一篇發(fā)布于2017年的舊文，給沸沸揚揚的風(fēng)儲市場再添加一種聲音。
本文作者：陸一川（龍源電力集團(tuán)股份有限公司副總工程師）
儲能能夠解決棄風(fēng)棄光問題嗎？
這個題目其實開得有點不嚴(yán)謹(jǐn)，按照常規(guī)專業(yè)習(xí)慣，應(yīng)該是先討論清楚棄風(fēng)棄光問題是什么因素導(dǎo)致的，再來討論某種手段是不是能夠有助于克服這些因素解決問題。
但是最近業(yè)內(nèi)關(guān)于儲能發(fā)展應(yīng)用的討論越來越熱烈，好多小伙伴們都把儲能當(dāng)做解決棄風(fēng)棄光問題的靈丹妙藥了。甚至部分腦子一熱，或者服務(wù)（某些）企業(yè)過于積極的地方政府開始以此為由，出臺連千瓦和千瓦時都說不清楚的政策文件時，筆者認(rèn)為行業(yè)應(yīng)該好好理一理思路了。
“棄風(fēng)棄光是什么導(dǎo)致的？”
這是一個頗有爭議的問題，而且不是三兩句話能夠理清楚的復(fù)雜課題。好在已經(jīng)有很多業(yè)內(nèi)專家和大咖從各個方面進(jìn)行過分析。暫列幾篇，不展開討論：
電規(guī)總院徐曉東陳錚等，《能源規(guī)劃權(quán)威解讀?》，中國能源報公眾號2017-5-10
龍源電力黃群《十三五風(fēng)電該如何創(chuàng)新發(fā)展》，中國能源報2017-06-16
國家電網(wǎng)舒印彪等《新能源消納關(guān)鍵因素分析及解決措施研究》，電機工程學(xué)報
文章中的結(jié)論，對棄風(fēng)棄光問題的主要原因幾乎都集中于當(dāng)前電力市場體制機制沒有理順，沒有按照效率原則來分配電力生產(chǎn)和消費權(quán)。即使是主要討論具體技術(shù)問題的學(xué)術(shù)論文，如上述第三篇，也在結(jié)論中用了幾乎一半篇幅討論市場機制改進(jìn)問題。
專家和業(yè)界大咖們的結(jié)論從其他國家的現(xiàn)實中也可以得到印證。歐洲、北美和中國的電力系統(tǒng)從規(guī)模上、技術(shù)能力上均在一個量級上，然而歐洲和北美電網(wǎng)內(nèi)非水可再生能源占全部電力消費的比例均數(shù)倍于我國，我國至今比例最高的內(nèi)蒙古電網(wǎng)也僅僅相當(dāng)于美國全國平均水平，與歐洲平均水平尚有距離。然而他們卻早已解決了棄風(fēng)棄光問題，其完善的市場機制是他們和我國最主要的差異。
結(jié)論很明顯，儲能解決不了市場機制問題。儲能的商業(yè)應(yīng)用反而依賴市場機制問題的解決。
將我國當(dāng)前棄風(fēng)棄光問題的解決寄希望于儲能的廣泛應(yīng)用，顯然是緣木求魚的想法。那么問題來了，退一步考慮，如果不考慮市場機制這樣一個最主要的障礙，儲能是否是一個用得上的技術(shù)手段呢？答案當(dāng)然是肯定的，但是（敲黑板）沒有一種技術(shù)手段是普遍適用的，首先技術(shù)手段本身是有性能價格比的，其次技術(shù)手段的不當(dāng)使用也會事倍功半甚至適得其反。極端一點的例子，如核工業(yè)技術(shù)既可以造福人類，也可以瞬間毀滅人類文明。
我們有必要分析以下問題，找到儲能的合適市場切入點。
“我們需要什么樣的技術(shù)手段？”
國家電網(wǎng)董事長舒印彪先生領(lǐng)銜的學(xué)術(shù)論文對這一問題做了非常全面深入的分析，可能過于專業(yè)了。筆者斗膽簡化總結(jié)一下，疏漏在所難免：
-電力是生產(chǎn)與消費實時平衡的特殊商品，風(fēng)、光能源的波動性和隨機性分別給傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的電力平衡安排帶來了相當(dāng)?shù)睦щy；
-因此我們需要調(diào)節(jié)手段更多、更靈活，調(diào)節(jié)范圍更寬廣的電力系統(tǒng)；
-我們需要挖掘各種調(diào)節(jié)手段，如火電調(diào)峰、燃?xì)鈾C組、需求側(cè)（負(fù)荷側(cè)）管理與控制、抽水蓄能電站、更多形式的電能替代應(yīng)用等等；
-我國風(fēng)光資源分布不平均（其實別國多數(shù)也是如此），因此需要跨區(qū)線路讓全國各地能分?jǐn)傔@種調(diào)節(jié)需求；
-我們?nèi)狈茖W(xué)高效應(yīng)用這些手段的市場機制（畢竟不能都讓納稅人掏錢）。
當(dāng)然，這是論文所認(rèn)為的“關(guān)鍵問題”和解決手段，還有其他次要因素并未涉及。儲能大約可以歸類于“挖掘調(diào)節(jié)手段”這一個大項下吧。顯然這個大項下面，還有很多其他手段。
“那么，儲能是解決棄風(fēng)棄光的最優(yōu)技術(shù)手段嗎？”
首先得有個明確的定義，什么叫“最優(yōu)”？顯然無論對于全社會的生產(chǎn)者還是消費者來說，以最小的經(jīng)濟(jì)代價解決問題的手段，就是“最優(yōu)”的。
這一點上，專用的儲能技術(shù)和裝備至少現(xiàn)階段不但不是“最優(yōu)”，也許還是“最劣”之列了。無論是化學(xué)儲能的各種電池形式，還是壓縮空氣儲能，成本至今居高不下，最樂觀的估計，存取一度電的過程，其成本不小于0.6元。能夠承受這樣一個成本的需求，現(xiàn)今市場機制條件下，即使不是沒有，也是極少量的。
請各位讀者注意（再次敲黑板），電力系統(tǒng)需要的不是完整的“充放”能力，系統(tǒng)需要的是調(diào)節(jié)能力，也就是把負(fù)荷適時變大變小的能力和把發(fā)電適時變大變小的能力。這個能力是不是同一個設(shè)備提供的，其實完全不重要！
舉個例子，火電本身就是大范圍可調(diào)的。我國現(xiàn)有火電裝備由于后發(fā)優(yōu)勢，技術(shù)水平是全世界最先進(jìn)的，其可調(diào)范圍事實上至今都能夠滿足我國那有限的風(fēng)電和光伏的需求。至于為什么調(diào)不了，以各種“技術(shù)理由”不愿意調(diào)，那自然要去問市場了?；痣娖髽I(yè)發(fā)一度電的邊際收益其實很低，多數(shù)情況下不過幾分錢到1毛錢，也就是說，如果讓他在某個時間段不要發(fā)電，對他造成的損失也就是這個量級。從社會效益出發(fā)，讓他們調(diào)節(jié)比讓儲能去調(diào)節(jié)代價要小得多。當(dāng)然了，代價再小也要解決誰付出代價的問題。
用戶負(fù)荷也一樣?，F(xiàn)今經(jīng)營慘淡的有色金屬產(chǎn)業(yè)是用電大戶，以電解鋁為例，消耗14000度電可得一噸鋁，毛利約1000-2000元，平均耗一度電獲毛利約7分至15分。讓他們某個時段少用點電，少生產(chǎn)點產(chǎn)品，只要補償超過這個毛利，恐怕就會有愿意參與調(diào)節(jié)的廠家。技術(shù)上實時調(diào)節(jié)產(chǎn)能也能做到，雖然可調(diào)范圍不大，但他們是超級大用戶，一點貢獻(xiàn)就很可觀了。
這樣的調(diào)節(jié)手段不勝枚舉，最極端的，就拿儲能設(shè)想中的“幫扶對象”——風(fēng)力發(fā)電企業(yè)來說吧，現(xiàn)今風(fēng)電企業(yè)每發(fā)一度電的邊際收益大約是0.15~0.55元，如果真能拿到比這個還高的補償，那么這度電不發(fā)也可以啊。風(fēng)電場不但可以參與調(diào)節(jié)，而且某些調(diào)節(jié)性能還很優(yōu)異。
那么為什么風(fēng)電企業(yè)非要花0.6元甚至更高的成本來發(fā)出這一度電呢？這究竟對誰有好處呢？
其實問題很清楚了，儲能設(shè)備，至少是現(xiàn)階段技術(shù)條件下的儲能設(shè)備，并非我們解決“調(diào)節(jié)問題”的合適手段。有大量社會成本低得多的手段等著我們?nèi)?yīng)用。
我們只是缺乏市場機制來用它們而已！這個靠儲能解決不了。
那么再退一步，假設(shè)我們沒有其他手段了，只有儲能手段可用了。
“那么，給風(fēng)電和光伏電站加裝儲能是正確的打開方式嗎？”
眾所周知，風(fēng)和光是一個既有波動性又有隨機性的東西，波動性是說他一天之內(nèi)會有較大的變化幅度，隨機性是說對明天波動過程的預(yù)測不是那么準(zhǔn)確，有一定誤差（電力的生產(chǎn)安排以日前安排最為重要，因此只討論一天的情況）。對于電網(wǎng)來說，隨機性遠(yuǎn)遠(yuǎn)比波動性更加難以應(yīng)付，因此自然值得付出更大的代價去應(yīng)對。
假設(shè)這個代價高到足以讓我們?nèi)?yīng)用儲能。
可是風(fēng)電場，光伏電站都分布于廣泛的地域內(nèi)，對于一張需要實時平衡發(fā)電和負(fù)荷的電網(wǎng)來說，只有區(qū)域內(nèi)所有電站隨機變化之和，才是需要應(yīng)付的關(guān)鍵問題。其他的諸如輸電線容量臨時不夠了之類的問題，比起這個來都是小問題，手段多多。
大學(xué)課程“概率與統(tǒng)計”還沒有全都還給老師的同學(xué)恐怕已經(jīng)意識到了，多個風(fēng)/光電源的隨機變化是會互相抵消的，“中心極限定理”的威力是強大的。區(qū)域內(nèi)電站隨機變化之和的隨機性是遠(yuǎn)小于單個電源的。這一原理其實在電力系統(tǒng)早有應(yīng)用，每家每戶的用電幾乎完全不可預(yù)測，但是千家萬戶負(fù)荷的集合，其預(yù)測可以做到極小的誤差。
圖表1 德國2012年全國風(fēng)電出力預(yù)測誤差統(tǒng)計
事實數(shù)據(jù)自然不會違背經(jīng)典的數(shù)學(xué)定理。上圖的德國全國風(fēng)電出力誤差統(tǒng)計，比單個風(fēng)場平均約20%的誤差要小太多了。
大范圍多個光伏電站的可預(yù)測性相比于單一光伏電站的優(yōu)勢，又要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于風(fēng)電。一片云就可以瞬間將單個光伏電站的出力降低大半，可是西北地區(qū)的光伏電站總和出力預(yù)測誤差在絕大部分時間里幾乎可以忽略不計。
為什么我們要花巨大的代價，去平抑那些本來就要互相抵消的隨機性呢？
因此，“給每個風(fēng)電和光伏電站加裝儲能來調(diào)節(jié)其自身的波動性和隨機性”這樣的解決手段，不由得讓筆者想起了一個著名的梗：兩位神經(jīng)極為堅強的人通過付錢讓對方吃下又吐出某種完全不應(yīng)該吃的東西，從而創(chuàng)造了上億GDP的故事。
還有比這更加愚蠢的用法嗎？如果還要用政府財政來激勵這樣的用法呢？
正確的使用方式，應(yīng)當(dāng)是在某些合適的電網(wǎng)節(jié)點集中配置，在應(yīng)對全網(wǎng)內(nèi)風(fēng)光隨機性的同時，優(yōu)化潮流的分布。當(dāng)然，如前所述，這么做的前提是如果沒有其他更加便宜高效的辦法的話。
“那么，儲能真的沒有什么用了嗎？”
很顯然這不是事實！儲能有他合適的應(yīng)用場景，并且隨著技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低，適合他的應(yīng)用場景一定會越來越多。
汽車動力電池就是一個很典型的場景，本質(zhì)上也算是一種儲能。被替代的燃油成本足夠高，以至于用電省下來的錢也許很快就能夠支撐電池裝備的成本。動力電池的可移動性也是這個場景下不可替代的特性。
某些峰谷電價差很大的地區(qū)，用戶側(cè)部分目錄電價價差能達(dá)到1元左右，似乎有儲能的應(yīng)用空間。當(dāng)然，誰也不能保證當(dāng)我國電力市場改革進(jìn)一步深入，電價隨行就市以后，這個價差還存在。會有很多人為了掙錢或省錢消滅掉這個價差的。
人民群眾習(xí)以為常的門前道路挖了修、修了挖，也有相當(dāng)部分是我們配網(wǎng)容量升級所導(dǎo)致的。也許應(yīng)用了儲能，我們沒有必要再去為了應(yīng)付那只有1~2個小時的高峰時段來來回回挖電纜溝。
筆者有堅定的信心，隨著我國電力市場化改革的深入開展，真正反映電力商品屬性的價格機制的建立，各種電力系統(tǒng)運行所需資源的市場化定價，我們應(yīng)對能源轉(zhuǎn)型所需要的各種技術(shù)手段，都能找到自己合適的市場定位和最優(yōu)的應(yīng)用場景，儲能技術(shù)也不例外。
歐洲國家和北美的實際發(fā)展過程，已經(jīng)證實了這一點，他們境內(nèi)已有的儲能裝備，絕非賠錢掙吆喝的樣子貨。
希望這一天在中國早日到來。
