麻省理工学院的几位学者在最新研究中警示，太阳能光伏在持续增长过程中将遭遇瓶颈。简而言之，研究者们认为波动的可再生能源会压低批发电价，由此限制了他们自己的经济价值。这种顾虑也曾被媒体多次报道（包括福克斯媒体，绿色技术媒体，还有金融时报等），给行业观察者们留下了一个可再生能源前景不明朗的印象。
这些顾虑是否合理，对电网和电力市场的假设是否成立？
这种基于静态电网和市场机制不变假设的批评将打击创新的积极性。但是，对低成本、清洁可靠的未来能源体系的整体评价，需要基于对各种波动的可再生能源、市场效率的提升，以及可灵活顺畅整合资源的新技术等因素进行综合考量。
批发电价的下降是个值得关注的问题，但对于抑制可再生能源经济价值的说法则忽略了电网的供给侧变革、需求侧资源以及不断改善的市场机制产生的纠正作用。巴黎气候大会即将召开，认清这一点对于指导和探寻低碳清洁能源未来发展道路具有重要意义。
1如何理解“难题”？
有越来越多的人顾虑，波动的可再生能源，例如美国电网中的风能和太阳能，将可能遭遇发展瓶颈。这种理论认为，大量波动的可再生能源在一天中的某些时间点集中供电将会导致供给过剩。着名的“鸭型曲线”就是最好的证明：鸭型曲线源自加州电力系统模型，是指用电负荷减去光伏发电功率后得到的净负荷曲线。
批评人士认为，波动的可再生能源（尤其是光伏）的技术属性使光伏每日的发电高峰和人们的用电负荷高峰不一致，这对所有类型的发电都会造成经济性影响，包括可再生能源自身。在资源丰富时，可再生能源会输出大量电能，替代高边际成本的资源（如煤气火力发电）产生的电能。鉴于电价一般是基于市场公认的最高边际成本而定，可再生能源产生的多余电力将拉低市场电价。
这种“优先次序效应”通常会使化石燃料发电收益减少，这一效应在欧洲的影响尤其明显。在太阳能发电的高峰时期，高成本火力发电厂曾经可获得很高的利润。然而，光伏使能源价格大跌，也使得10家欧洲最大的电力公司掉一半的市值。与此同时，优先次序效应使波动的可再生能源在扩大入网的同时利润也在逐步下降。一种常见结论是，随着应用率的提高和采购价的降低，波动的可再生能源最终将在发电系统中越来越被边缘化。
2加快可再生能源应用的三大因素
如果把波动的可再生能源的发展研究过程比作一个微观经济学思维实验，那么提出上述理论的分析者只看到了它的前半部分。他们假设的这些“难题”成立的基础是供给和需求定律，但电力供给和需求中很多深层次问题是被忽略的，人们过分关注于“难题”本身。
具体来看：
一、供给侧的改变是全局性的
很多这类的思维实验只是考虑到新增一种电力供应源（通常是光伏）的情况，而忽略了同时发生在供给侧的资源变化。事实上，太阳能光伏，风能，和天然气都是同时并网进入供给侧成为发电资源的。在这三种能源中，前两种经常起到补充作用，而第三种是可调度的。于是，几种电力供应源综合应用，就能很大程度上解决“鸭型曲线”所描述的问题。
与此同时，不盈利资产退出市场也可抵消批发电价的上浮。比如，高污染的旧发电厂，即使发电成本低，但也会随着发电系统和资源升级以及其他固定开销侵蚀利润而造成成本上涨，而逐步退出市场。由此产生的供应不足将使边际供给曲线总量收缩，为可再生能源和其他化石能源发电获得高电价和高利润创造了可能性。当然，需求同时下降的情况除外，这与工业世界中的定律是一致的。
二、需求将变得更灵活
秉持“可再生能源的波动性性将限制其增长”这种观点的分析者，通常都假设批发市场完全有效，零售市场不变且需求固定。但这种思路不全面，也不对称，忽视了人们对需求侧的管理能力正在不断提高这个事实。例如，人们正在支持并响应电力的分时定价项目，这种项目正在扩大推广范围。像电热水器、电动车这种设备的电力需求时间本就灵活，不会对供电服务造成压力。此外，新的商业模式（从电力公司到第三方机构）都在积极提供无缝解决方案，以润物无声、方便快捷、无需客户参与任何交易的方式，驱动电力需求进一步灵活化。
这些因素都将改善需求侧的灵活性，这种灵活性本身就是一种重要且成本低的资源，能够触发对高效市场价格变动的最自然反应，使消费者们使用并获益于风能和太阳能产生的价格更低的电能。换言之，鉴于可再生能源在一天内某些时段降低了能源价格，需求侧的灵活度使用户将用电需求调整到这些（低价格）时段，间接推动了其他（高峰）时间的电价下降，又会推动可再生能源高产出时段的电价再回升。
三、储能使可再生能源可调度
多样化的电力供给和灵活的电力需求将极大缓解人们对可再生能源并网的顾虑，但某种程度上问题依然存在。不断下降的电池价格和电池提供的价值种类，意味着剩下的波动性问题有可能得到解决，且成本只是逐步微升。在零售市场，这将推动分布式发电的自我平衡（正如我们在德国、澳大利亚看到的，这也将影响美国的电力商业模式）。在批发市场，随着多种能源开始进入市场，高电价时段将激励开发者将目光投向储能。现在储能已被视为高峰发电机组的替代方案，为支援高峰时段供电而安装的电池也能有助于调整可再生能源电价的经济效益。
储能已经成为（通过熔盐）太阳能光热发电的成熟配套方案，并正在成为太阳能光伏发电的配套方案。例如，在近期智利举办的无补贴电力拍卖会上，全部可再生能源的赢标中不仅有白天电价低至65美金/兆瓦小时的太阳能，还有夜间通过热或者电储能提供的太阳能，价格仅为97美金/兆瓦小时。储能使波动的可再生能源具可调度性，而可调度的再生能源解决了波动性对电网调度的挑战。为确定这个结论，我们近期的研究证明，安装在电表后端的分布式储能系统可提供十三项基本电力服务项目，这能够提升电池成本效益，虽然未必是实现电网灵活度的最佳办法。类似的论证也指出，传统发电模式所带来的问题可以通过一系列其他的选择得到解决。
3要以全局思维启发低成本解决方案
“可再生能源将限制自身应用”的理论完全没有考虑到上述因素——更重要的是，这种论证是片面基于一种渐进式思维，假设电网和市场是固定不变的，变量只有一个（比如：光伏或风能的市场份额）。一个更全面、综合和准确的分析方法，是从终极目标出发（可靠，灵活，最低成本的能源服务）推动全局性设计并全力以赴去实现。
在这一观点的指导下，已经饱受非议的可再生能源——包括其波动性输出和几乎为零的边际成本等特点，都将被纳入全局规划的考量范围，这种规划方式将使市场投资更有效率。基于供给的多样性，需求的灵活性，以及储能等新技术因素，即便是在当前电网模式和市场结构下，波动的可再生能源的发展都不太可能面临实质性瓶颈。
市场并非“神圣”不可变：即便可再生能源在应用过程中面临应用的限制，我们也有各种理由坚定的推动市场变革。电力批发市场形成于上世纪火力发电厂彼此竞争的时期，是历史的偶然性产物。现代市场设计，兼顾实际情况和21世纪电网中不断变化的资源组合，才能持续激励各种低成本资源的进一步融合，这方面德国已经走在前列。特别是能源市场融合了安装在电表后端的分布式能源以及灵活的电力负荷，正如已经在加州和纽约州实现的那样，这将带来新的服务功能和对电网更精准的调控。
别过分强调并网成本：不断变化的供给、灵活的需求、储能以及升级的市场都将能够消除对电网中不断增加的可再生能源的限制。在另外一篇文章中，我们将重点说明利用同样的方式如何解决常见顾虑—或误解—即可再生能源的并网成本。近期一篇被大肆炒作的文章指出，高比例可再生能源一定导致入网成本迅速增加。但实际上这一结论依据的是一些非常极端的模型假设条件。该文章还（荒唐地）假设火电厂在竞争中的经济损失是更有竞争力的可再生能源带来的经济成本。
这些经常被专家提到的关于可再生能源的“难题”，各自分别看来确实是“难题”。但当我们将它放在大环境下综合考量时则明显言过其实。它门确实是值得思考的好问题，促使供给和需求向市场参与者们发出信号，启发人们要选择多元化的资源，鼓励需求侧的灵活性，向储能和其他新技术进行投资等等。反对风能和光伏的观点认为，这些资源将需要更多补贴才能在“鸭型曲线”的时代下继续存在。我们的观点恰好相反：我们可以充分利用供给多元化，需求灵活化，以及储能和市场规划的潜能为所有资源创造一个公平的发展环境，而非固守着20世纪电网体系不变。保护旧体系远不如发展新体系来得重要，因为这将激励企业家精神和创新活动，并使各类能源充分地、公平地竞争。
作者：落基山研究所团队
