IEA將風電和光伏統稱為VariableRenewableEnergy，即VRE。作為風電和光伏的統稱，VRE很好的概括并體現了風電和光伏發電的特點。而解決VRE的消納問題，關鍵則在于電力系統柔性是否充足。柔性一詞在歐美國家較為常用，根據IEA的定義，柔性（Flexibility）是描述一個電力系統應對可預期的或者不可預期的變化的能力，以此保證發電和用電的平衡。也就是說柔性是描述一個電力系統應對突發“不平衡事件”的能力，體現為單位時間內向上或向下輸出一定功率的能力。當電力系統出現負荷波動或不確定性，以及發電機組突然停機脫網等特殊情況時，電力系統都需要通過柔性源加以應對。隨著可再生能源發電規模的增加，電力系統的柔性能力顯得愈發重要。為什么提供柔性能力的是柔性源而不是發電機組呢？因為柔性源不只是發電機組，還包括現貨市場（通過電價信號引導負荷）、需求響應（demandresponse）、儲能和區域間聯絡線（跨區或者跨國電力交易）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，火電機組由于需要承擔供暖的任務而不能停機。因此即使在火電最小出力方式下，依然會由于負荷不足而引發棄光或者大面積棄風的問題，也就是通常所說的“調峰缺口大”或者“反調峰壓力大”，這種情況在東北地區尤為突出。在西北，問題稍有不同，由于本地風電和光伏的裝機容量遠大于本地負荷，西北地區經常會出現可再生能源過發（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，或者說若想進一步提高穿透率，單純增加調峰機組是不夠的。一方面，近幾年火電機組的發電小時數已經逐年降低，而VRE限電的問題并沒有隨之緩解；另一方面，中國VRE穿透率的水平遠不及安裝量的發展速度。因此，我們必須考慮通過增加新的手段，進一步提高電力系統柔性。實際上，政府近年來已經做了很多工作，所有嘗試過的手段都能在上圖中找到對應項，例如推廣電采暖和電動汽車可以通過增加新負荷提高機組的反調峰能力，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，因此也是實現高比例可再生能源的必備技術。

 

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

 

說到這里就不得不說兩個關鍵問題了，第一是大規模可再生能源領域儲能系統的安裝位置和如何應用的問題，即儲能系統應當分散安裝在不同風電場（或者光伏電站）還是建設大型獨立式調峰儲能電站，儲能系統的應用方式是放在電場內、在限電時段進行電池充電還是用于系統調峰、給系統提供柔性支持？

 

舉個例子，整個電力系統就是一個水池，水面的高度代表著電力系統的頻率，有N個進水管和N個出水管，進水管包括大量不可控的可再生能源發電站、可控的發電機組和儲能系統，出水管包括可控的負荷和不可控的負荷。對于所有可控的柔性源（包括儲能）來說，他們的任務是保證水面的高度控制在50Hz，而不是某個VRE進水管的流速，因此沒有必要去調控具體某一個進水管。從這個角度來說，即使儲能分散地安裝在風電場或者光伏電站，統一接受調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電站內的儲能系統只是在限電時進行充電，這樣不僅低效，而且限電不是每天都發生的，還會降低儲能系統的年收益。所以，從這個角度來說，我個人是支持建設大型調峰儲能電站的，接受電力系統的統一調度或者參加輔助服務市場是行之有效的運行方式。

 

第二是儲能電站的定價機制。如果政府鼓勵各方建設儲能電站，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調節的基礎設施，類似于抽水蓄能電站；二是通過電價或者輔助服務市場的手段，讓儲能同其他技術同臺競技。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展目標，通過市場競爭明確調峰調頻輔助服務等應用的價值、價格，這一點已經在東北電力輔助服務市場得到了驗證。相信當調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。總之，我們不能只要求建設儲能，更要引導好如何應用儲能，考慮好如何讓儲能得到合理的收益。

 

結語

 

筆者從事儲能行業多年，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展新能源的根本目標，若要提高這一比例，不僅應當著力提高新能源的裝機容量，更應該重視新能源穿透率的提高。跨區電力交易、通過電價信號引導負荷促進可再生能源消納等都是解決可再生能源限電問題的經濟有效的手段。但是在此基礎上，若要進一步提高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果。目前儲能在可再生能源領域的應用普遍存在一個矛盾狀況，即一方面棄風棄光大量存在，另一方面現有的儲能和可再生能源結合項目又都“算不過經濟賬”，浪費了各方大量的人力財力。對此，筆者認為，為推動儲能等柔性源的應用需要政府給予合理的政策引導，制定可再生能源穿透率的發展計劃、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境基礎上，應用何種技術就可以由具體應用場景的需求和該技術的經濟性直接決定。

 

第二，確立儲能應用模式是討論儲能商業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，筆者認為，更多的可再生能源上網意味著會減少或替代傳統燃煤機組，那么在目前的成本和穿透率下，儲能和可再生能源發電若要聯合應用，首先選擇替代的傳統燃煤機組就應該是尖峰機組。傳統燃煤機組不管做熱備用或者尖峰機組都要工作在部分負荷輸出的狀態下，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%的負荷。而儲能做熱備用或者備用尖峰機組時，不僅可以在線不放電，而且在系統需要向下的出力時還可以充電。對比燃煤機組和儲能系統用作尖峰機組，尖峰機組平時出力在50%-100%之間，負荷尖峰時滿負荷出力；而儲能系統平時不出力，只有在負荷尖峰時滿負荷放電。對于相同容量的儲能和燃煤機組來說，前者的出力范圍是后者的將近4倍。

因此，若要提高儲能的經濟性，如何應用儲能以發揮其對電力系統的最大價值就顯得尤為重要。在現實工作中，對于可再生能源領域的儲能應用，我們研究的關注點過多的放在了存儲棄風棄光方面，相對上述應用，該應用的價值很明顯會低很多。借上述對比分析，筆者主要表達兩個觀點，一是相關機構在規劃儲能項目之前首先需要明確儲能的應用價值，否則只能在錯誤的道路上越走越遠；二是雖然近幾年電池的價格已經大幅下降，但是從“很貴”到單靠削峰填谷就能賺錢不會是一蹴而就的，儲能行業將會是一個逐步發展的過程，隨著成本的降低會有越來越多的應用走向商業化，相關商業化應用場景和模式還是需要我們認真挖掘。

 

第三，這些年儲能在電力系統內一直是價格接受者，如何量化儲能價值的問題一直沒有得以解決。從過去的經驗來看，固有機制和結算方式不利于讓儲能融入到電力系統內。以大型調峰儲能電站為例，它不僅可以實現削峰填谷、促進新能源消納，而且對于整個電力系統，也會在線路投資、提高其他火電機組效率等方面創造價值。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，希望未來全行業加強合作，只有能夠清晰地認識到儲能的價值，才可能制定出合理的定價機制。