張樹偉

光伏行業(yè)的競價(jià)結(jié)果之低，一再刷新人們的認(rèn)知。2020年，我國補(bǔ)貼項(xiàng)目競價(jià)結(jié)果顯示1：單個(gè)項(xiàng)目的最低電價(jià)為0.2427元/千瓦時(shí)，加權(quán)平均電價(jià)為0.3720元/千瓦時(shí)，低于經(jīng)常作為標(biāo)桿的煤電行政定價(jià)水平。國際上，在2019年突尼斯50萬千瓦光伏項(xiàng)目招標(biāo)中，出現(xiàn)了非洲地區(qū)的最低價(jià)？ 0.024美元/千瓦時(shí)（約合人民幣0.164元/千瓦時(shí)）。

然而，一個(gè)基本的事實(shí)是，光伏設(shè)備只能在有太陽的時(shí)候發(fā)電，這對(duì)于需要隨時(shí)應(yīng)對(duì)打開電燈或者開啟生產(chǎn)線的連續(xù)電力供應(yīng)需求來說，顯然不是優(yōu)點(diǎn)。比如，給定光伏設(shè)備只能服務(wù)于白天的供電，意味著無論發(fā)展多大規(guī)模的光伏裝機(jī)，超過最高負(fù)荷的多少倍，也并不能解決夜晚的供電問題。

關(guān)鍵在于，對(duì)于這個(gè)特點(diǎn)，需要多大程度的懲罰？需要付出多大代價(jià)才是合理的？這在我國能源行業(yè)的討論中尤其重要。因?yàn)?，一方面，在我國的公眾，特別是媒體討論中或多或少存在著“講個(gè)優(yōu)點(diǎn)，評(píng)勞模；說個(gè)缺點(diǎn)，重復(fù)懲罰”的不精確論證模式，往往只說性質(zhì)、不講程度；另一方面，由于缺乏短期競爭性市場，也不存在以市場定價(jià)的精確方式來顯示這種“正確”的懲罰程度作為透明的標(biāo)桿，從而很難讓普通大眾感知其程度。

那么，從“懲罰”來看，至少有如下幾個(gè)程度上的“臺(tái)階”：

第一階：光伏是典型的“垃圾電”。來片云，出力就能波動(dòng)80%。系統(tǒng)完全不需要這種電源，不應(yīng)該發(fā)展光伏。懲罰：停止發(fā)展。

第二階：光伏設(shè)備出力波動(dòng)如此厲害，完全不聽指揮，因此，必須加裝儲(chǔ)能設(shè)施，讓光伏出力多少就必須出力多少。所以，儲(chǔ)能應(yīng)該按1：1的比例進(jìn)行配置，存儲(chǔ)周期最好是基于月度。懲罰：每千瓦時(shí)電量+0.05元的儲(chǔ)放成本。

第三階：在夏季使用空調(diào)的高峰期，光伏是不是也得做點(diǎn)貢獻(xiàn)？可是太陽一落，人們紛紛回家吹空調(diào)時(shí)，光伏設(shè)備也停發(fā)了。那么，光伏是不是應(yīng)該加裝20%的儲(chǔ)能，弄個(gè)日存儲(chǔ)的儲(chǔ)能？懲罰：每千瓦時(shí)電量+0.01元的額外長期平均成本。

第四階：光伏設(shè)備裝了那么多，達(dá)到最高負(fù)荷的1.5倍，原來的中午高峰變成了低谷，傍晚的高峰卻更高。光伏的電力價(jià)格是不是要打個(gè)折扣？如果煤電電價(jià)是0.3元/千瓦時(shí)，光伏在中午時(shí)段所發(fā)電量的電價(jià)就只能按0.15元/千瓦時(shí)計(jì)算。這意味著，如果光伏還享受著補(bǔ)貼，其強(qiáng)度要遠(yuǎn)高于大家之前的認(rèn)知。懲罰：每千瓦時(shí)電量少收益50%，但起碼不用受到額外懲罰。

第五階：懲罰？開玩笑吧？光伏設(shè)備在夜間無法供電，出力下來了，也不能獲得相應(yīng)收入。如果夜間電價(jià)變高，光伏的平均收益就遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于可控機(jī)組，這樣的懲罰還不夠嗎？懲罰：夜間沒有收入，已經(jīng)算是自動(dòng)懲罰了，不需要再進(jìn)行二次懲罰。

第六階：市場應(yīng)該時(shí)刻保持開放性，發(fā)展光伏的目的從來不是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平衡，而是基于節(jié)能減排的需要，完全不應(yīng)該被懲罰，反而需要獎(jiǎng)勵(lì)。懲罰：負(fù)的懲罰，獎(jiǎng)勵(lì)其具有的環(huán)境減排價(jià)值。

那么，到底哪個(gè)是更合理的？本期專欄將討論這個(gè)問題。

最初上網(wǎng)的光伏發(fā)電

一般而言，大部分地區(qū)的中午時(shí)段都是相對(duì)的用電高峰期，特別是在低緯度地區(qū)，夏季的中午往往意味著巨大的空調(diào)負(fù)荷。因此，此時(shí)的光伏發(fā)電恰恰能夠彌補(bǔ)負(fù)荷高峰、捕捉市場的高價(jià)格。到了晚上，負(fù)荷進(jìn)入低谷，光伏設(shè)備不發(fā)電，但這時(shí)的電價(jià)往往很低。因此，從平均上來看（比如1年），光伏的度電收益往往高于煤電或核電等傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組。

光伏裝機(jī)容量遠(yuǎn)超最大負(fù)荷的情況

那么，如果光伏的裝機(jī)持續(xù)增長，是出于節(jié)能減排而非系統(tǒng)平衡的目的（這仍舊是必要的，因此，要不斷替代其他電源才行），就有可能出現(xiàn)光伏設(shè)備的出力超過最大負(fù)荷的情況，從而將過去的高峰變成現(xiàn)在的低谷。美國加利福尼亞州2020年8月中旬發(fā)生的炎熱天氣下的拉閘限電提供了觀察這一情況的機(jī)會(huì)。

8月14日，加利福尼亞州電力系統(tǒng)因?yàn)橄到y(tǒng)充足性不足，進(jìn)行了三級(jí)切除負(fù)荷響應(yīng)，而同期的市場電價(jià)超過1美元/千瓦時(shí)（見圖1）。但是很顯然，光伏捕捉不到這樣的高價(jià)機(jī)會(huì)，因?yàn)樗某隽υ谶@個(gè)時(shí)候是越來越低的。因此，從平均上來看，其市場價(jià)值會(huì)跌落至其他機(jī)組的80%、50%，乃至更低（但不會(huì)無限降低）。

為何出現(xiàn)系統(tǒng)充足性不足？除了風(fēng)電與天然氣發(fā)電機(jī)組的意外停機(jī)，加利福尼亞州的半計(jì)劃、半市場電力體制也是重要的原因。政府監(jiān)管部門仍舊使用方法論陳舊、不能考慮完整不確定性的“綜合資源規(guī)劃”（IRP）確定未來的裝機(jī)節(jié)奏，是一個(gè)重要的體制性原因。

2019年，加利福尼亞州監(jiān)管機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)2020年的電力需求只有4500萬千瓦左右。但事實(shí)上，因高溫天氣，其需求一度超過4700萬千瓦，使得系統(tǒng)備用率下降到5%？ 一個(gè)不可接受的低水平。

加裝儲(chǔ)能設(shè)施會(huì)改變什么

從以上的兩個(gè)極端來看，光伏具有“自我毀滅”的性質(zhì)，最初其單位發(fā)電價(jià)值往往高于其他可控電源，但越過一定階段，在將剩余凈負(fù)荷的峰值轉(zhuǎn)移到傍晚之后，其價(jià)值通常會(huì)迅速跌落。這意味著，基于平準(zhǔn)化度電成本（LCOE）比較各種電源的競爭力，已經(jīng)很難有比較確切的含義。當(dāng)然，這種情況與我國的現(xiàn)狀存在很大差異，并且它只是一個(gè)特點(diǎn)，并非缺點(diǎn)，很多事物都有這個(gè)特點(diǎn)。

那么，光伏加裝儲(chǔ)能設(shè)施后，會(huì)有何種變化？

儲(chǔ)能在市場中無疑扮演著“套利”的角色，在低谷低價(jià)時(shí)段，作為用電者；在高峰高價(jià)時(shí)段，作為發(fā)電者。類似地，它必然也具有“自我毀滅”的性質(zhì)，其實(shí)現(xiàn)收益的過程就是消滅電價(jià)波動(dòng)的過程（圖2顯示的日存儲(chǔ)情況）。若電價(jià)沒有了足夠的波動(dòng)，新增的儲(chǔ)能設(shè)施自然就不存在盈利的空間。

因此，如果沒有足夠的未來預(yù)見能力，“可再生能源+儲(chǔ)能”的系統(tǒng)，可能會(huì)經(jīng)歷與資本主義經(jīng)濟(jì)危機(jī)類似的“繁榮―蕭條”周期。

最初，接近零成本的光伏加上廉價(jià)的儲(chǔ)能，在此刻的電源結(jié)構(gòu)下盈利頗豐，吸引了大量的投資與新設(shè)施的建設(shè)。隨著它們進(jìn)入系統(tǒng)，電價(jià)變得越來越低，峰谷差也在縮小。很快，最終電價(jià)的差別下降到這些“光儲(chǔ)系統(tǒng)”的經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)，促使泡沫最終破裂，很多建成的資產(chǎn)成為“擱置資產(chǎn)”。

泡沫破裂后，建成的儲(chǔ)能設(shè)施只能勉強(qiáng)維持運(yùn)轉(zhuǎn)。高峰電價(jià)不夠高，從而無法吸引新的儲(chǔ)能設(shè)施建設(shè)；平均電價(jià)水平又太低，無法吸引獨(dú)立的光伏以及任何其他新的電源。直到有一天，人們開始在部分時(shí)段缺電（比如傍晚），電價(jià)突然上漲，從而進(jìn)入新一輪的循環(huán)。

可以想象，這其中必然包含各種投資的錯(cuò)配危機(jī)以及反周期政策的干預(yù)，并不會(huì)出現(xiàn)線性發(fā)展。市場似乎永遠(yuǎn)無法解決系統(tǒng)的容量充足性與周期性波動(dòng)問題。

當(dāng)然，如果電力價(jià)格仍舊沒有一個(gè)高的時(shí)間分辨率，那么，以上的發(fā)展變化只能是“暗流涌動(dòng)”。唯一表現(xiàn)出來的只是各種裝機(jī)的過剩、某些時(shí)段的平衡困難以及某些機(jī)組的嚴(yán)重限電。類似于我國風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模自2005年快速增長后，在2010―2015年間出現(xiàn)的嚴(yán)重棄風(fēng)限電問題。

所以，到底是光伏的發(fā)展改變電力系統(tǒng)的平衡方式，還是電力系統(tǒng)的平衡范式將光伏“改造”得與傳統(tǒng)能源一樣？ 這往往意味著減排目的將大打折扣，系于我國的政治經(jīng)濟(jì)學(xué)。對(duì)于二者的互動(dòng)與相互適應(yīng)如何隨著時(shí)間進(jìn)化，本專欄將持續(xù)關(guān)注。

小結(jié)

過去，我國曾長期處于缺電狀態(tài)，并且可再生能源所占的份額小。因此，系統(tǒng)在“電力價(jià)值”上的區(qū)分與否誤差不大，煤電的行政定價(jià)水平成為標(biāo)桿。未來，隨著系統(tǒng)的容量過剩問題（特別是煤電過剩）愈發(fā)突出，以及可再生能源所占的份額不斷增加，各種電源的系統(tǒng)價(jià)值會(huì)更加分化。

通過行政手段確定的電力價(jià)格、自由量裁而非交易決定的粗尺度調(diào)度方式，已經(jīng)到了非改不可的地步。否則，系統(tǒng)的電能質(zhì)量與安全保障都可能隨著系統(tǒng)的復(fù)雜化，“灰犀?！憋L(fēng)險(xiǎn)將日益增加。