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【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   點擊量: 評論 (0)
我們不能因推行過時的基底負(fù)載電力概念而扼殺創(chuàng)新。今年四月,美國能源部長里克•佩里宣布了一項為期60天,針對電力市場設(shè)計和電網(wǎng)穩(wěn)定性的研究計劃,旨在評估當(dāng)前市場設(shè)計在充分補(bǔ)償基底負(fù)載(例如燃煤和核

2.“小時-天”時間尺度。在中等時間尺度中,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,所以電網(wǎng)需要不同資源在一天中的數(shù)小時內(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;同時,它們還是數(shù)十億美元規(guī)模的美國電力需求響應(yīng)市場的重要基礎(chǔ)。
 
例如,由零售電力公司和批發(fā)市場運營商所運營的需求響應(yīng)項目的負(fù)荷總量高達(dá)60吉瓦左右。在峰值容量的競爭中,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)小時內(nèi)平衡供需關(guān)系。
 
智能空調(diào)、熱水器以及電動汽車等都是最具發(fā)展前景的技術(shù),但至少30%的美國電力需求量都具備一定的彈性,能夠用于提供電網(wǎng)價值。
 
如果能夠全面采用熱存儲技術(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)地匹配各個季節(jié)的能源需求。我們在無風(fēng)和陰天時應(yīng)如何滿足電力需求?這對低碳電網(wǎng)的運營帶來了一個不小的挑戰(zhàn)。
 
雖然這在目前,甚至數(shù)十年內(nèi)都還不是一個緊迫的問題,所以市場尚未發(fā)出信號激勵這方面的創(chuàng)新解決方案。然而,許多證據(jù)已證實,一旦市場發(fā)出對這種解決方案的需求,大量的先進(jìn)技術(shù)就會涌現(xiàn)。
 
艾森豪威爾將軍的名言就曾為一個有潛力的創(chuàng)意提供了靈感:“如果一個問題無法被解決,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?。與同樣能在無風(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,長距離高壓輸電線路雖然在美國還有待發(fā)展,但在中國和其他國家已十分普遍。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,而不會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)還不會對我們造成影響,因此我們尚未應(yīng)用市場的力量來解決這些問題。
 
從混亂的爭吵到和諧的交響曲
 
在過去的幾個月里,關(guān)于電網(wǎng)未來的論述已然演變成了一場現(xiàn)有基底負(fù)載發(fā)電廠(及其說客)和新市場利益之間的口舌之戰(zhàn)。隨著當(dāng)前低價(但并不穩(wěn)定)天然氣造成的需求量下降和能源價格跳水,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。
 
我們需要終止這場爭吵并讓市場發(fā)揮作用。市場能夠起到一個交響樂隊指揮的作用:協(xié)調(diào)每一種能源設(shè)施發(fā)揮作用的時間和地點,就像樂隊中的樂器一樣,從而為終端用戶提供最大價值。最美妙的交響曲需要許多不同樂器在正確的時間以正確的音量發(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)美國電網(wǎng)的指揮者們正在發(fā)出一個千真萬確的信號:我們已不再需要任何新建基底負(fù)載發(fā)電廠,同時現(xiàn)存的此類發(fā)電廠也即將迎來退出歷史舞臺的時刻。
 
與一個普遍存在的誤解相反的事實是,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,而是低價的天然氣。如果老舊的基底負(fù)載發(fā)電廠連燃料價格的異常波動都無法應(yīng)對,那么它們還如何能夠在低價風(fēng)能和太陽能的發(fā)展浪潮之中存活下來呢?
 
價值萬億美元的問題
 
由此可見,我們正面臨著一個風(fēng)險高昂的抉擇。美國大約有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。
 
如果我們簡單聽取美國能源部關(guān)于“基底負(fù)載對一個優(yōu)質(zhì)電網(wǎng)的運轉(zhuǎn)而言十分必要”這一過時假設(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論。
 
如果這樣,我們會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經(jīng)濟(jì)在全球的競爭力,尤其是面對中國、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家時。除了資產(chǎn)擱淺的風(fēng)險外,這種發(fā)展路徑還將以直接(電廠運營本身)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)造成數(shù)十億噸的碳排放。
 
相反,如果我們能夠?qū)W習(xí)美國領(lǐng)先的幾個州和其他國家的先進(jìn)經(jīng)驗,發(fā)展一個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)險更小的方式為我們的經(jīng)濟(jì)增長提供動力。
 
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。同時我們還能夠促進(jìn)先進(jìn)的美國企業(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)會來做出正確的抉擇。今天,我們應(yīng)該抓住美國能源局研究計劃和當(dāng)前批發(fā)市場改革爭論所提供的機(jī)遇,從而確保未來的電力市場將能夠為我們的社會發(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

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責(zé)任編輯:lixin

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電網(wǎng) 高壓輸電線路 智能負(fù)荷轉(zhuǎn)移
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