【觀察】未來電網(wǎng)還需要基荷嗎？

2017-10-13 16:04:28 落基山研究所　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

我們不能因推行過時(shí)的基底負(fù)載電力概念而扼殺創(chuàng)新。今年四月，美國(guó)能源部長(zhǎng)里克•佩里宣布了一項(xiàng)為期60天，針對(duì)電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)和電網(wǎng)穩(wěn)定性的研究計(jì)劃，旨在評(píng)估當(dāng)前市場(chǎng)設(shè)計(jì)在充分補(bǔ)償基底負(fù)載（例如燃煤和核

2.“小時(shí)-天”時(shí)間尺度。在中等時(shí)間尺度中，由于終端電力服務(wù)需求和太陽能、風(fēng)能發(fā)電量都有較大波動(dòng)，所以電網(wǎng)需要不同資源在一天中的數(shù)小時(shí)內(nèi)保持能源供需關(guān)系的平衡。清潔能源在提供此類服務(wù)方面已經(jīng)具備了優(yōu)勢(shì)；同時(shí)，它們還是數(shù)十億美元規(guī)模的美國(guó)電力需求響應(yīng)市場(chǎng)的重要基礎(chǔ)。

例如，由零售電力公司和批發(fā)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商所運(yùn)營(yíng)的需求響應(yīng)項(xiàng)目的負(fù)荷總量高達(dá)60吉瓦左右。在峰值容量的競(jìng)爭(zhēng)中，需求響應(yīng)常常是成本最低的電力來源，能夠輕松戰(zhàn)勝新建燃?xì)獍l(fā)電設(shè)施。

此外，同樣的技術(shù)也越來越多地應(yīng)用于提供智能負(fù)荷轉(zhuǎn)移，而不僅僅是減少負(fù)荷，從而在數(shù)小時(shí)內(nèi)平衡供需關(guān)系。

智能空調(diào)、熱水器以及電動(dòng)汽車等都是最具發(fā)展前景的技術(shù)，但至少30%的美國(guó)電力需求量都具備一定的彈性，能夠用于提供電網(wǎng)價(jià)值。

如果能夠全面采用熱存儲(chǔ)技術(shù)（例如冰蓄冷空調(diào)）那么這一領(lǐng)域的發(fā)展前景將更加可觀。

例如，通過控制建筑材料儲(chǔ)存熱和冷的能力，使房屋的暖通設(shè)備的使用能夠與可再生能源的供給相匹配。

3.“周-月”時(shí)間尺度。在特定地理區(qū)域內(nèi)，風(fēng)能和太陽能等可再生能源發(fā)電量并不總能精準(zhǔn)地匹配各個(gè)季節(jié)的能源需求。我們?cè)跓o風(fēng)和陰天時(shí)應(yīng)如何滿足電力需求？這對(duì)低碳電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)帶來了一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。

雖然這在目前，甚至數(shù)十年內(nèi)都還不是一個(gè)緊迫的問題，所以市場(chǎng)尚未發(fā)出信號(hào)激勵(lì)這方面的創(chuàng)新解決方案。然而，許多證據(jù)已證實(shí)，一旦市場(chǎng)發(fā)出對(duì)這種解決方案的需求，大量的先進(jìn)技術(shù)就會(huì)涌現(xiàn)。

艾森豪威爾將軍的名言就曾為一個(gè)有潛力的創(chuàng)意提供了靈感：“如果一個(gè)問題無法被解決，那么就將其放大。”也就是說，擴(kuò)展問題的邊界，直到其將解決方案囊括在內(nèi)。

例如，將熱力和電力問題結(jié)合起來處理，比將二者分開更容易解決。耦合電力加熱設(shè)備與熱電聯(lián)產(chǎn)電廠相結(jié)合，能夠利用大風(fēng)和晴朗天氣的“富余”電力替代燃?xì)夤帷Ｅc同樣能在無風(fēng)和陰天日子里提供足夠電力“超容量”可再生能源系統(tǒng)相比，這種系統(tǒng)更具經(jīng)濟(jì)效益。

此外，問題也可以從地理的角度被“放大”。風(fēng)能與太陽能電力所需求的天氣情況及時(shí)段常常是不同的，因此兩者可以通過互補(bǔ)達(dá)到最佳狀態(tài)，尤其是在互聯(lián)系統(tǒng)覆蓋了足夠大的地理區(qū)域的情況下。

的確，長(zhǎng)距離高壓輸電線路雖然在美國(guó)還有待發(fā)展，但在中國(guó)和其他國(guó)家已十分普遍。它們能夠?qū)⒌统杀尽⒏呷萘康娘L(fēng)能從偏遠(yuǎn)區(qū)域輸送到需電量大的城市，從而補(bǔ)充當(dāng)?shù)乜稍偕茉吹牟蛔恪?/span>

或者，甚至更簡(jiǎn)潔的方法是，我們可以通過光纖電纜將數(shù)據(jù)中心負(fù)荷的電量需求轉(zhuǎn)移至可再生能源富余的電網(wǎng)區(qū)域。這樣理論上可以使云技術(shù)對(duì)能源越來越大的需求量在全球范圍內(nèi)真正地跟隨太陽能和風(fēng)能的腳步移動(dòng)，而不會(huì)帶來任何專用輸電設(shè)施方面的增量成本。

如果這些技術(shù)在今天尚未實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用，這并不是由于技術(shù)的欠缺或?qū)嶋H條件的限制。事實(shí)上，這是由于季節(jié)性能源平衡的問題在數(shù)十年內(nèi)還不會(huì)對(duì)我們?cè)斐捎绊懀虼宋覀兩形磻?yīng)用市場(chǎng)的力量來解決這些問題。

從混亂的爭(zhēng)吵到和諧的交響曲

在過去的幾個(gè)月里，關(guān)于電網(wǎng)未來的論述已然演變成了一場(chǎng)現(xiàn)有基底負(fù)載發(fā)電廠（及其說客）和新市場(chǎng)利益之間的口舌之戰(zhàn)。隨著當(dāng)前低價(jià)（但并不穩(wěn)定）天然氣造成的需求量下降和能源價(jià)格跳水，如今的基底負(fù)載發(fā)電廠毫無疑問成為了輸家。

瑞銀最近發(fā)布的分析顯示，即使是全新的燃?xì)怆姀S都無力勉強(qiáng)維持，只得被廉價(jià)出售。電廠擁有者只能依靠于尋求官僚介入和開展所謂“研究”等手段來幫助他們吶喊助威，從而試圖迫使今天的勝利者為昨日的失敗者買單。

我們需要終止這場(chǎng)爭(zhēng)吵并讓市場(chǎng)發(fā)揮作用。市場(chǎng)能夠起到一個(gè)交響樂隊(duì)指揮的作用：協(xié)調(diào)每一種能源設(shè)施發(fā)揮作用的時(shí)間和地點(diǎn)，就像樂隊(duì)中的樂器一樣，從而為終端用戶提供最大價(jià)值。最美妙的交響曲需要許多不同樂器在正確的時(shí)間以正確的音量發(fā)揮自己的作用。沒有一支樂器需要一直演奏，但樂隊(duì)整體卻在持續(xù)創(chuàng)造美妙的交響曲。

當(dāng)前，協(xié)調(diào)美國(guó)電網(wǎng)的指揮者們正在發(fā)出一個(gè)千真萬確的信號(hào)：我們已不再需要任何新建基底負(fù)載發(fā)電廠，同時(shí)現(xiàn)存的此類發(fā)電廠也即將迎來退出歷史舞臺(tái)的時(shí)刻。

與一個(gè)普遍存在的誤解相反的事實(shí)是，扼殺掉化石燃料火電廠的經(jīng)濟(jì)性的甚至并不是可再生能源，而是低價(jià)的天然氣。如果老舊的基底負(fù)載發(fā)電廠連燃料價(jià)格的異常波動(dòng)都無法應(yīng)對(duì)，那么它們還如何能夠在低價(jià)風(fēng)能和太陽能的發(fā)展浪潮之中存活下來呢？

價(jià)值萬億美元的問題

由此可見，我們正面臨著一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)高昂的抉擇。美國(guó)大約有50%的現(xiàn)役熱電裝機(jī)將在2030年達(dá)到退役期限——而如果用電需求保持平穩(wěn)甚至萎縮，這一期限還將更快到來，給這些電廠的盈利能力帶來更大壓力。

如果我們簡(jiǎn)單聽取美國(guó)能源部關(guān)于“基底負(fù)載對(duì)一個(gè)優(yōu)質(zhì)電網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)而言十分必要”這一過時(shí)假設(shè)，我們將重新投資于相同種類的熱力電廠，而正是這類電廠造成了上文描述的無休止的爭(zhēng)論。

如果這樣，我們會(huì)將高額成本投資在這些新建資產(chǎn)中，而其中許多資產(chǎn)的價(jià)值隨著能效、可再生能源和其它清潔能源的發(fā)展而被迅速抹殺，如果用電力行業(yè)術(shù)語表示，它們將被“擱淺”。

這將極大地影響美國(guó)經(jīng)濟(jì)在全球的競(jìng)爭(zhēng)力，尤其是面對(duì)中國(guó)、印度、歐洲等已經(jīng)在積極從事可再生能源轉(zhuǎn)型，從而確保今后數(shù)十年享受超低電力成本的國(guó)家時(shí)。除了資產(chǎn)擱淺的風(fēng)險(xiǎn)外，這種發(fā)展路徑還將以直接（電廠運(yùn)營(yíng)本身）或間接方式（因在不符合氣候穩(wěn)定性資源上投入的資本浪費(fèi)）造成數(shù)十億噸的碳排放。

相反，如果我們能夠?qū)W習(xí)美國(guó)領(lǐng)先的幾個(gè)州和其他國(guó)家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展一個(gè)主要基于可再生能源的彈性電網(wǎng)，就能夠以同樣可靠并且成本更低、風(fēng)險(xiǎn)更小的方式為我們的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)提供動(dòng)力。

我們可以選擇利用可再生能源產(chǎn)業(yè)無與倫比的創(chuàng)新能力來降低風(fēng)能和太陽能電力的供應(yīng)成本。同時(shí)我們還能夠促進(jìn)先進(jìn)的美國(guó)企業(yè)和行業(yè)新貴的創(chuàng)新能力，在供需兩側(cè)最大程度的利用這種低成本能源。

我們只有有限的機(jī)會(huì)來做出正確的抉擇。今天，我們應(yīng)該抓住美國(guó)能源局研究計(jì)劃和當(dāng)前批發(fā)市場(chǎng)改革爭(zhēng)論所提供的機(jī)遇，從而確保未來的電力市場(chǎng)將能夠?yàn)槲覀兊纳鐣?huì)發(fā)展目標(biāo)服務(wù)，而不是背道而馳。

原標(biāo)題:電網(wǎng)需要交響樂式的和諧