张树伟：电力系统最终会需要储能
来源：中国能源报 | 0评论 | 4502查看 | 2016-06-29 09:39:10
电力系统最大的特点，在于其实时平衡要求与不可经济储存，而消费者也往往缺乏足够的技术手段与经济激励改变自身的用电行为以促进系统的平衡。因此，供应侧的调整成为保持电力系统平衡的基本手段，在不同时间尺度上，其对应于系统的调频、调峰等服务。
当前，电力不可经济存储，在于储能技术还不够可靠与廉价。但是似乎有越来越积极的信号显示储能产业将会有提速发展。近日，国家能源局下发了储能参与系统调峰调频的试点文件——《关于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务补偿（市场）机制试点工作的通知》，无疑是储能产业发展的一大促进。
改善的储能将颠覆电力系统认知。如果各种处于概念中的、实验室中的、商业化初期（各种电池）的储能技术与先进模式能够以足够容量、低成本、高可靠性的特点出现，那么其将使电力与其他商品无异。
当前，各种储能的技术路线，以及我国各主要研究机构的工作推进，都在日新月异进展中。今年，电动汽车公司特斯拉M3车型的火热预订引爆了数个领域，60千瓦时的电池、320公里的续行里程，特别是每千瓦时200美元的成本预期着实预示着强大的竞争力，超过了之前几乎所有预计的成本下降速度。当然，有人认为，这个成本低得有些夸张，没有考虑安装、电线投资等细节，但是谁知道呢？
当然，现实是现有储能技术成本现在还较高，不同技术路线进展程度各异。而技术进步的节奏，似乎只能期待，无法展望。
笔者认为，可再生能源电力系统最终会需要储能。我国目前的风电比例不到4%，电力系统还存在大量基荷。卓尔德中心的模拟显示：如果这个比例超过了40%，该电力系统将是一个接近1000小时出现“过发电”（风电出力大于总负荷）、化石能源机组满负荷等效小时数下降到3600小时的系统，那时系统的基荷就会彻底消失了。这样的系统，如果不借助储能手段改善出力特性，运行将是极其困难的，运用其他综合的需求侧与供应侧措施也将是成本高昂的。
从消费者角度看，电是高度均一标准化的商品，不可能也没有必要区分消费的到底是火电还是水电。来自不同类型电源、不同地区的电力，对于消费者而言是可以充分替代的。因此，电力的竞争，往往是简单价格的竞争，而不像其他商品，存在偏好、质量、习惯等方面的区别。现实中，对于电力消费者，特别是中小用户，其用电的价格会相对在一段时间固定。出于普遍服务的考虑，保证用户持续稳定的电力供应，往往也是电力运营商或者销售商的基本责任。
但从供应侧而言，电力着实不是一个均一的商品。不同机组具有不同的长期发电成本，水电、光伏以及一些其他的先进技术发电（比如燃料电池），都有不同的可变与固定成本的构成。如果电力市场存在，且可灵活反映不同时间电力的价值，电价就会波动非常大。
基于目前电力市场现状，短期内，储能跟纯粹的消费者可能关系不大，其价值发挥与可行的商业模式无疑应更多在供应侧做文章。试想以1倍的价格充电，再以10倍的价格放电，或者电力价格越来越受天气影响，而不是因燃料价格变化而产生巨大波动与出力偏差，这个利润空间不知道有多“美”。长期看则似乎有些吊诡，储能可以从市场波动与预测误差中赚钱，但是赚钱的过程就是消灭市场波动的过程。很显然，一个覆盖全部电力需求的储能系统，平抑了几乎所有的波动，其需求、供应还有价格，都将是一条直线。储能系统的价值在容量达到一定水平之后似乎会下降非常迅速，市场容量会很快饱和，从这个角度看，储能似乎又是其自身的“埋葬者”。当然，非系统级储能应用的市场还是非常大的。
那么，当前系统需要不需要储能？从解决可再生能源严重弃风的角度，在目前的有限比例之下，储能仍旧不是经济有效的选择，有更多便宜甚至近乎无直接成本的选择，如调度精细化、煤电深度调峰、大幅下调电价以使煤电进一步压缩直至退出出力序列等。当然，这些选择存在很多非经济因素，如我国执行的事实上的煤电优先上网体系、调度体系监管力度、电价体系的基荷思维设计等。笔者认为，储能成为为数不多的解决方案之一，也是可以接受的。在储能领域，当前特别需要做的，仍是持续的支持具有外溢影响的研究与开发。
需要避免的是一种错误的组合——缺乏波动性定价的市场、对储能放电单独补贴、补贴通过消费者消化、啥时候放电调度说了算。那么，这样的储能就无异于其他普通电源了，还不如叫发电设备更恰当。如此而言，储能要想有大发展无疑需要精细的政策设计。国家能源局上述文件的出台，还只是第一步。
（作者系卓尔德环境研究中心首席能源经济师）
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