碳中和與低電價，二者能兼得嗎？

文章來源:中國科學報微信公眾號李清波2023-08-17 08:10

電價和碳減排不可兼得

儲能是電網里的大型“充電寶”，風電、光伏等新能源都是“看天吃飯”，發電量具有波動性、間歇性，而有了這個“充電寶”，就可以在電量豐足時吸收余電、在電量虧欠時放電補能。為了減少波動，當風電、光伏裝機量大踏步前進時，很多國家的儲能設施也在同步興建。

儲能稍微改變了一些電力市場的游戲規則，但是誰也無法精確測算出它的影響有多大。

徐博倫在美國麻省理工學院做博士后時研發出一套用于儲能參與電力市場競價的算法，運算速度非常快。以此為基礎，他想把儲能的市場定價模型、市場出清模型和電力系統市場運行模擬平臺結合到一起，預測儲能增加后的定價盈利模式，以及它在電力系統中的表現。

在更龐大復雜的系統里增加了關鍵變量，模擬結果定然超乎想象。

儲能在市場中就像個投機商，每天要和火力機組競爭比價，把電賣給電網。今天從新能源風電、太陽能那里進點貨，明天再高價賣出賺差價。左右儲能報價的是一只“看不見的手”——系統成本、碳排放需求、儲能競價、發電機競價、負荷需求和可再生能源份額等多種因素疊加，市場瞬息萬變。

徐博倫在模擬中發現，當儲能作出自認為“準確”的形勢預判后，給終端用戶報出一個看似合理的價格，當這個價格高于競爭對手火力機組，儲能就會基于自身利益，把市場拱手相讓，任由火力機組去發電，完全不顧減少火力機組、使用低碳能源的初衷。

儲能不僅肩負保持電網穩定的職責，還有降低用電成本、減少碳排放兩大任務。前者是技術問題，后者本質上是市場機制問題。

徐博倫說，儲能參與電力市場存在飽和效應，即到了一個極限值，增加儲能容量可能會加大運行成本和碳排放。這就意味著，不僅用戶電費上漲，電網也不“脫碳”了。

更多的儲能需要調動額外的資源去抵消波動，最后的成本壓力都會轉嫁到用戶身上。如果市場機制不調整，便宜電價和清潔能源坐上了蹺蹺板，美國將面臨保用電成本和保碳中和目標二選一的艱難抉擇。

因為新能源發電量攀升勢頭太猛，徐博倫的結論揭示了原本幾年后才會發生的現象。這是全世界電力市場領域第一篇直接表達“儲能在市場參與中會對電力系統起反作用”觀點的學術論文。

摸著石頭過河

在電力行業專家眼里，這篇論文像經濟學論文；而在經濟學家眼里，該論文又具有電力行業的烙印。這篇另類文風的論文，放在綜合性期刊中也是別具一格。

隨著研究的深入，研究人員拋棄滿篇的數據和公式，將全文內容重新替換了好幾遍，使文章讀起來通俗易懂。淺顯的文字背后則是來之不易的數據以及對電力市場深邃的洞察力。

徐博倫經常與美國各州的電網公司打交道，一方面與企業探討新能源儲能給電力市場設計帶來的新挑戰，一方面幫助產業界解決實際問題。他還參與了數個州電網和電力公司的科研項目。

據他觀察，美國的電力自由市場像是諸侯爭霸，各有特色，而我國的電力市場早已實現了大一統。徐博倫收集了已公開的美國得克薩斯州、加利福尼亞州和新英格蘭地區，以及澳大利亞和德國等國家的拓撲數據，作為研究的切入點。

濃縮簡化后的拓撲數據既能反映市場整體面貌，又不會暴露安全和隱私問題。拓撲數據相當于燃油車，新能源發電和用電數據相當于汽油，有車沒油、有油沒車都跑不動。完整的數據集對市場研究非常關鍵。

儲能在復雜模型下展示出的趨勢，讓徐博倫開始思考如何在市場機制方面作出調整，這項極為煩瑣的工作只能通過論文貢獻一些思路，更多是要通過政策激勵引導儲能合理參與電力市場。

具體怎么改？美國曾經用過兩個辦法：一個是給儲能補貼，鼓勵同時興建新能源和儲能設備；另一個是通過法律和政策推進改革，但是阻力極大。

徐博倫表示，如果未來有碳交易市場或碳稅等機制，儲能的盈利手段就會更多，也會更容易權衡經濟和環境效益。還有一種手段是儲能因為幫助接納新能源而獲得補貼，不過這樣做的前提是在一個大電力系統中量化某一個儲能系統的貢獻，這在技術上還無法實現，因為我們無法記錄自己用的每一度電是來自風電還是光伏。

由于各個國家和地區的實際情況差異較大，徐博倫暫時無法給每個國家提出更具體的指導建議，但是推演的結論具有普適性，并且還有更廣闊的研究空間。

太原理工大學副校長孫宏斌認為，我國正處于電力市場建設的早期，儲能和電力市場設計的關系是一個需要及早考慮且挑戰重重的課題。“我們擁有后發優勢，一定可以設計出更合理、更靈活的電力市場，既能用上便宜的新能源，又能加快實現碳中和。”