可再生能源体系
随着可再生能源规模的增长，电力系统不稳定性的问题一步步凸显，必须解决。
文/敬 民
从能源转型实践看，碳中和目标驱动下可再生能源在一次能源中比重的提升已是不可逆转的趋势。但随着可再生能源规模的增长，电力系统不稳定性的问题也正在一步步凸显出来且日渐严重。近年先后发生在美国加州、得州的大停电以及欧洲的能源危机都不同程度与新能源系统的不稳定性有关，国内这个现象也一直存在。因此解决高比例可再生能源渐行渐近情景下的能源系统稳定性问题已经刻不容缓。基于已有实践及理论上的思考，解决这一问题需要在七个方面做足文章。
多元发展奠定基础
通过新能源多元化发展奠定系统稳定的基础。通过发展多元化的新能源实现新能源内部系统协同，尽量通过内部协同实现系统平稳，尽可能少地去依靠化石能源保持自身的稳定，尽可能实现“自力更生”。国家也好、地区也好，只要新能源产业实现多元化，产业内部、地区内部或地区之间的各类新能源实现相互“支援”的可选择性就会比较强，实现对接互助的机会就比较多。不同新能源稳定性的差异是实现互补发展的天然条件，比如水电的稳定性较风电和太阳能相对就要更好一些，地热的稳定性甚至可以好于煤电以及气电。所以在有条件的地方尽可能发展多元化新能源是今后能源革命的重要方向之一。不管是选择分布式还是集中式，在符合技术和经济要求的条件下都应鼓励发展。
健全完善电力基础设施
新能源不同种类之间稳定性存在差别，地区之间也会存在差异，将来更大区域甚或全国整个电力系统运行过程中各类能源相互之间的协同是以充分的基础设施存在为基础的。就是说必须有强大的输电、变电网络以及输电技术作保障，特别是柔性交流输电技术做支撑系统方可平稳运行。《中共中央国务院关于加快建设全国统一大市场的意见》提出要推进市场设施高标准联通，建设现代流通网络、完善市场信息交换渠道、推动交易平台优化升级，与这里强调的能源基础设施健全互通是一脉相承的。《意见》非常重视通过市场机制优化资源配置，但是如果缺少充分系统的电网等基础设施和渠道硬件，电力显然无法实现跨区域、跨领域高效配置。
有力的火电调峰
能源供应事关国计民生，意义重大，不容有失，因此即便有了多元化支撑的新能源内部供应系统，也依然需要化石能源的调峰，能源保障程度总之是越高越好。具体而言，需要依靠煤电和气电为可再生能源电力稳定性提供保障。若要兼顾现阶段的绿色低碳发展要求，气电是更为理想的选择。比如美国的加州在2020年期间电力出现波动之后高度重视依靠气电调峰，在2022年的夏季用电高峰期，气电的供应量一度达到80%的比例。
各个国家具体条件不同，不可能都如同美国一样千篇一律。美国有丰富的天然气资源和发达的管网基础设施，而我国就与之不同。我国天然气自给能力有限，对外依存度还在逐年增长（2022年是个例外），而煤炭相对丰富。出于避险和安全考虑，未来有必要发展以煤电、气电为基础的强大的电力调峰系统，以更好地从容量和地区分布上匹配可再生能源系统。当然这其中需要具体情况具体分析，因地制宜。
发达储能系统跟进
从目前各国主要实践情况看，抽水储能是主要的储能手段，其次是正在发展中的电池储能、储热、电燃料贮存。抽水储能从技术层面看相对稳定且具有规模优势，技术也相对成熟，其他的储能形式目前多处于示范或实验室阶段。储能自身的短板在于即便是相对稳定的抽水储能也时常受到气候干旱的影响，最近国内某地就出现因为干旱导致水电供应不足、同时储能受影响而需要借助于煤电保供的案例。
即便如此，储能也还是需要大力发展，毕竟能源产供储销系统中的“储”是不可或缺的重要环节之一。储能系统目前从发展趋势看也在不断改进效率、方式以提升自给能力，其中电力系统与电动汽车、氢能的耦合增强自身灵活性的探讨和相关科技工作一直在加快推进。
需求侧积极响应
2022年受俄乌冲突影响欧洲能源再次出现紧缺现象。为确保能源供应稳定安全，欧洲各国一方面开辟新的能源进口渠道，增强油气储备能力；另一方面加强全社会节能管理以有效降低能源消耗强度。节能管理其实就是需求侧响应的一种。从实施情况看，在需求侧响应、供给侧改革等多种措施的共同作用下，欧洲2022年较为成功地化解了俄油气供应下降带来的风险和冲击，并逐渐固化了在逆境中开辟的新的能源通道。
引申而言，未来高比例可再生能源系统若有相应的需求侧管理响应，在短缺时节能，在富足时通过各类主体适度加快生产经营或生活方式节奏和进程带动能源消费以优化生产和生活行为。电力系统稳定性在此管理之下会进一步提升，全社会生产方式也不会受到实质性影响。
技术创新预防系统波动
首先是提升可再生能源发电预测精度。可再生能源供应能力与自然条件变化密切相关，波动性是其常态。对其进行预测分析和预判以及对应制定有效的应对措施是化解能源供应风险、保持电网及电力供应的重中之重。为此能源系统有必要联合气象与地质部门共同开展影响风力、太阳能、水力供应的重大影响因素研究，加强气象预判，通过科学方法对新能源生产实现精准调控。
其次是加强云计算、大数据技术在整个电力系统的应用，为电力系统实现在系统内部高效资源配置提供技术支撑。目前，国内出现的弃风、弃光与电力短缺同时存在的现象一方面由基础设施不足所致，另一方面也与电网调度管理的预判、应急、谋划统筹的能力不足有关。
价格机制引导资源流动
如果说上述手段及措施是加强高比例可再生能源系统的硬件建设，不可或缺；那么价格引导就是“软件”，同样不可或缺。就目前的发展趋势看，价格引导机制首先要形成发现价格的平台，多以交易中心形式表现，全国可以考虑因地制宜在有条件的地方多建一些交易中心，引导全国范围的电力期货及现货交易。在国内要实现价格引导电力合理流动的另一前提条件是要打破地方保护主义下条条框框的束缚。
此外，从过去几年国内外的实践情况看，仅有价格机制引导资源流动还不够，还需要防止市场失灵。如果能源价格因短缺出现类似美国得州大停电时期的数十美元一度电的“天价”，那一定是消费者所不能容忍的，也不是政策制定的初衷。若要预防其出现，就需要有诸如最高限价政策的兜底保障机制。这是我们建设高比例可再生能源电力系统进程中最应该关注且思考的海外前车之鉴。
