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风电并网的成本视角——超越发电成本(LCOE)的系统成本

从一般的角度而言，由于电力的需求是波动的，并且不方便储存，因此不同的时间上具有不同的价值，在电力需求高的时候价值大，需求低的时候价值小。相对于单一的发电技术，不同特点技术的组合是成本更低的选择。比如基荷选择低燃料成本机组(比如核电)，尖峰选择低投资成本(比如天然气)的是最有效率的。

从不同电源类型的出力特性来看，没有任何一种电源类型可以完美无缝隙的满足波动的需求(完全可调节的天然气机组也存在机组故障风险)。从经济学价值的角度，我们可以定义一个假想的“电源”类型，具有与需求完全一致的出力特性，也就不需要任何除发电外的成本。那么，其他电源类型，包括传统的煤电、气电，也包括风电、太阳能等可再生能源，与这一理想电源的差别，就是这些电源除了本身发电成本之外的“系统成本”。因为，作为波动性的电源，风电要提供充分满足需求特性的电力，还将存在相比传统电源更大的系统成本。以完美跟踪需求变化的发电技术为参照，系统成本主要将包括三个方面：

1、出力特性与需求特性的差别。风电的保证容量较低，因此风电进入系统并不能等效地降低其他机组的投入，它会减少其他机组的利用时间，增加系统过多冗余的必要性，甚至在某些时刻大过总负荷，这在目前的技术条件下可能导致负的电力价格。这导致系统成本相比不发展可再生能源而增加。可称之为特性成本(Profile cost)。

2、出力的误差平衡。风电的出力是波动并具有不确定性的，预测总是有误差的，因此预测的误差就需要系统提供额外的容量来平衡。这就需要平衡成本(Balance cost)。

3、风电出力的地域限制与传输限制。这一成本也存在于其他的电源当中，也就是电网的传输容量限制，或者缺乏，必须为了风电能够充分上网而投资或者扩建。这就对应网络成本(Grid cost)。

以上的三项成本，基本随着可再生能源的份额增加而增加，但是其具体的大小仍取决于电力系统的特点，取决于系统中各项技术的互动。一般而言，特性成本往往是三项成本中最大的。从程度上，可再生能源的随机性与间歇性，也决定了它们的系统成本，往往要大于传统的可控化石能源机组，特别是具有良好调节性能的机组。

必须指出的是，这些成本是客观存在的，但是这是系统特点与风电出力的特点所决定的，并不是市场失灵，不需要任何的政府政策干预。在起作用的电力市场中，这种成本自然会显现并由相应的承担主体。比如由于风电出力的时候市场价格低，而风电不出力的时候市场价格高，那么平均来看，风电的单位发电收益水平就比不上具有灵活调节性能的天然气;风电出力预测有误差，其业主就必然需要在平衡市场购买相应的平衡服务，以实现自己此前向市场的发电承诺;系统需要为大规模的风电出力波动提供更高水平的旋转备用等资源，这一系统服务也必然会以某种形式(比如分摊到输配成本、风电自身承担、调度收费)得以消化。

原标题：风电并网的系统影响——技术、系统成本与市场的视角

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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