在以电网为中心的经济中，太阳能和风能将如何发展

今年早些时候,麻省理工学院的研究人员他是最近一批对太阳能光伏持续增长的局限性提出警告的分析师。简而言之，这些分析人士认为，可变可再生能源在运行时将压低批发价格限制他们在经济上的成功。

这些担忧已经在其他地方得到了报道(包括Vox，绿色科技媒体和金融时报》)，使得观察家们认为可再生能源的未来前景可能暗淡。

但是，这些担忧真的是合理的吗?还是仅仅依赖于对电网和电力市场过时的假设?我们认为，假设一个静态的网格和不变的市场机制，这些批评可以用来让任何创新看起来很糟糕。

然而，对未来最低成本、清洁和可靠的电力系统进行更全面的评估，将考虑到可变可再生能源的高比例，以及更有效的市场(和使用)和新技术，以无缝地、灵活地整合这些资源。

在本文中，我们认为批发价格下降是一个很好的问题，对经济限制的关注忽略了从供应侧演化、需求侧资源和更新的市场机制中可以得到的补救措施。在世界各国齐聚巴黎参加第21届联合国气候变化框架公约(COP21)之际，这些信息对于规划和追求低碳清洁能源道路来说，一如既往地重要。

理解“问题”

越来越多的人担心，风能和太阳能等可变可再生能源在美国电网的使用可能面临上限。他们的观点是，大量可再生能源将在一天中特定的生产时段产生过剩供应。的臭名昭著的“鸭曲线”这是一个例子——当大量太阳能光伏(PV)的生产被联网时，为加州电网建模的一个特定的鸭子形状的日常需求曲线。

批评者认为，可变可再生能源的这种技术特征，特别是PV——一种与负荷不完全匹配的每日发电模式——会对所有形式的发电机产生经济后果，尤其是可再生资源本身。

大量可再生资源可以出售过剩的电力，抵消了边际成本更高的资源(如燃气发电厂)的产量。由于电价通常是由市场上边际成本最高的资源决定的，可再生能源的额外发电往往会降低市场价格。

这“价值效应”通常会减少化石发电机的收入。这种影响在欧洲尤其引人注目以前，在太阳能日高峰期间，由成本高昂的热电厂发电对化石能源所有者来说是非常有利可图的。

光伏发电使能源价格大幅下跌，导致欧盟十大公用事业公司的市值损失了一半。然而，优序效应也意味着，随着可再生能源的采用率上升，可再生能源自身的利润可能也会下降。一个常见的结论是，可变可再生能源只能在电力生产中发挥有限的作用，在较高的采用水平下，批发价值会下降，从而被边缘化。

另一方面:3个趋势加速了可再生能源的采用

提出这些论点的分析人士只是阐述了微观经济学思想实验的前半部分。他们假设的问题取决于供求规律，但忽略了两者的重要方面，极大地夸大了所感知到的“问题”。让我们来看看。

1.供应是整体变化的，而不是增量变化的

许多这样的思想实验只考虑增加一个单一的供应资源(通常是太阳能光伏)，而没有考虑同时发生的许多其他供应方面的变化。在现实中,太阳能光伏、风能和天然气都加入了供应组合同时在很大程度上;前两个通常是互补的，而第三个是可调度的，所以，它们结合在一起，可以做很多事情来缓和经常描绘的“鸭子曲线”。

与此同时，非经济资产的退出将对批发价格起到抵消作用。例如，尽管老旧、污染严重的工厂通常生产成本低，但它们可能会退出市场合规升级的高成本或其他侵蚀其利润的固定成本。由此导致的供应不足可能会导致边际供应曲线在数量上收缩，导致可再生能源和剩余化石发电机的价格和利润更高——除非需求也下降，就像工业化国家正在做的那样。

2.需求越来越灵活，而不是固定的

分析人士认为，可再生能源的可变性将限制其增长，他们通常假设批发市场完全有效，但零售市场不变，需求状况固定。这种不完全和不对称的处理忽略了新兴的能力利用等式的需求方。例如,人们喜欢并回应时变定价程序，这些程序开始大规模推广．包括许多电器的用电需求电热水器和电动汽车在不中断所提供的服务的情况下具有固有的灵活性。此外，新的商业模式(来自双方)公用事业公司和第三方)正通过提供无缝的解决方案来推动这种便利的灵活性，这种解决方案不引人注目、方便，而且不要求客户成为兼职能源交易员。

这些因素共同增加了需求的灵活性，这是一种重要的低成本资源，并使消费者能够在一个有效的市场中对价格变化做出最自然的反应，在这个市场中，消费者可以找到使用和受益于来自风能和太阳能的廉价电力的方法。换句话说，随着可再生能源在一天的特定时间降低能源价格，需求灵活性允许客户这样做把需求转移到那些时候这将在其他(高峰)时期降低能源价格提高可再生能源的价格在他们产出最多的时候。

3.储存使可再生能源可分派，而不是可变

多样化的供应和灵活的需求将在缓解对可再生能源整合的担忧方面发挥重要作用电池价格持续下跌和从电池中可获得的值的范围这意味着剩余的可变性问题可能可以以适度的增量成本来解决。在零售层面，这可能会导致增加分布式发电的自平衡(我们已经在德国和澳大利亚，它可能影响公用事业的商业模式在美国)。

储能已被视为短期内替代峰值发电的一种方式，为峰值发电而安装的电池也可以用来缓解可再生能源对电价的经济影响。

在批发层面上，随着可变资源开始饱和市场，高价时间将刺激开发者开始考虑存储。了,储能被认为是短期内替代峰值发电的一种方式此外，在发电量达到峰值时安装的电池也可以用来缓解可再生能源对电价的经济影响。

存储已经是聚光太阳能(通过熔融盐)的一个共同特征，并日益成为太阳能光伏的一个共同特征。例如，全可再生能源公司中标在最近一次智利的无补贴电力拍卖中，不仅包括白天低至65美元/兆瓦时的太阳能，还包括夜间通过热或电存储的太阳能，晚上的价格为97美元/兆瓦时。通过存储，可变可再生能源变得可调度，可调度可再生能源与可变可再生能源几乎没有相同的优序效应。当然，是我们最近的示范落后于表的分布式存储的13种好处可以使电池具有成本效益，但这并不一定使它们与许多其他实现电网灵活性的方法相竞争，但类似的推理表明，有大量的选项可以避免受到严格限制的模型所暗示的问题。

全系统思维是前进的道路

分析人士认为，从经济上讲，可再生能源将限制其自身的继续采用，但通常忽略了上述考虑因素——更重要的是，这些论点是建立在增量思维的基础上的，假设今天的电网和市场是固定的，只有一件事会改变(光伏或风能的市场份额)。

一个更全面、更全面、更准确的分析将从最终目标(可靠、有弹性、成本最低的能源服务)开始，并推动一个完整的系统设计，以迅速实现这一目标。

考虑到这一观点，可再生能源的特性——产量的变化和接近于零的边际生产成本——只是在奖励有效投资的市场设计清单上增加了设计考虑因素。考虑到供应多样性、需求灵活性和存储等新兴技术，即使在当前的电网模式和市场结构下，各种可再生能源的增长也不太可能面临任何实际限制。

现有市场并不神圣

但即使可再生能源在当前市场上面临采用限制，也存在限制我们没有理由保持这些市场的现状．电力批发市场在很大程度上是历史巧合的产物，形成于上个世纪的模式，当时火电厂只相互竞争。

现代市场设计反映了21世纪电网的现实和不断变化的资源组合已经在德国开创了在调整激励措施以实现成本最低的资源组合方面，可以有很长的路要走。特别是，将落后于仪表的分布式能源资源和灵活负荷纳入能源市场——正如正在做的那样加州和纽约-可以给电网带来新的能力和精细的控制级别。

一个集成的挑战?

不断发展的供应、灵活的需求、存储和更新的市场可以消除电网上增加可再生能源的限制。在后面的文章中，我们将强调这些杠杆是如何解决关于可再生能源“整合成本”的普遍担忧和误解的。例如，最近一个被大肆宣传的事件论文(PDF)声称高渗透的可再生能源必然导致整合成本急剧上升。

但事实证明，这是使用的模型中极其限制性的假设的产物，再加上一种断言，即对热电厂现有企业的竞争损害是击败它们的可再生能源的经济成本。

可再生能源将继续存在

分析人士经常提出的可再生能源“问题”可能是孤立存在的，但当考虑到所有选项时，这些问题就被夸大了。事实上，这些都是好的问题:它们是供需的自然力量，向市场参与者发出信号，使资源选择多样化，刺激需求灵活性，并投资于存储和其他新兴技术。

反对风能和太阳能的观点认为，这些资源需要更多的补贴才能在“鸭子曲线”时代生存下来。但相反，我们可以利用供应多样性、需求灵活性、存储和市场设计的潜在力量，为所有资源创造公平的竞争环境，而不是固守20世纪电网的前提。保护旧体制远不如支持新体制，这样创新才能蓬勃发展，企业家才能兴旺发达，所有选择都能充分和公平地竞争。