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IRENA研究提出高比例可再生能源并网创新解决方案

作者:中国储能电站网 来源:CASEnergy 时间:2019-09-05 浏览:

中国储能电站网讯:6月17日,国际可再生能源机构(IRENA)发布《高比例波动性可再生能源并网的解决方案》报告 ,总结了部分G20国家通过高比例太阳能和风能电力并网以促进电力系统脱碳的经验,指出终端用能部门电气化、电力系统分散化和电力部门数字化是下一阶段推动能源系统转型的三大创新趋势。对此,报告提出了通过创新实现能源系统经济高效转型的解决方案,以及推动高比例可再生能源并网的政策建议。报告要点如下:

一、G20国家提高电力系统灵活性以集成可再生能源的实例

1、意大利。意大利从本世纪初开始开发太阳能和风能,2018年其光伏和风电装机容量分别超过20 GW和10 GW,但大部分主要安装在南部地区,而其主要用电负荷则集中在中北部城市,供需不平衡导致对可再生能源发电量的削减。对此,政府采用动态提高输电线路容量(DLR)技术减少了由于传输限制导致的发电量削减。此外,还扩容了输电线路,并推进智能电网的开发以管理分布式光伏发电,逐步淘汰大型燃煤电厂,同步补偿器也有助于抑制火电机组的投运。

2、中国。在一些部署了波动性可再生能源发电项目的地区,发电量的不足由燃煤电厂补充,但由于其灵活性较差限制了可再生能源发电量。政府通过对现有燃煤电厂进行改造,在短期内提高灵活性以容纳更多的可再生能源,其成本和交付时间均低于投资开式循环燃气轮机或抽水蓄能等。另外,还为发电厂提供了灵活的激励措施,如辅助服务和现货市场试点项目,以补偿其因运营时间减少而造成的损失。区域电网的备用容量共享、实时平衡和电网交易中心(国家级、省级)等措施也有助于促进波动性可再生能源的发展。

3、德国。德国通过如下措施提升电力系统灵活性:电网协议促进了区域电网之间的合作,降低了电力储备要求,增加了可再生能源发电量;调整国家电网运营规范,使电网在保持可靠性的同时集成更多可再生能源;扩大和强化输电网络使再调度成本进一步减少;其他措施还包括整合电动汽车、电制热和氢能等。

二、创新是进一步提高能源系统灵活性的关键

IRENA认为,创新可以提高电力系统全价值链的灵活性,包括供应、输电、配电和需求等环节,同时能够降低系统的总体成本。下一阶段,推动能源转型的三大创新趋势将是:终端用能部门电气化、电力系统分散化和电力部门数字化。可再生能源驱动的电气化是终端用能部门(交通、建筑和工业)脱碳的基石;与终端用户连接的分布式能源(如屋顶太阳能光伏、微型风力发电机、用户侧储能、热泵和插电式电动汽车)的发展正在推动电力系统分散化;数字技术以多种方式支持电力部门的转型,如更好地监控电力设施、更精细地操作和控制、部署新的市场设计、促进新的商业模式等。IRENA从4个维度列举了30种有助于集成高比例波动性可再生能源的创新技术,并基于这些技术提出了11种实用的解决方案。

1、有助于能源系统转型的创新技术


(1)使能技术:公用事业规模储能电池、用户侧储能电池、电动汽车智能充电、可再生能源供热、可再生能源电力制氢、物联网、人工智能与大数据、区块链、可再生能源小型电网、超级电网、提高传统电厂灵活性的技术。

(2)商业模式:集成商、端到端交易、能源即服务、社区所有权模式、现收现付模式。

(3)市场设计:增加电力市场的时间粒度、增加电力市场的空间粒度、创新辅助服务、重新设计容量市场、区域市场、分时电价、分布式能源的市场整合、净计费电价。

(4)系统运营:配电系统运营商的新功能、输配电系统运营商的合作、波动性可再生能源发电的先进预测方法、抽水蓄能电站的创新运行方式、虚拟电厂输电网络、动态提高输电线路容量。

2、通过创新实现经济高效能源转型的解决方案

(1)供应侧灵活性解决方案:通过先进的发电预测减少波动性可再生能源发电的不确定性;灵活发电以适应波动性变化。

(2)电网灵活性解决方案:通过互连及区域市场提升灵活性;通过超级电网匹配远间距的可再生能源发电和需求;大规模储能和增强电网运营。

(3)需求侧灵活性解决方案:为电网服务集成分布式能源;需求侧管理;可再生能源供应的小型电网;利用分布式能源优化配电系统运行。

(4)系统侧储能灵活性解决方案:公用事业规模储能电池;电力转换为其他能源载体(Power-to-X)技术。

三、可再生能源与电气化推动能源服务转型

可再生能源与电气化相结合(即“再电气化”)是能源系统转型的重要路径 。再电气化将产生一个不同的系统,其中交通、建筑和工业的总电力需求将大幅增加,可再生能源电力将成为其主要的供应来源。同时,通过在这样的系统中调动所有的灵活性可以应对高比例可再生能源的运行挑战,如电动汽车充电可以在时间上灵活调控以调整峰值负荷。此外,还需通过智能设备和其他信息技术实现更好的系统调控,降低运行风险。可再生能源与电气化结合形成了一个良性循环,电气化增加可再生能源的用途,提高了灵活性,从而促进了可再生能源的进一步发展和技术创新,还可降低成本并促进投资。

四、促进能源系统集成高比例可再生能源的政策建议

一些国家正在进行的创新措施表明,电力系统可以在容纳高比例波动性可再生能源的同时,以可靠和经济的方式运行。然而,在转型的早期阶段,决策者可以参照如下建议行动:

(1)制定有远见的政策框架。各国应预测未来的电力系统需求,确保可再生能源经济高效地大规模并网需要权衡当前需求与未来需求,决策者应进行长远考虑,围绕未来大量部署可再生能源的情景来设计市场和系统。短期内需要采取的措施是尽量释放当前系统的灵活性,改革市场和运营方式,同时出台更合适的监管政策。

(2)采用系统性的方法。集成高比例波动性可再生能源需要采取系统性的方法,包括扶持政策、法规和措施、新技术和商业模式。应从技术、市场、商业和运营各方面创新,并且充分利用所有部门及参与者的协同创新作用。

(3)通过实践促进学习。支持试验和示范项目,在实践中探索,这对于降低风险至关重要。监管要为进行试验预留空间,允许参与者能够在不受监管限制的情况下试验和测试创新技术。

(4)转变关键参与者的角色。随着分布式能源的日益普及,以及产消合一者等新市场参与者的出现,政府和企业应更好地了解消费者和社区的需求和意愿,制定相应的解决方案。配电系统运营商需调整角色定位,转变业务模式,从网络规划者转变为系统运营商,应与输电网运营商加大合作,促进分布式能源的连接,并为系统提供服务。

(5)将市场的设计创新作为优先事项。一些能源市场和法规正在展示如何调整市场以反映具有较高比例波动性可再生能源的电力系统需求,并应对数字化、分散化和电气化的趋势。市场的定价应体现灵活性的价值,平衡能源服务,以适应更低成本的波动性可再生能源,市场设计应考虑到长期内能源系统的转型。

(6)将电力部门和终端用能部门结合起来。在可再生能源供应和电动交通、供暖和制冷之间创造协同效应,各部门的电气化战略应与加速推广可再生能源的战略密切联系,并考虑更广泛的社会变化。

(7)将智能创新技术转化为智能解决方案。人工智能、物联网、区块链等数字创新技术已经开始以多种方式显著影响电力系统,但对其可能的影响和风险理解不足,应用仍然有限。能源系统应该更多地利用数字创新所带来的“智能”,其他工业部门也应探索数字技术的应用,然后将其经验用于电力部门。

(8)加强开放合作。更广泛分享知识和经验,加强公私合作,发挥能源与工业部门的协同效应,发展中国家向发达国家学习,G20国家间加强经验交流。  

关键字:储能 ,可再生能源

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