9個提高供電安全性和可靠性的選項

今年，IEEFA發(fā)布了《電力—行業(yè)轉(zhuǎn)型，此時此刻 風(fēng)電和光伏不會破壞電網(wǎng)：9個案例研究》報告。

本研究展示了9個主要國家和地區(qū)如何利用現(xiàn)有的整合技術(shù)和政策措施來實現(xiàn)風(fēng)電和光伏在市場中的高份額，以在不降低可靠性或削減供應(yīng)的情況下改善其國內(nèi)電源的多樣性。

鑒于全球可再生能源的快速增長、對氣候變化和空氣污染的擔(dān)憂以及可再生能源部門與化石燃料的競爭日益激烈，本次研究十分及時。

電力可再生能源可分為間歇性可再生能源，特別是風(fēng)電和光伏，以及可按需提供的非間歇性可再生能源，如生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒐鉄幔–SP）和水力發(fā)電。本次研究的重點是電網(wǎng)穩(wěn)定性以及風(fēng)電和光伏發(fā)電對電網(wǎng)運營商帶來的挑戰(zhàn)。

提高供電安全性和電網(wǎng)可靠性的9個選項

本次研究中的9個案例均來自全球風(fēng)電和光伏市場份額排名前15位的國家/市場（風(fēng)電和光伏在研究國家/市場中的發(fā)電量占比在14~53%，而全球的平均水平為5%）。而且案例研究橫跨全球：4個來自歐洲，2個來自美國，1個來自南美，1個來自亞洲，1個來自澳大利亞。按2017年風(fēng)電和光伏市場占總凈發(fā)電量的比例遞減排列，它們的排名依次是：丹麥（52.8%）;南澳州（48.4%）;烏拉圭（32.2%）;德國（26%）;愛爾蘭（24.6%）;西班牙（23.2%）;德克薩斯州（18%）;加州（15%）;和印度泰米爾納德邦（14.3%）。

來自國度研究的主要城市數(shù)據(jù)顯示，并未有1座城市遭受到重大的電網(wǎng)問題。恰恰相反，電力故障數(shù)據(jù)表明，這些城市擁有全世界中最穩(wěn)當(dāng)?shù)碾娋W(wǎng)，并且這些城市在國民收入方面表現(xiàn)也較為突出。

本報告重點關(guān)注市場規(guī)律和資源需求中的實際改變以求實現(xiàn)向使用更多的風(fēng)電和光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)變。下面討論的所有電網(wǎng)集成解決方案都可以在今天得到驗證。這其中沒有考慮到可以使用更多間歇性可再生能源的新興技術(shù)的廣泛應(yīng)用，尤其是電池儲能。但我們注意到，電池儲能是決策者新興的解決方案，尤其是在南澳大利亞州。

我們提請注意系統(tǒng)運營商考慮的9個選項都可以幫助簡化集成過程并確保供電安全性和電網(wǎng)可靠性。各國可以根據(jù)自己的情況進行選擇，以避免對其電力市場進行徹底的重新設(shè)計。我們認為解決方案與特定條件相關(guān)聯(lián)，廣泛共享最先進的解決方案是鼓勵市場增長的最佳途徑。下面列出了9個選項，并從案例研究中提取了例子。

輸電網(wǎng)方面的及時投資

得克薩斯州是輸電網(wǎng)投資中高度組織化項目的領(lǐng)先案例，該項投資使風(fēng)力發(fā)電區(qū)域與城市連接在一起。

促進鄰國與電力市場之間的輸電網(wǎng)的互聯(lián)互通與合作

2014年，加州獨立系統(tǒng)運營商（CAISO）和PacifiCorp啟動了西部能源失衡市場交易，以平衡需求和供應(yīng)的多樣性，從而減少可再生能源的棄風(fēng)棄光現(xiàn)象，該交易拓展到了CAISO涉及的7個州。

確保國內(nèi)發(fā)電的靈活性

在烏拉圭，國內(nèi)水電為過去五年增長超過30倍的風(fēng)力發(fā)電提供了靈活性。

市場改革為電網(wǎng)的靈活性提供支持

愛爾蘭正在引入實時平衡和日內(nèi)市場，以在靈活發(fā)電、需求側(cè)響應(yīng)和儲能方面為潛為投資者提供重要的價格信號，在更加靈活的電網(wǎng)的發(fā)展中，實現(xiàn)可再生能源滲透增長的更好響應(yīng)。

支持需求側(cè)的靈活性

在2016年發(fā)生了百年一遇風(fēng)暴而導(dǎo)致全國范圍內(nèi)停電之后，南澳州制定了一項能源規(guī)劃，以對新的電力來源靈活性進行支出，其中包括1000兆瓦的契約化需求側(cè)管理。

更好的風(fēng)電和光伏預(yù)測

在西班牙，風(fēng)電預(yù)測方面的預(yù)測模型Sipreolico得到了較大的改進，目前已使日前的預(yù)測值誤差減半。

提高配電網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)能力

德國已經(jīng)改變家用光伏逆變器的電網(wǎng)規(guī)范，使其能夠響應(yīng)電網(wǎng)頻率的變化，從而穩(wěn)定電網(wǎng)，同時避免任何突然的大規(guī)模斷電。

使可再生能源在電網(wǎng)平衡中承擔(dān)更多責(zé)任

從今年開始，丹麥風(fēng)電整合商將不得不在整個投資組合中提供穩(wěn)固的電力，包括最老的風(fēng)電渦輪機組，這意味著他們將為不準(zhǔn)確的預(yù)測買單。

國家的引領(lǐng)

印度在未來十年使全國各類可再生能源增長5倍的雄心壯志，激發(fā)了一系列諸如邦際綠色電力走廊等倡議，這有利于整合泰米爾納德邦當(dāng)?shù)氐墓夥l(fā)電。

報告的研究成果對應(yīng)對全球風(fēng)電和光伏發(fā)電市場份額快速上升有著重大的意義。隨著間歇性可再生能源市場份額的增長，系統(tǒng)整合的議題將變得更加重要。本次案例研究提供了寶貴的經(jīng)驗教訓(xùn)，記錄了1個國家或地區(qū)風(fēng)電和光伏的市場份額如何提升至10倍世界平均水平。在短短幾年內(nèi)獲得大量的市場份額反映了一些分析師預(yù)測的長達數(shù)十年的轉(zhuǎn)變。例如，烏拉圭的風(fēng)電和光伏發(fā)電量從2013年的1%上升至2017年的32%。

在政治和行業(yè)反對可再生能源的背景下，該報告顯得尤為及時。美國的政治抵制情緒尤其明顯，特朗普政府正在尋求加強煤炭和核能的方法。但是這類的抵制在其他地方也有所提高。例如，我們注意到德國在2018年對煤炭進行了讓步，并且放棄了它2020年的碳排放目標(biāo)?；剂?a target="_blank">公司圍繞可再生能源的增長對電力可靠性和購買力產(chǎn)生負面的影響編造了一個錯誤的敘述。

在本研究的3個案例中，地區(qū)趨勢超過了國家趨勢：南澳州、加利福尼亞和得克薩斯州。這些例子說明了區(qū)域市場如何在風(fēng)電和光伏的早期使用者中發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用。像印度那樣，當(dāng)國家政府加入時，區(qū)域增長會更快，就像在泰米爾納德邦一樣。

最后，本報告發(fā)現(xiàn)，風(fēng)電和光伏對電網(wǎng)可靠性影響的擔(dān)憂被夸大了。電網(wǎng)運營商可以通過提高系統(tǒng)靈活性和電網(wǎng)互聯(lián)以及確保強大的價格信號，確保風(fēng)電和光伏發(fā)電量至少達到總發(fā)電量的50%。運營商可以通過一系列技術(shù)工程調(diào)整，投資和電力市場設(shè)計改革來實現(xiàn)這一目標(biāo)，而無需采用傳統(tǒng)發(fā)電的新能源市場補貼。