传统方案给电网带来麻烦

　　天然气分布式能源在我国已经推行了若干年，但近年来，可再生能源发电的份额逐步提高。可再生能源不但被视为解决环境问题，特别是减少碳排放的有效途径，长期则可能是人类能源需求的最重要的解决方案之一。全球2014年可再生能源发电占电力生产总值的22．8％（包括水电等），其中风能与太阳能之和占4％。

　　中国面临着严重的环境压力，因而更加重视可再生能源发电的发展，2014年可再生能源发电量为1．2万亿千瓦时，占总发电量的22％，其中并网风力发电占总发电量的2．8％；光伏发电占总发电量的0．45％，并网光伏占0．42％。2014年，在中美双方发布的联合声明中，中国提出计划2030年左右二氧化碳排放达到峰值且将努力早日达峰值，并相应地将2030年非化石能源占一次能源消费比重提高到20％，而此前的规划是到2020年非化石能源占比为15％。考虑到水电核电施工周期较长，增长受禀赋限制，风光电的发展潜力非常大。

　　中国有着世界上最大的用电需求，也是最大的可再生能源发电国，因此中国对全球可再生能源发展举足轻重。可再生能源发电发展最大的问题，是可再生能源发电的间歇性与不可预测性。

　　一方面，可再生能源的发电集中时间段与用电时间段存在着不一致性。风电发电高峰一般集中在晚上，太阳能发电的高峰集中在白天。而工业用电的用电曲线较为平缓，居民用电则呈现白天、晚上两个高峰。另一方面，随着季节、天气的变化，可再生能源发电与用电曲线都会有相应的变化。中国大部分地区春季风力发电输出最大，光伏发电夏天输出最高，而且发电随天气原因剧烈变化而具有不可预测性。

　　这些对于电网来说，都是麻烦。传统的解决方案主要集中在两个途径：一是利用较为灵活的发电设施与之配合，形成稳定的总输出，应用较为广泛的是天然气发电与可再生能源发电相结合。二是将可再生能源发电的能量进行储存，储能传统方法是转换为热能等形式，如储热、热水系统与可再生能源发电系统的结合。而不涉及能量转换的电力储能方法，以往的应用中，主要表现为抽水蓄能电站。

　　以上两个方案都不能从根本上解决可再生发电到达一定规模比例后，难以维持电网稳定性的问题。第一个方法存在两个主要限制：一是应用不够广泛，较多应用于分布式系统；二是涉及到燃料价格因素，成本不可控。第二个方法的主要局限在于，抽水蓄能电站工作时，其能量来源从根本上来说，同样是化石能源。因此，抽水蓄能虽然有利于减少电网的波动性，但对节能减排并没有本质上的好处。另外，抽水蓄能电站的应用受到选址、成本与利益分配等多方面限制因素影响。
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