IEA將風(fēng)電和光伏統(tǒng)稱為VariableRenewableEnergy，即VRE。作為風(fēng)電和光伏的統(tǒng)稱，VRE很好的概括并體現(xiàn)了風(fēng)電和光伏發(fā)電的特點。而解決VRE的消納問題，關(guān)鍵則在于電力系統(tǒng)柔性是否充足。柔性一詞在歐美國家較為常用，根據(jù)IEA的定義，柔性（Flexibility）是描述一個電力系統(tǒng)應(yīng)對可預(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。也就是說柔性是描述一個電力系統(tǒng)應(yīng)對突發(fā)“不平衡事件”的能力，體現(xiàn)為單位時間內(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，電力系統(tǒng)都需要通過柔性源加以應(yīng)對。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？因為柔性源不只是發(fā)電機(jī)組，還包括現(xiàn)貨市場（通過電價信號引導(dǎo)負(fù)荷）、需求響應(yīng)（demandresponse）、儲能和區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線（跨區(qū)或者跨國電力交易）等多種方式，如下圖所示。

 

來源: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，依然會由于負(fù)荷不足而引發(fā)棄光或者大面積棄風(fēng)的問題，也就是通常所說的“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)常會出現(xiàn)可再生能源過發(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，或者說若想進(jìn)一步提高穿透率，單純增加調(diào)峰機(jī)組是不夠的。一方面，近幾年火電機(jī)組的發(fā)電小時數(shù)已經(jīng)逐年降低，而VRE限電的問題并沒有隨之緩解；另一方面，中國VRE穿透率的水平遠(yuǎn)不及安裝量的發(fā)展速度。因此，我們必須考慮通過增加新的手段，進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)柔性。實際上，政府近年來已經(jīng)做了很多工作，所有嘗試過的手段都能在上圖中找到對應(yīng)項，例如推廣電采暖和電動汽車可以通過增加新負(fù)荷提高機(jī)組的反調(diào)峰能力，通過電力交易可以鼓勵用電、提高VRE的消納。然而事實卻是我們的努力似乎還不夠，這主要是因為不同的穿透率下需要的柔性源是不同的，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，儲能是靈活性最高的一種柔性源，因此也是實現(xiàn)高比例可再生能源的必備技術(shù)。

 

來源：NREL，The Roleof Energy Storage with Renewable Electricity Generation

 

說到這里就不得不說兩個關(guān)鍵問題了，第一是大規(guī)?？稍偕茉搭I(lǐng)域儲能系統(tǒng)的安裝位置和如何應(yīng)用的問題，即儲能系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)分散安裝在不同風(fēng)電場（或者光伏電站）還是建設(shè)大型獨立式調(diào)峰儲能電站，儲能系統(tǒng)的應(yīng)用方式是放在電場內(nèi)、在限電時段進(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？

 

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

 

第二是儲能電站的定價機(jī)制。如果政府鼓勵各方建設(shè)儲能電站，那么就要解決定價的問題，大概有兩種情況，一是儲能電站作為一種電網(wǎng)調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)設(shè)施，類似于抽水蓄能電站；二是通過電價或者輔助服務(wù)市場的手段，讓儲能同其他技術(shù)同臺競技。前者需要通過固定的充放電電價讓儲能電站的投資回報得以保證，比如說可以參考抽水蓄能的兩部制電價，政府要明確投資的主體、要明確電價機(jī)制保證儲能電站的投資回報；后者首先要通過行政手段確立本地的可再生能源發(fā)展目標(biāo)，通過市場競爭明確調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)等應(yīng)用的價值、價格，這一點已經(jīng)在東北電力輔助服務(wù)市場得到了驗證。相信當(dāng)調(diào)峰的價格能讓儲能電站的收益大于成本時，儲能電站的需求必然隨之增加?？傊?，我們不能只要求建設(shè)儲能，更要引導(dǎo)好如何應(yīng)用儲能，考慮好如何讓儲能得到合理的收益。

 

結(jié)語

 

筆者從事儲能行業(yè)多年，一直在思考幾個問題，在這里跟大家分享一下：

 

第一，儲能到底有多貴？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、通過電價信號引導(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，勢必需要更多的柔性源，儲能正是其中一種行之有效的柔性源。提及儲能，通常首先會被冠以“很貴”的帽子。然而貴賤是相對的，一個地區(qū)的穿透率在何種水平下需要配置儲能是各種柔性源競爭之后的結(jié)果。目前儲能在可再生能源領(lǐng)域的應(yīng)用普遍存在一個矛盾狀況，即一方面棄風(fēng)棄光大量存在，另一方面現(xiàn)有的儲能和可再生能源結(jié)合項目又都“算不過經(jīng)濟(jì)賬”，浪費了各方大量的人力財力。對此，筆者認(rèn)為，為推動儲能等柔性源的應(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)展計劃、推動配額制的出臺等都是可以嘗試的手段。在政策制度和市場環(huán)境基礎(chǔ)上，應(yīng)用何種技術(shù)就可以由具體應(yīng)用場景的需求和該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性直接決定。

 

第二，確立儲能應(yīng)用模式是討論儲能商業(yè)模式和投資回報的前提，那么儲能如何使用才能最有效地消納可再生能源？對此，筆者認(rèn)為，更多的可再生能源上網(wǎng)意味著會減少或替代傳統(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。而儲能做熱備用或者備用尖峰機(jī)組時，不僅可以在線不放電，而且在系統(tǒng)需要向下的出力時還可以充電。對比燃煤機(jī)組和儲能系統(tǒng)用作尖峰機(jī)組，尖峰機(jī)組平時出力在50%-100%之間，負(fù)荷尖峰時滿負(fù)荷出力；而儲能系統(tǒng)平時不出力，只有在負(fù)荷尖峰時滿負(fù)荷放電。對于相同容量的儲能和燃煤機(jī)組來說，前者的出力范圍是后者的將近4倍。

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

 

第三，這些年儲能在電力系統(tǒng)內(nèi)一直是價格接受者，如何量化儲能價值的問題一直沒有得以解決。從過去的經(jīng)驗來看，固有機(jī)制和結(jié)算方式不利于讓儲能融入到電力系統(tǒng)內(nèi)。以大型調(diào)峰儲能電站為例，它不僅可以實現(xiàn)削峰填谷、促進(jìn)新能源消納，而且對于整個電力系統(tǒng)，也會在線路投資、提高其他火電機(jī)組效率等方面創(chuàng)造價值。而峰谷電價并不能全面衡量和反映其真實價值。相對于歐美國家，我國在這方面的工作相對滯后，希望未來全行業(yè)加強(qiáng)合作，只有能夠清晰地認(rèn)識到儲能的價值，才可能制定出合理的定價機(jī)制。