6、風(fēng)電需要新的輸送通道嗎?這樣會增加風(fēng)電成本嗎?

歷史上，美國在接入新電源時需要同步建設(shè)新的輸送通道。1930、1940和1950年代的聯(lián)邦水電開發(fā)都包括輸電設(shè)施建設(shè)，設(shè)備都歸聯(lián)邦政府所有。1960和1970年代的大型核電站和火電廠建設(shè)，催生了洲際電網(wǎng)。同樣，芬蘭、瑞典和意大利也建造了輸送水電的線路。在美國及世界其他地方發(fā)展風(fēng)電，也同樣涉及到建設(shè)新的輸送通道問題，為滿足不斷增長的電力需求，保證電力的穩(wěn)定可靠以及接入除風(fēng)電以外的其他電源，輸送通道建設(shè)勢在必行。

一些研究發(fā)現(xiàn)，盡管風(fēng)電輸送通道造價高昂，消費者仍然受益，原因在于風(fēng)電取代其他發(fā)電方式能夠降低發(fā)電成本。電網(wǎng)協(xié)調(diào)系統(tǒng)規(guī)劃(JCSP)，即美國東部電網(wǎng)公司關(guān)于輸電和發(fā)電規(guī)劃的概念性設(shè)計顯示，假設(shè)2024年20%的電力來自風(fēng)電，收益成本比率將從1.7降至1。

另外，與電力生產(chǎn)成本(如燃料、運行和維護等)及開發(fā)電力所需的資本金相比，電力輸送支出在消費者所有電力支出中的比重，已經(jīng)微不足道。電網(wǎng)協(xié)調(diào)系統(tǒng)規(guī)劃(JCSP)研究表明，增加的傳輸成本預(yù)計將占2024年全部能源銷售額的2%。

7、風(fēng)電需要備用電源嗎?是否會因啟動備用電源而消耗更多的化石能源?

在電力系統(tǒng)中，必須維持發(fā)電量和用電量之間的持續(xù)平衡。電網(wǎng)通過控制發(fā)電來遵循總需求量的變化，而不是遵循某一個發(fā)電機組變量或某一個客戶負荷的變化。當(dāng)風(fēng)電接入電力系統(tǒng)中時，凈負荷變化成為電網(wǎng)運營商的操作對象。

電網(wǎng)針對某一個發(fā)電站的變量或某一個用戶用電量的變化進行調(diào)整的成本相當(dāng)巨大，事實上，也沒有這個必要。在這種情況下，并不要求有專門針對風(fēng)電場、其他發(fā)電廠或個體負荷變化的備用電源，否則將是對電力資源的誤用和浪費。

至于風(fēng)電的并網(wǎng)是否會導(dǎo)致更多化石燃料消耗的問題，可以這樣理解，風(fēng)力發(fā)出的1度電替代了通常由化石燃料發(fā)出的1度電，由此風(fēng)電減少了化石燃料的消耗和污染物的排放。但是因風(fēng)電變量而增加的備用容量(無論是熱備用還是計劃備用)本身也會消耗燃料和排放污染物，所以在替代效果上會小于理論值。但是需要多少的備用容量呢?

迄今為止，大量的研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)電所需的備用容量只占了全部風(fēng)電容量的一小部分，且隨風(fēng)電的出力情況而變化。通常來講，有些備用容量是熱備用，有些是計劃備用。調(diào)峰電廠在強制降功率運行時，會增加單位出力的燃料消耗和污染物排放量。

一個保守的例子可以用來說明風(fēng)電管理規(guī)范對燃料消耗和排放所產(chǎn)生的影響。比較3種情況：(1)由化石燃料電廠生產(chǎn)一定量的電能;(2)由風(fēng)電生產(chǎn)同樣多的電能且不需要增加備用;(3)由風(fēng)電生產(chǎn)同樣多的電能且需要增加備用。假設(shè)第一種情況和第三種情況中有關(guān)化石燃料的平均利用率沒有發(fā)生任何變化。

從嚴格意義上講，這并不十分精確，而是需要進行復(fù)雜的模擬實驗才能定量地說明這一問題。事實上，對此已進行過一些研究，驗證了這個簡單的例子所得出的結(jié)論。

在第一種情況下，消耗了一定量的化石燃料;在第二種情況下，節(jié)省了這些燃料，并避免了由此產(chǎn)生的排放;在第三種情況下，假設(shè)需要3%的化石燃料電源作為備用(熱備用)，并假設(shè)其有25%的效率損失，那么備用電源所耗燃料則相當(dāng)于第一種情況中所用燃料的4%。因此，相對于第一種情況，第三種情況實際上減少了96%的燃料消耗和污染物排放，而不是100%。但是，最初預(yù)估的燃料節(jié)約量總體上是正確的，認為風(fēng)電的變動性實際上會增加系統(tǒng)中燃料消耗的觀點是站不住腳的。

英國能源研究中心的研究證明了上述例子的正確性。該中心綜合了四項研究結(jié)果，這四項研究都直接論述了由于增加運行備用以及化石燃料機組降功率運行，風(fēng)電的接入是否會造成二氧化碳排放量增加這一問題。該中心認為，在風(fēng)力發(fā)電占比為20%的情況下，因風(fēng)電并網(wǎng)造成的“效率損失”僅為7%，幾乎可以忽略不計。

8、風(fēng)電需要儲存嗎?

“風(fēng)不會一直刮”這一事實經(jīng)常被用作論據(jù)，來說明為應(yīng)對風(fēng)電的間歇性，需要儲能。然而，持這一觀點的人忽視了電網(wǎng)運行特性和風(fēng)電在廣闊的、多樣化的空間范圍內(nèi)的運行表現(xiàn)。

一直以來，其他所有的變量(如系統(tǒng)負荷變化、發(fā)電穩(wěn)定性、調(diào)度變化、電網(wǎng)布局變化)都可以進行系統(tǒng)化處理。這是因為在進行系統(tǒng)平衡之前將電力匯集起來，需求的多樣性降低了成本。儲電技術(shù)幾乎不會用于某單一電源，對其最經(jīng)濟的利用方式是使其為整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性服務(wù)。儲電會對電網(wǎng)產(chǎn)生有益的影響，但是這必須同其成本進行衡量。(截至本文撰寫時)美國運行的風(fēng)電超過2600萬千瓦，歐洲地區(qū)超過6500萬千瓦，并未因平衡風(fēng)電而增設(shè)儲能設(shè)備。

即使沒有風(fēng)電，儲能對系統(tǒng)也是有價值的，這就是為什么在數(shù)十年之前，風(fēng)能和太陽能發(fā)電技術(shù)尚未被廣泛認可時，美國就建設(shè)了大約2000萬千瓦、全球建設(shè)了1億千瓦的抽水蓄能電站。風(fēng)電的接入能夠使電網(wǎng)中的儲能系統(tǒng)價值得到整體提升，但儲能系統(tǒng)對電網(wǎng)的作用并未改變──先是儲存能量，然后再根據(jù)電網(wǎng)需求變化而非只針對風(fēng)電變化釋放能量。

圖7是近似于美國西部電網(wǎng)調(diào)度的一個簡單例子，圖中所有數(shù)值僅供參考，假定一個為高峰負荷的10%、具有168小時的儲能能力的儲能設(shè)備，然后進行儲能分析。系統(tǒng)大量接納風(fēng)電的能力主要取決于其他多種電源的構(gòu)成情況。儲能是一種靈活的電源形式，即使系統(tǒng)中沒有風(fēng)電，儲能本身對電網(wǎng)系統(tǒng)來說也是具有經(jīng)濟價值的。

隨著風(fēng)電并網(wǎng)量的增加，儲能系統(tǒng)的價值也相應(yīng)提升。沒有風(fēng)電的情況下，儲能的價值在每千瓦超過1000美元，可見，低成本的儲能設(shè)備為系統(tǒng)提供了可觀的經(jīng)濟價值。隨著風(fēng)電接入比例的提高，儲電系統(tǒng)的價值也會增加，最終能達到每千瓦1600美元左右。目前美國很多地區(qū)的電源結(jié)構(gòu)與這個例子中的情況很接近。

在風(fēng)電占比很高的系統(tǒng)中，儲能具有更大價值，因為調(diào)度起來更經(jīng)濟，從而使可變成本較低的發(fā)電機組(諸如火電和核電)的利潤空間受到壓縮(及產(chǎn)生市場出清價格)。更多的低電價時段拉大了價差，增加了套利的機會，提升了儲能的價值。

在一個基本負荷很低、靈活電源較多的電網(wǎng)系統(tǒng)中，儲能的價值大小對風(fēng)電也就不那么敏感了。如圖8所示，在風(fēng)電沒有接入時，儲電本身就已具有一定的價值，但是隨著風(fēng)電不斷增加，即使風(fēng)電增加到40%的份額，儲電價值也只獲得了小幅度的提升。

整個市場價格的走低能夠降低率先建設(shè)“高固定成本低可變成本電源”(例如火電或者核電)的積極性，也就是說在未來大量使用風(fēng)電的時代，低可變成本電源會越來越少，這就縮短了低可變成本電源(如火電或核電)收回利潤的時間，同時也減少了當(dāng)前儲電在價格總額度中的占比，從而減少成本。

風(fēng)電到底是否需要儲存?這個問題取決于經(jīng)濟成本和利潤。眾多關(guān)于“大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)成本”的研究已經(jīng)得出了很多結(jié)論，其中最重要的一條是，即使是風(fēng)電增加到20%的份額，并網(wǎng)成本也能保持在較低的水平，也根本沒有必要在風(fēng)電占比為20%的大范圍消納區(qū)域內(nèi)新增儲能系統(tǒng)。這些研究總體上表明，未來十年風(fēng)電并網(wǎng)成本遠遠低于專用儲電成本，而且并網(wǎng)成本還可以通過使用先進的風(fēng)能資源預(yù)測技術(shù)得到進一步降低。