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)電及其應用弊端的終極方案，并將成為未來電網變革的大趨勢。

過去十年間，在全球碳排放峰值的倒逼作用下，受政策刺激、技術瓶頸突破和規(guī)模成本優(yōu)勢等一系列因素的影響，光伏、風力等可再生能源來勢洶洶，開始搶占全球電力市場份額。與此同時，“太陽不會一直照耀、風不會一直吹”，可再生能源發(fā)電供應的不穩(wěn)定性等特征，又使其與傳統(tǒng)的大電網單向輸送系統(tǒng)模式不相適應。

不過，英國查塔姆學會能源、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)電及其應用弊端的終極方案，并將成為未來電網變革的大趨勢。

文章預測，一系列可以加強電網系統(tǒng)靈活性和穩(wěn)定性的新技術和新產品，包括電動汽車、儲能電池、數(shù)字化智能控制、能源需求側管理體系等，將在未來幾十年占領產業(yè)高地。在此過程中，全球電力市場會出現(xiàn)供需融合的趨勢，即發(fā)電方本身也是用電方，這將重塑未來能源市場的利益分配格局。

市場“攪局者”

近年來，全球電力系統(tǒng)經歷了一次大變革：太陽能、風力等可再生能源發(fā)電設備作為“攪局者”，在全球大部分發(fā)達國家和地區(qū)大規(guī)模鋪設，打破了傳統(tǒng)電力供應市場格局。例如，在2006～2016年這十年間，歐盟光伏和風力發(fā)電占總發(fā)電量的比例從2.5%上升至13%。

同時，受規(guī)模經濟因素的影響，可再生能源的開發(fā)利用價格不斷降低。其中，最突出的就是光伏產業(yè)。目前，全球光伏發(fā)電組件價格、初始投資成本、度電成本均處于下行通道。其實，早在2012年，光伏發(fā)電在整個歐洲市場就已經達到與電網平價的水平，具備了和化石燃料一爭高下的價格優(yōu)勢。有專家預測，未來光伏發(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)大電網模式之間的矛盾，也隨之變得越來越不可調和?？稍偕茉措m然有清潔、來源廣泛等諸多優(yōu)勢，但往往需要“靠天吃飯”，存在供應不穩(wěn)定、來源分散等劣勢，這是大電網系統(tǒng)所不能包容的。

例如，在風力、光能供應高峰時發(fā)電量大，為減輕大電網負荷只得棄能;在能源供應低谷時發(fā)電量又不足，難以滿足用電需求。

美國學者杰里米·里夫金（Jeremy Rifkin）曾在其代表著作《第三次工業(yè)革命——新經濟模式如何改變世界》中測算，當電網中超過15%—20%的電力來自可再生能源時，電網供電就會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)電及其應用中的弊端，提高能源利用效率、保證能源供應穩(wěn)定性，成為可再生能源在全球順利普及推廣的關鍵。

移動式“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。查塔姆學會的文章認為，如何以一種更靈活的方式來利用可再生能源電力，將是未來十年間全球電力系統(tǒng)變革的主要方向。

當前，在技術革命引領下出現(xiàn)的一系列新產品——電動汽車、儲能電池、數(shù)字化智能電網控制系統(tǒng)等，為解決上述問題提供了新思路。

查塔姆學會的兩位研究員將這些可以調節(jié)電力供需的儲能裝置，稱為“可以提高電網靈活性的助推器”，他們認為，這些助推器將成為未來幾十年能源市場變革的重要推動力，并占領產業(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”。

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

例如，電動汽車就是一個既可以消納電能又能充當調節(jié)器的典型案例。

當前，全球大多數(shù)整車廠都在大力布局電動汽車。彭博新能源財經依照各大廠商的產能及市場推廣規(guī)劃進行的預測顯示，到2040年，電動汽車將占全球汽車保有量的1/3。照此計算，2040年全球電動汽車一整年的用電需求達1400太瓦時，這個數(shù)字比2015年全球太陽能和風能發(fā)電量的總和還要高出40%。

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

市場變革已至

除了電動汽車，屋頂太陽能電板、家用儲能電池等也能發(fā)揮移動式“發(fā)電廠”的作用。但要實現(xiàn)這一愿景，整個電力體系就必須變得“更敏感”和“更聰明”。換言之，這些需求終端產品必須具備智能化的大腦，才能在正確的時間參與電網調節(jié)。

這也意味著，未來的能源市場將出現(xiàn)大批以前沿技術為代表的“攪局者”，強勢參與電力市場“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、掌握算法技術的科技企業(yè)，以特斯拉為代表的電動汽車制造商等。

在全球范圍內，中國、韓國等大部分國家，電力系統(tǒng)架構和供需關系仍然較為傳統(tǒng)：少數(shù)手握大型發(fā)電廠的企業(yè)站在供給側，消費者則處于較為被動的位置。不過，許多經合組織國家的電力市場，如今已經出現(xiàn)開放化的趨勢，即消費者可以自由選擇電力供應商，這改變了過去較為僵化的市場格局。

對此，查塔姆學會在文章中提醒道，盡管各國布局可再生能源的步伐不一，未來影響國內電力供需的因素各異，對于是否開放電力市場也有著基于國情的具體考慮，但鑒于部分國家和地區(qū)的電力市場變革已經到來，其傳導作用會在未來十年內迅速向外輻射。由此，相關企業(yè)和各國政府特別是其電力部門，都要及時做好相應準備。

總之，為實現(xiàn)未來全球“低成本、低碳排”用電的愿景，各國政府從現(xiàn)在起就應開始理清可再生能源發(fā)電上下游產業(yè)鏈，有的放矢地推動分散式發(fā)電技術、儲能技術、智能化管理技術等的發(fā)展和進步。