傳統方案給電網帶來麻煩

天然氣分布式能源在我國已經推行了若干年，但近年來，可再生能源發電的份額逐步提高。可再生能源不但被視為解決環境問題，特別是減少碳排放的有效途徑，長期則可能是人類能源需求的最重要的解決方案之一。全球2014年可再生能源發電占電力生產總值的22.8%(包括水電等)，其中風能與太陽能之和占4%。

中國面臨著嚴重的環境壓力，因而更加重視可再生能源發電的發展，2014年可再生能源發電量為1.2萬億千瓦時，占總發電量的22%，其中并網風力發電占總發電量的2.8%;光伏發電占總發電量的0.45%，并網光伏占0.42%。2014年，在中美雙方發布的聯合聲明中，中國提出計劃2030年左右二氧化碳排放達到峰值且將努力早日達峰值，并相應地將2030年非化石能源占一次能源消費比重提高到20%，而此前的規劃是到2020年非化石能源占比為15%。考慮到水電核電施工周期較長，增長受稟賦限制，風光電的發展潛力非常大。

中國有著世界上最大的用電需求，也是最大的可再生能源發電國，因此中國對全球可再生能源發展舉足輕重。可再生能源發電發展最大的問題，是可再生能源發電的間歇性與不可預測性。

一方面，可再生能源的發電集中時間段與用電時間段存在著不一致性。風電發電高峰一般集中在晚上，太陽能發電的高峰集中在白天。而工業用電的用電曲線較為平緩，居民用電則呈現白天、晚上兩個高峰。另一方面，隨著季節、天氣的變化，可再生能源發電與用電曲線都會有相應的變化。中國大部分地區春季風力發電輸出最大，光伏發電夏天輸出最高，而且發電隨天氣原因劇烈變化而具有不可預測性。

這些對于電網來說，都是麻煩。傳統的解決方案主要集中在兩個途徑：一是利用較為靈活的發電設施與之配合，形成穩定的總輸出，應用較為廣泛的是天然氣發電與可再生能源發電相結合。二是將可再生能源發電的能量進行儲存，儲能傳統方法是轉換為熱能等形式，如儲熱、熱水系統與可再生能源發電系統的結合。而不涉及能量轉換的電力儲能方法，以往的應用中，主要表現為抽水蓄能電站。

以上兩個方案都不能從根本上解決可再生發電到達一定規模比例后，難以維持電網穩定性的問題。第一個方法存在兩個主要限制：一是應用不夠廣泛，較多應用于分布式系統;二是涉及到燃料價格因素，成本不可控。第二個方法的主要局限在于，抽水蓄能電站工作時，其能量來源從根本上來說，同樣是化石能源。因此，抽水蓄能雖然有利于減少電網的波動性，但對節能減排并沒有本質上的好處。另外，抽水蓄能電站的應用受到選址、成本與利益分配等多方面限制因素影響。

電池儲能或為解決方案

如果從更為長遠的角度來看這個問題，電池儲能可能是可再生能源發電不穩定性的最有效經濟方案。電池儲能的好處在于，可大可小，容易與各種規模的可再生能源發電相結合;充電放電快速，直接電與電轉化，轉換效率高。其限制的最大因素在于經濟性，以及與成本相關聯的充放電效率、安全性、壽命。傳統觀點都認為電池儲能的成本高而難以商業運營。

這個狀況正在迅速改變，近期電池技術的突破，使得電動汽車等大規模電池應用已經較為普遍，而直接與電力系統結合的電池儲能的嘗試也已經開始。2015年5月，特斯拉(Tesla)發布名為Powerwall的家用電池系統和商用電池系統Powerpack。其單體峰值電量為3千瓦，可儲存10千瓦時電量，充放電能效92%，提供10年質保，單體售價為3500美元，可以通過簡單拼接進一步擴大至1000倍。特斯拉希望借此改變人類的用電模式，掀起能源革命，推動可再生能源的普及。現在看來，特斯拉不是在吹牛。

對于可再生能源與儲能結合的系統，儲能策略對系統經濟性的重要性可能高于儲能設備本身成本的重要性。因此，政府在大力推進儲能設備發展的同時，也應當倡導電池儲能與可再生能源發電的結合，積極建立試點，扶持可再生能源與儲能結合系統的試驗性項目，在實踐中找到最適應中國現狀，最適應項目安裝地點的儲能策略，為日后大規模可再生能源發電的利用打下良好基礎。

與工業用電結合的分布式光伏項目可能是電池儲能最易介入，而且是最容易盈利的主體。可再生能源與儲能相結合的系統，要想其達到最優的經濟效益，關鍵在于對可再生能源發電的有效預測。因此，政府在大力發展風能、光伏的同時，也應該建立平臺，及時更新分享相關發電與氣候數據，提供有效的發電預測信息。

對于電網而言，發展電池儲能技術或可從根本上解決可再生能源發電的不穩定性問題，大規模擴大可再生能源發電的份額，有效提高上并網率和系統穩定性。對于政府而言，制定更有針對性和有差別性的差別電價政策，不但有助于推動電池儲能技術的盈利能力，還可以在更大程度上優化電力資源配置，提高電力系統的總體發電效率。

電池儲能系統的突破已經到了一個關鍵點，現在研究儲能的經濟性，比之前更有時效性與指導意義。而從宏觀與微觀上分步進行可再生能源與儲能系統的研究和政策設定，具有可行性與實證參考意義。

對于可再生能源發展與儲能技術的經濟性，中國具有一定的優勢。第一，電價是可再生發電與儲能盈利的核心，電力價格由政府決定，可以由政府制訂有利于可再生能源發展與儲能技術的電力峰谷和差別電價。第二，中國作為可再生能源生產大國，其市場潛力巨大，可以為可再生能源發展與儲能技術的投資提供規模效應。

所以，電池儲能技術與可再生能源發電推廣具有同等重要的地位。隨著技術進步，電池儲能成本與技術已經逐漸進入經濟性區域。中國作為可再生能源生產大國，政府應加強對電池儲能技術的研究和運用的扶持力度，從而搶占新能源革命的先機。為避免落后一步，中國政府應抓住儲能技術處于突破前夕的機會，利用產業規模與市場優勢，推進各種技術的電池儲能研究與產業結合，爭取在其他國家的前面，早日實現電池儲能大規模應用。

(作者系廈門大學能源經濟與能源政策協同創新中心主任)

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