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可再生能源发电?没那么简单

云贺 | 瞭望智库助理研究员

发布日期:2018-09-10

全球电力市场会出现供需融合的趋势,即发电方本身也是用电方,这将重塑未来能源市场的利益分配格局。

过去十年间,在全球碳排放峰值的倒逼作用下,受政策刺激、技术瓶颈突破和规模成本优势等一系列因素的影响,光伏、风力等可再生能源来势汹汹,开始抢占全球电力市场份额。与此同时,“太阳不会一直照耀、风不会一直吹”,可再生能源发电供应的不稳定性等特征,又使其与传统的大电网单向输送系统模式不相适应。

不过,英国查塔姆学会能源、环境和资源部的两位研究员安东尼·弗罗加特(Antony Froggatt)和丹尼尔·昆根(Daniel Quiggin)在今年8月发布的《灵活用电:打破电网平衡格局》一文中提出,“灵活和分散用电”是解决可再生能源发电及其应用弊端的终极方案,并将成为未来电网变革的大趋势。

文章预测,一系列可以加强电网系统灵活性和稳定性的新技术和新产品,包括电动汽车、储能电池、数字化智能控制、能源需求侧管理体系等,将在未来几十年占领产业高地。在此过程中,全球电力市场会出现供需融合的趋势,即发电方本身也是用电方,这将重塑未来能源市场的利益分配格局。

市场“搅局者”

近年来,全球电力系统经历了一次大变革:太阳能、风力等可再生能源发电设备作为“搅局者”,在全球大部分发达国家和地区大规模铺设,打破了传统电力供应市场格局。例如,在2006—2016年这十年间,欧盟光伏和风力发电占总发电量的比例从2.5%上升至13%。

同时,受规模经济因素的影响,可再生能源的开发利用价格不断降低。其中,最突出的就是光伏产业。目前,全球光伏发电组件价格、初始投资成本、度电成本均处于下行通道。其实,早在2012年,光伏发电在整个欧洲市场就已经达到与电网平价的水平,具备了和化石燃料一争高下的价格优势。有专家预测,未来光伏发电的成本将有望以每年8%的速度快速下降。

可是,可再生能源发电与传统大电网模式之间的矛盾,也随之变得越来越不可调和。可再生能源虽然有清洁、来源广泛等诸多优势,但往往需要“靠天吃饭”,存在供应不稳定、来源分散等劣势,这是大电网系统所不能包容的。

例如,在风力、光能供应高峰时发电量大,为减轻大电网负荷只得弃能;在能源供应低谷时发电量又不足,难以满足用电需求。

美国学者杰里米·里夫金(Jeremy Rifkin)曾在其代表著作《第三次工业革命——新经济模式如何改变世界》中测算,当电网中超过15%—20%的电力来自可再生能源时,电网供电就会在较大程度上受到天气影响,在极端情况下甚至可能引发周期性断电和限电现象。

未来,若某一依靠可再生能源发电的地区,由于气候变化导致地下水位下降,该地区一旦出现多日云层密布、风力微弱的情况,其主要电力来源就会被彻底切断,这必将引发灾难性的后果。

在此背景下,能否解决好可再生能源发电及其应用中的弊端,提高能源利用效率、保证能源供应稳定性,成为可再生能源在全球顺利普及推广的关键。

移动式“发电厂”

“灵活和分散用电”是解决可再生能源弊端的终极方案。查塔姆学会的文章认为,如何以一种更灵活的方式来利用可再生能源电力,将是未来十年间全球电力系统变革的主要方向。

当前,在技术革命引领下出现的一系列新产品——电动汽车、储能电池、数字化智能电网控制系统等,为解决上述问题提供了新思路。

查塔姆学会的两位研究员将这些可以调节电力供需的储能装置,称为“可以提高电网灵活性的助推器”,他们认为,这些助推器将成为未来几十年能源市场变革的重要推动力,并占领产业高地,成为人类充分发掘可再生能源发电潜力的“救星”。

在此过程中,全球电力市场会出现供需融合的趋势,即电力消耗者本身会成为发电方,电力市场的利益分配格局将由此重塑。

例如,电动汽车就是一个既可以消纳电能又能充当调节器的典型案例。

当前,全球大多数整车厂都在大力布局电动汽车。彭博新能源财经依照各大厂商的产能及市场推广规划进行的预测显示,到2040年,电动汽车将占全球汽车保有量的1/3。照此计算,2040年全球电动汽车一整年的用电需求达1400太瓦时,这个数字比2015年全球太阳能和风能发电量的总和还要高出40%。

然而,一般的电动汽车约有90%的时间处于非行驶状态。如果在这段时间内,把这些移动的用电装备接入交互式的大电网,并在必要时为主电网输回电能,这样,电动汽车就成为了潜在的分布式或移动式“发电厂”,可以用来调节用电峰谷。

市场变革已至

除了电动汽车,屋顶太阳能电板、家用储能电池等也能发挥移动式“发电厂”的作用。但要实现这一愿景,整个电力体系就必须变得“更敏感”和“更聪明”。换言之,这些需求终端产品必须具备智能化的大脑,才能在正确的时间参与电网调节。

这也意味着,在未来的能源市场中将出现大批以前沿技术为代表的“搅局者”,强势参与电力市场“分羹”,从而打破现有以大电厂为主体的利益分配格局。如以谷歌为代表、掌握算法技术的科技企业,以特斯拉为代表的电动汽车制造商,等等。

在全球范围内,中国、韩国等大部分国家,电力系统架构和供需关系仍然较为传统:少数手握大型发电厂的企业站在供给侧,消费者则处于较为被动的位置。不过,在许多经合组织国家的电力市场上,如今已经出现开放化的趋势,即消费者可以自由选择电力供应商,这改变了过去较为僵化的市场格局。

对此,查塔姆学会在文章中提醒道,尽管各国布局可再生能源的步伐不一,未来影响国内电力供需的因素各异,对于是否开放电力市场也有着基于国情的具体考虑,但鉴于部分国家和地区的电力市场变革已经到来,其传导作用会在未来十年内迅速向外波及。由此,相关企业和各国政府特别是其电力部门,都要及时做好相应准备。

总之,为实现未来全球“低成本、低碳排”用电的愿景,各国政府从现在起就应开始理清可再生能源发电上下游产业链,有的放矢地推动分散式发电技术、储能技术、智能化管理技术等的发展和进步。(完)

来源:自采

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