶和電源自己承擔，并非和國內一樣只要同一電壓等級同一地區(qū)的用戶或者電廠的目錄電價和上網電價都相同，接入費用都打入了輸配電價大盤子。國外電力市場化國家不允許在接入費上出現新的交叉補貼，這是對負荷中心用戶和負荷中心電源的不公平。因此，對于電力用戶來說一定時段的阻塞解決方案并非是立刻建設新的電網工程，而是要經過經濟性評價，到底支付新的接入費用還是采用一些就地平衡的分散式電源(包含可再生能源)，配以電化學儲能的方式加以解決。在新的負荷增加不大、阻塞時間不長的情況下，往往為規(guī)避相對高昂的接入費用，用戶會選擇電化學儲能或者“分布式電源+電化學儲能”的方式解決，在這里分布式電源會包含分散式的可再生能源。
因此，國際上可再生能源與電化學儲能快速發(fā)展的原因，并不是其采用了“可再生能源+電化學儲能”的方式，而是批發(fā)市場(電力現貨交易)的高峰低谷價差與輔助服務引發(fā)了電化學儲能的發(fā)展，接入費的存在促進了“分布式電源+電化學儲能”的發(fā)展。
由以上三個問題的分析，可以得到肯定的答案：鼓勵或者強制推動“可再生能源+電化學儲能”的方式，與依靠“可再生能源+大電網”消納方式相比經濟性很差，并且僅要求可再生能源自己解決自己不連續(xù)、不穩(wěn)定問題的思路有違各類型電源公平的原則，國際上電化學儲能的快速發(fā)展實際上依靠的是以電力現貨市場為核心的現代電力市場體系，國際上“集中式可再生能源+電化學儲能”的方式并非主流?；叵胧昵埃瑖鴥饶趁駹I公司在我國北方引入“電化學儲能”參與調頻的事例，其當時提出的“三不一要”原則，仍值得借鑒，即電化學儲能參與電力系統(tǒng)調頻服務“不要補貼、不提高補償標準、不要特殊照顧”，但是要求穩(wěn)定合理的市場機制。合理的機制，能夠充分發(fā)揮電化學儲能優(yōu)勢的電力現貨市場及配套輸配接(入)電價政策，才是開啟我國電化學儲能在電力行業(yè)應用的正確鑰匙。
實際上，國際經驗證明以電力現貨市場為核心的現代電力市場體系，不但能夠培育電化學儲能這種新技術，而且整體上具有“四新”效應。
一是新的就業(yè)崗位。電力市場本質是電力商品生產社會分工細化：不但傳統(tǒng)的發(fā)、輸、配、售等環(huán)節(jié)會逐步資產分開或財務分開，不斷細化的社會分工自然會創(chuàng)造新的就業(yè)崗位，而且原來為電網企業(yè)一家科學配置資源存在的科研、軟件服務、計量、通訊等行業(yè)，逐步轉化為為數量龐大市場其他主體服務。需要服務的主體多了，新的企業(yè)以及新的就業(yè)崗位就會自然而然隨之而來。一個待遇良好的就業(yè)崗位，意味著一個小康的家庭，一個消費促進經濟增長的單元，積沙成塔、聚少成多，充足的就業(yè)崗位會讓經濟具有更強的韌性和更強的內在發(fā)展動力。新一輪電力體制改革，售電公司如雨后春筍般的發(fā)展就是很好的例子，已經吸納了大量的就業(yè)人口。另外，電力現貨試點剛剛開始，軟件服務、咨詢、培訓等高新公司迅速出現，如廣東從事仿真的某公司、北京從事軟件開發(fā)的清某公司等。這也是電力行業(yè)很多精英“下?！焙秃芏鄻I(yè)外精英“入行”的根本原因?？傊痪湓挘娏κ袌龌坏軌蛲瓿蓢乙蟮摹胺€(wěn)就業(yè)”，還能進一步的“增就業(yè)”。
二是新的電力技術。電力市場基于我國龐大復雜電力系統(tǒng)的配置資源機制，將產生大量的技術需求，為新生技術提供優(yōu)越的孵化器。同時，電力市場機制不存在“大水漫灌”，是競爭機制下的新技術培育方式，相對補貼新技術將有更高的孵化效率，國際經驗表明一個設計良好的、以現貨為核心的電力市場會極大推動電力相關技術的發(fā)展。例如我國8個試點的技術支持系統(tǒng)均未完全國產化，其中求解器部分均為國外生產(IBM)。我國整體技術支持系統(tǒng)技術水平較低，穩(wěn)定性和精度并不能完全滿足市場建設需要。除技術支持系統(tǒng)以外，各個市場主體均有仿真系統(tǒng)和營銷系統(tǒng)的購買需要。電力市場化所需的相關軟件，很有可能成為電力行業(yè)下一個風口，而電力技術支持系統(tǒng)相關技術的發(fā)展，將對我國大型工程軟件的國產化和系統(tǒng)化產生深遠影響，并對保證我國電力系統(tǒng)工程軟件的安全性具有重要意義。
三是新的電力能源。尋找、培育和發(fā)展低碳、清潔的新能源是我國電力工業(yè)的既定目標。我國的可再生能源行業(yè)在計劃體制下取得了長足的發(fā)展，總規(guī)模已經處于世界領先，但是我國產生了很多其他國家沒有的問題，可再生能源的發(fā)展遇到了瓶頸，如可再生能源與傳統(tǒng)電源的激烈沖突，下一步如果不解決這些問題可能影響我國的能源轉型。國際經驗告訴我們，發(fā)達國家一般是已經完成了電力市場化，特別是電力現貨市場建設，才進行的能源轉型，電力現貨市場機制有利于可再生能源發(fā)展。電力現貨市場以變動成本為競爭的基礎，可再生能源的特點就是變動成本低，自然而然就依靠電力現貨市場優(yōu)先消納了電量，而提供調節(jié)服務和兜底服務的傳統(tǒng)電源可以在容量市場和輔助服務市場獲得穩(wěn)定可預期的收益，傳統(tǒng)電源也心甘情愿地讓出發(fā)電空間，實現了與可再生能源的共同發(fā)展。同時，激烈的市場競爭，選擇出了性價比最高的輔助服務電源和容量備用，淘汰了部分低效傳統(tǒng)機組，最大限度地緩解了可再生能源發(fā)展帶來的電價增長壓力。
四是新的電力業(yè)態(tài)。新業(yè)態(tài)一般是指基于不同產業(yè)間的組合、企業(yè)內部價值鏈和外部產業(yè)鏈環(huán)節(jié)的分化、融合、行業(yè)跨界整合以及嫁接信息及互聯(lián)網技術所形成的新型企業(yè)、商業(yè)乃至產業(yè)的組織形態(tài)。新業(yè)態(tài)的來臨主要基于信息技術的革命、需求倒逼和產業(yè)升級。在產生新業(yè)態(tài)方面，電力市場化，特別是電力現貨市場產生了海量的交易信息，受市場主體交易需要，電力系統(tǒng)運行信息公布的范圍空前;海量的時變電價信號、海量的電力系統(tǒng)運行信息，基于互聯(lián)網、云計算、物聯(lián)網和大數據，以及目前方興未艾的基于5G的移動互聯(lián)技術，將模糊電力生產者和使用者的界限，將電能與天然氣、熱力等其他能源跨界聯(lián)合，電力用戶從傳統(tǒng)的被動接受系統(tǒng)安排，逐漸變?yōu)榕c系統(tǒng)交互的微系統(tǒng);電力市場是以用戶為核心的經濟機制，由于不同細分市場甚至是單個個體的用戶需求有所不同，因此，電力企業(yè)所提供的產品和服務，其價值主張和滿足程度對每個用戶也將有所不同，1對1推薦和1對1精準營銷已經成為不可回避的商業(yè)現實;在電力供需平衡有盈余的今天，單純的電能制造已經不再成為利潤增長點，靈活的市場機制下，渠道的創(chuàng)新以及需求的創(chuàng)造成為了新的電力企業(yè)經濟效益的增長點，更為便利、方便和充滿用戶個體決策體驗的電力消費方式需求已經快速替代了獲得穩(wěn)定電力供應的需求。近幾年，綜合能源、虛擬電廠的快速發(fā)展就是明證。
綜上，盡管“可再生能源+電化學儲能”不是一種新的方式，但是以電力現貨市場為核心的現代電力市場體系將大力推動電化學儲能這一朝陽產業(yè)的發(fā)展。同時，電力現貨市場帶來的“四新”會成為我國經濟發(fā)展的新增長點，這不失為一種新的電力工業(yè)高質量發(fā)展方式。目前太陽能還未能更好被人類利用，需要科研人員不斷努力，研究出更高效地產品，這樣才能保證我們人類的能源夠人類發(fā)展所需。
下載文檔
