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各(ge)種儲(chu)能技(ji)術的(de)成本在過去若干年實現大(da)幅下降(jiang)，特別是(shi)鋰(li)離子電(dian)池技(ji)術，這對于傳統(tong)(tong)上(shang)需要(yao)實時(shi)平衡(heng)、存儲(chu)困難(nan)的(de)電(dian)力(li)系(xi)統(tong)(tong)無疑是(shi)一個結構性變(bian)化。儲(chu)能系(xi)統(tong)(tong)允許能量(liang)在時(shi)間上(shang)轉移，而電(dian)網系(xi)統(tong)(tong)允許能量(liang)在地理上(shang)轉移。

隨著可再生能源占比的增加，其波動性與地理上的限制，使得系統必須具有額外的靈活性，以保持在各個時間尺度上的平衡。現有被廣泛討論的提高系統靈活性的方法就是增加電力存儲能力（比如低谷平衡）與擴大傳輸網絡。二者往往被認為是互相替代的關系，當然，也不乏二者之間存在互補性的觀點。

在發(fa)達國家，電(dian)網(wang)(wang)的(de)(de)建設與(yu)擴容往(wang)往(wang)是(shi)非(fei)常(chang)(chang)困難與(yu)滯后的(de)(de)，因此，成本快速(su)下降的(de)(de)儲(chu)能的(de)(de)建設如果能夠(gou)跟上，可(ke)以彌補電(dian)網(wang)(wang)的(de)(de)部分角色，儲(chu)能也(ye)會再次(ci)被(bei)看好。過去的(de)(de)一段(duan)時間(jian)，電(dian)網(wang)(wang)側儲(chu)能在我(wo)國各個(ge)地(di)區的(de)(de)安裝呈現(xian)加速(su)的(de)(de)趨勢。并(bing)且，從(cong)過去的(de)(de)經歷來看，電(dian)網(wang)(wang)的(de)(de)建設速(su)度往(wang)往(wang)也(ye)是(shi)非(fei)常(chang)(chang)快的(de)(de)。那么(me)，關(guan)于二者(zhe)是(shi)互補還是(shi)替代角色的(de)(de)討論(lun)就(jiu)非(fei)常(chang)(chang)關(guan)鍵了。因為它(ta)涉(she)及系統(tong)更(geng)高靈活性能否(fou)(fou)有(you)效(xiao)實現(xian)，是(shi)否(fou)(fou)可(ke)以收益(yi)大于成本的(de)(de)方(fang)式（所(suo)謂(wei)有(you)經濟效(xiao)率）實現(xian)，以及是(shi)否(fou)(fou)能以更(geng)好、更(geng)低成本實現(xian)系統(tong)目的(de)(de)（所(suo)謂(wei)成本有(you)效(xiao)性）。本期專欄，我(wo)們將(jiang)討論(lun)這個(ge)問題。

過去的故事與事實

在當前的調(diao)度(du)體(ti)系(xi)下，儲能與普通發電(dian)電(dian)源并無區別，所謂系(xi)統(tong)級儲能的上馬完全是“泡沫(mo)”。

2017 年(nian)，輸(shu)電(dian)(dian)(dian)系(xi)統服務(wu)商(shang)TenneT 和電(dian)(dian)(dian)池(chi)制造商(shang)Sonnen開始(shi)在(zai)試(shi)點(dian)項目中使用區塊鏈(lian)，調用分散的(de)家用電(dian)(dian)(dian)池(chi)儲能(neng)(neng)。眾所周知，解(jie)決德(de)國北部(bu)(bu)與南部(bu)(bu)之(zhi)間(jian)高壓傳輸(shu)網絡瓶頸的(de)方法是降低(di)北部(bu)(bu)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)廠的(de)功率(lv)輸(shu)出(chu)，同時(shi)(shi)提高南部(bu)(bu)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)廠的(de)功率(lv)輸(shu)出(chu)。現在(zai)的(de)替代方案是將(jiang)分散的(de)家用電(dian)(dian)(dian)池(chi)儲能(neng)(neng)連接在(zai)一起，這(zhe)(zhe)樣家用電(dian)(dian)(dian)池(chi)儲能(neng)(neng)也能(neng)(neng)提供這(zhe)(zhe)項服務(wu)。北部(bu)(bu)的(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)在(zai)阻(zu)塞發(fa)(fa)生時(shi)(shi)儲存電(dian)(dian)(dian)網的(de)電(dian)(dian)(dian)力，同時(shi)(shi)南部(bu)(bu)的(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)（在(zai)高峰需(xu)求時(shi)(shi)）將(jiang)向電(dian)(dian)(dian)網供電(dian)(dian)(dian)。

2017年，我國政府發(fa)布《關于促進儲能(neng)技術與產(chan)業發(fa)展的指導意見》。儲能(neng)項目(mu)，尤其是電池儲能(neng)項目(mu)，在(zai)發(fa)電側(ce)、電網側(ce)、用戶側(ce)、微電網、通(tong)信儲能(neng)、應(ying)急電源等都有廣泛應(ying)用。

2019年9月(yue)，國家發展改革委召開加強儲(chu)能(neng)技(ji)(ji)術(shu)學科專業建設推進(jin)產(chan)業人(ren)才培養和技(ji)(ji)術(shu)創新(xin)座談會，強調儲(chu)能(neng)技(ji)(ji)術(shu)與產(chan)業的安全性、經濟性與可(ke)循環(huan)性。

2018年(nian)，電(dian)網(wang)側(ce)(ce)儲能(neng)建(jian)設一度紅火。江蘇、河南、湖(hu)南等地陸續開展了百(bai)兆瓦級別的電(dian)網(wang)側(ce)(ce)儲能(neng)項目建(jian)設。截至2018年(nian)6月底，全(quan)國(guo)投運電(dian)化學儲能(neng)項目的累計裝機為53.3 萬千瓦，在(zai)用戶側(ce)(ce)的占50%，發(fa)電(dian)側(ce)(ce)與電(dian)網(wang)領(ling)域的分(fen)別占35%、15%。其中，70%是鋰離子電(dian)池。成本回收與盈利，主要是通過峰谷價差實(shi)現(xian)。

儲能到底是替代還(huan)是補(bu)充(chong)(chong)電網的(de)角色，不同的(de)研(yan)究給出了很混雜的(de)結果。其答案往往取決于很多的(de)前提條件，特別是涉(she)及(ji)需(xu)求、供應以及(ji)儲能的(de)空間(jian)分布，可再生能源與(yu)需(xu)求特性的(de)相關性，以及(ji)儲能運行(xing)的(de)模式（比如參與(yu)何種市場、在(zai)何種時間(jian)尺度上進(jin)行(xing)充(chong)(chong)放電循環）。

我國的(de)(de)(de)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)結構與歐(ou)美存在(zai)(zai)很大的(de)(de)(de)差異。在(zai)(zai)歐(ou)美，基本(ben)是(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)狀電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)（meshed- grid），幾乎不(bu)(bu)存在(zai)(zai)“大飛(fei)線(xian)式”的(de)(de)(de)長距離“點對(dui)點”“點對(dui)網(wang)(wang)(wang)”線(xian)路，專門用于電(dian)(dian)力傳輸(shu)。因為，一(yi)(yi)方(fang)面(mian)，建設電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)線(xian)路的(de)(de)(de)基本(ben)動機是(shi)(shi)聯網(wang)(wang)(wang)解決(jue)阻塞問題主要是(shi)(shi)發揮(hui)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)的(de)(de)(de)需(xu)求(qiu)與供應的(de)(de)(de)“平滑效應”，而(er)不(bu)(bu)是(shi)(shi)輸(shu)電(dian)(dian)，電(dian)(dian)源(yuan)永遠(yuan)是(shi)(shi)在(zai)(zai)本(ben)地(di)(di)平衡后，再調劑余缺(que)，從(cong)而(er)減少輸(shu)電(dian)(dian)需(xu)求(qiu)，這是(shi)(shi)一(yi)(yi)個一(yi)(yi)致(zhi)性的(de)(de)(de)思路；另一(yi)(yi)方(fang)面(mian)，高壓電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)很貴，現實中(zhong)(zhong)征(zheng)地(di)(di)困難，建設緩慢。如果一(yi)(yi)個地(di)(di)區的(de)(de)(de)需(xu)求(qiu)旺盛，建設本(ben)地(di)(di)電(dian)(dian)源(yuan)，實現本(ben)地(di)(di)化供應往往是(shi)(shi)最優選(xuan)擇，而(er)不(bu)(bu)是(shi)(shi)選(xuan)擇遠(yuan)方(fang)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)力輸(shu)送。從(cong)技術層(ceng)面(mian)來講(jiang)，在(zai)(zai)電(dian)(dian)源(yuan)分布均勻的(de)(de)(de)電(dian)(dian)力系統中(zhong)(zhong)，其無功(gong)與功(gong)角穩定(ding)也更容(rong)易(yi)保障。

我(wo)國電網(wang)系(xi)統級儲能的(de)(de)(de)安裝，往往服從(cong)于改善并網(wang)特性、平滑出力的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)，從(cong)而(er)更加有利于外(wai)送(song)。正如我(wo)們之(zhi)前提及的(de)(de)(de)，這里的(de)(de)(de)“穩定外(wai)送(song)”完全屬(shu)于基荷僵直外(wai)送(song)，既(ji)不(bu)參與(yu)本地(di)平衡，也很少(shao)隨著(zhu)目標地(di)需(xu)求變化，這給送(song)、售兩端都造成了經(jing)濟上(shang)的(de)(de)(de)“無(wu)謂損失(shi)”（deadweight loss），屬(shu)于需(xu)要盡快取消的(de)(de)(de)電力傳輸(shu)與(yu)運行方(fang)式。

邏輯

我國電網系(xi)統級儲能(neng)的安裝，往(wang)往(wang)服從于(yu)改(gai)善并網特性、平(ping)滑出力的目的，從而更(geng)加(jia)有利(li)于(yu)外送。

從(cong)技術上(shang)來說，儲(chu)(chu)能的(de)(de)(de)系統價值(zhi)很清楚(chu)，它(ta)可以提供：能源的(de)(de)(de)存(cun)儲(chu)(chu)，在(zai)價格(ge)低的(de)(de)(de)時候充電(dian)，在(zai)合適的(de)(de)(de)時候放電(dian)，從(cong)而(er)進行價格(ge)套利；頻率控(kong)(kong)制，提供向(xiang)上(shang)向(xiang)下的(de)(de)(de)平(ping)衡調節，速度很快；電(dian)壓控(kong)(kong)制；峰荷轉(zhuan)移，放電(dian)的(de)(de)(de)過程(cheng)也是(shi)削減峰荷的(de)(de)(de)過程(cheng)。這些價值(zhi)如何貨(huo)幣化，成(cheng)為可行商業模式，與市場設計息息相關，市場的(de)(de)(de)開(kai)放性與參與主體的(de)(de)(de)資(zi)格(ge)是(shi)其(qi)中最重要的(de)(de)(de)因素(su)。但(dan)是(shi)無論如何，所謂“平(ping)滑機組出力”均不是(shi)其(qi)目的(de)(de)(de)，這（應(ying)該）是(shi)一個互聯電(dian)力系統的(de)(de)(de)基本功能。現實(shi)中，往往存(cun)在(zai)其(qi)他眾多更(geng)合適、更(geng)便宜的(de)(de)(de)選擇。

開放競爭性電(dian)力市場(chang)環(huan)境中的(de)儲能來緩(huan)解電(dian)網阻塞(sai)，如(ru)果是(shi)安裝在阻塞(sai)線路高(gao)發電(dian)成本的(de)一端(duan)，那(nei)么儲能在低(di)(di)谷充電(dian)，高(gao)峰放電(dian)，會(hui)有效降低(di)(di)高(gao)峰時(shi)期(qi)其他機(ji)組(zu)需(xu)要的(de)發電(dian)量，降低(di)(di)阻塞(sai)情況。這一角色(se)與擴大(da)的(de)電(dian)網連接往往是(shi)一樣的(de)降低(di)(di)本地機(ji)組(zu)發電(dian)量。二者(zhe)是(shi)同一功(gong)能，因此是(shi)充分替代(dai)的(de)。

相反，如果儲(chu)(chu)能(neng)安裝在阻(zu)塞(sai)線路低發電(dian)(dian)成本的(de)(de)一(yi)端，那么擴(kuo)大(da)的(de)(de)電(dian)(dian)網(wang)連接會增(zeng)大(da)該端的(de)(de)發電(dian)(dian)量，因(yin)為(wei)電(dian)(dian)量可以(yi)傳(chuan)輸(shu)到更貴的(de)(de)另一(yi)端，從(cong)而增(zeng)加對高(gao)峰點(dian)儲(chu)(chu)能(neng)放(fang)電(dian)(dian)的(de)(de)需求(qiu)。電(dian)(dian)網(wang)的(de)(de)阻(zu)塞(sai)越(yue)(yue)緩解，傳(chuan)輸(shu)的(de)(de)電(dian)(dian)量越(yue)(yue)大(da)，從(cong)而儲(chu)(chu)能(neng)的(de)(de)需要（替代本地發電(dian)(dian)，尋(xun)找價(jia)格高(gao)點(dian)）也越(yue)(yue)大(da)。二者往往是互(hu)補的(de)(de)。

聯(lian)(lian)網意味著之前獨立(li)的(de)電(dian)(dian)網建立(li)了(le)(le)物(wu)理聯(lian)(lian)絡，從(cong)而整(zheng)個市(shi)場可以變(bian)得(de)更大(da)，彼此(ci)聯(lian)(lian)系(xi)與交換電(dian)(dian)力變(bian)得(de)可能(neng)或者更大(da)。此(ci)外，從(cong)系(xi)統運行(xing)角度來看，由于(yu)彼此(ci)之間的(de)可能(neng)需求(qiu)特性不同(tong)，存(cun)在大(da)區域的(de)平衡(heng)效應，以及可以共(gong)享一些備用，潛在地(di)有(you)做(zuo)大(da)蛋糕的(de)可能(neng)性。輸電(dian)(dian)，比(bi)聯(lian)(lian)網的(de)含義要(yao)小得(de)多，只是一種(zhong)電(dian)(dian)力交易行(xing)為。“大(da)飛線式”外送往(wang)往(wang)割裂了(le)(le)本地(di)與外送市(shi)場。

在(zai)(zai)“大飛線式”外送的(de)格局下(xia)，電(dian)(dian)網與儲(chu)能(neng)(neng)(neng)的(de)關(guan)系(xi)是(shi)(shi)(shi)非常微妙的(de)，完全不(bu)是(shi)(shi)(shi)上述通過加(jia)(jia)入(ru)(ru)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)來(lai)解決電(dian)(dian)網阻塞(sai)的(de)邏輯，因為根(gen)本不(bu)存(cun)在(zai)(zai)電(dian)(dian)網阻塞(sai)，儲(chu)能(neng)(neng)(neng)的(de)應用目(mu)(mu)標是(shi)(shi)(shi)改善電(dian)(dian)廠出(chu)(chu)力特性。首先，總(zong)體而言，電(dian)(dian)網是(shi)(shi)(shi)為了達到平滑出(chu)(chu)力目(mu)(mu)的(de)，儲(chu)能(neng)(neng)(neng)也是(shi)(shi)(shi)同(tong)樣(yang)如此，二者(zhe)的(de)功(gong)能(neng)(neng)(neng)一(yi)樣(yang)。儲(chu)能(neng)(neng)(neng)大規模加(jia)(jia)入(ru)(ru)后(hou)必(bi)然替代電(dian)(dian)網，比(bi)如有些自發自用用戶安裝大容量儲(chu)能(neng)(neng)(neng)后(hou)，幾乎可以“脫(tuo)網”了，二者(zhe)是(shi)(shi)(shi)替代關(guan)系(xi)。其(qi)(qi)次，具體就長(chang)距(ju)離輸送模式而言，其(qi)(qi)完全是(shi)(shi)(shi)基(ji)于(yu)電(dian)(dian)量輸送目(mu)(mu)的(de)，更(geng)多的(de)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)加(jia)(jia)入(ru)(ru)意味著更(geng)大的(de)電(dian)(dian)量輸出(chu)(chu)，從而提高電(dian)(dian)網線路利用率與容量需(xu)求，二者(zhe)是(shi)(shi)(shi)互補的(de)；此外，其(qi)(qi)服從于(yu)一(yi)個完全不(bu)正當、不(bu)合(he)理的(de)目(mu)(mu)的(de)基(ji)荷僵(jiang)直外送。這樣(yang)的(de)基(ji)荷電(dian)(dian)力不(bu)受目(mu)(mu)標地歡(huan)迎(ying)，屬于(yu)特權垃圾電(dian)(dian)，儲(chu)能(neng)(neng)(neng)的(de)加(jia)(jia)入(ru)(ru)無疑會惡化(hua)這種趨勢，使得線路的(de)利用率因為市場問題(ti)而下(xia)降(jiang)，二者(zhe)存(cun)在(zai)(zai)沖突。

小結

筆者(zhe)在2016年曾提到(dao)，儲(chu)能(neng)應用需要避免的是一種錯誤(wu)的組合缺乏(fa)波動(dong)性(xing)定價的市(shi)場、對儲(chu)能(neng)放電單獨補(bu)貼、補(bu)貼通(tong)過消費(fei)者(zhe)消化(hua)、何時放電由調(diao)度說(shuo)了算。目前，這句話對于改革(ge)中(zhong)的我(wo)國電力系(xi)(xi)統仍然有效。在當前的調(diao)度體系(xi)(xi)下，儲(chu)能(neng)與普通(tong)發(fa)電電源并無區別，所謂系(xi)(xi)統級儲(chu)能(neng)的上馬完(wan)全(quan)是“泡沫”。

電網聯網的基(ji)本目的是(shi)平滑各(ge)種出(chu)力(li)特性不同的電源與不同需求特性的用(yong)戶，這是(shi)其基(ji)本功能(neng)。而儲能(neng)也具有這種功能(neng)，二者是(shi)充分(fen)替(ti)代(dai)的。在(zai)解決(jue)網絡(luo)阻(zu)塞(sai)問題上，二者是(shi)互補還(huan)是(shi)替(ti)代(dai)，往往取決(jue)于儲能(neng)是(shi)安裝在(zai)高電價側(ce)，還(huan)是(shi)低電價側(ce)。

在(zai)我國“大飛線式(shi)”外送格(ge)局下，電網(wang)與儲能是通過互補(bu)來實現基荷僵直外送的(de)，這(zhe)恰恰是整個系統靈活性(xing)不足的(de)主(zhu)要障礙。抑制這(zhe)一無效率體系的(de)關鍵，在(zai)于調度(du)范式(shi)的(de)改變(bian)以及(ji)網(wang)狀(zhuang)電網(wang)的(de)構建，消滅“點(dian)對點(dian)”“點(dian)對網(wang)”的(de)僵直外送模式(shi)。