9个提高供电安全性和可靠性的选项

今年，IEEFA发布了《电力—行业转型，此时此刻 风电和光伏不会破坏电网：9个案例研究》报告。

本研究展示了9个主要国家和地区如何利用现有的整合技术和政策措施来实现风电和光伏在市场中的高份额，以在不降低可靠性或削减供应的情况下改善其国内电源的多样性。

鉴于全球可再生能源的快速增长、对气候变化和空气污染的担忧以及可再生能源部门与化石燃料的竞争日益激烈，本次研究十分及时。

电力可再生能源可分为间歇性可再生能源，特别是风电和光伏，以及可按需提供的非间歇性可再生能源，如生物质能、地热能、光热（CSP）和水力发电。本次研究的重点是电网稳定性以及风电和光伏发电对电网运营商带来的挑战。

提高供电安全性和电网可靠性的9个选项

本次研究中的9个案例均来自全球风电和光伏市场份额排名前15位的国家/市场（风电和光伏在研究国家/市场中的发电量占比在14~53%，而全球的平均水平为5%）。而且案例研究横跨全球：4个来自欧洲，2个来自美国，1个来自南美，1个来自亚洲，1个来自澳大利亚。按2017年风电和光伏市场占总净发电量的比例递减排列，它们的排名依次是：丹麦（52.8%）;南澳州（48.4%）;乌拉圭（32.2%）;德国（26%）;爱尔兰（24.6%）;西班牙（23.2%）;德克萨斯州（18%）;加州（15%）;和印度泰米尔纳德邦（14.3%）。

来自国度研究的主要城市数据显示，并未有1座城市遭受到重大的电网问题。恰恰相反，电力故障数据表明，这些城市拥有全世界中最稳当的电网，并且这些城市在国民收入方面表现也较为突出。

本报告重点关注市场规律和资源需求中的实际改变以求实现向使用更多的风电和光伏发电的转变。下面讨论的所有电网集成解决方案都可以在今天得到验证。这其中没有考虑到可以使用更多间歇性可再生能源的新兴技术的广泛应用，尤其是电池储能。但我们注意到，电池储能是决策者新兴的解决方案，尤其是在南澳大利亚州。

我们提请注意系统运营商考虑的9个选项都可以帮助简化集成过程并确保供电安全性和电网可靠性。各国可以根据自己的情况进行选择，以避免对其电力市场进行彻底的重新设计。我们认为解决方案与特定条件相关联，广泛共享最先进的解决方案是鼓励市场增长的最佳途径。下面列出了9个选项，并从案例研究中提取了例子。

输电网方面的及时投资

得克萨斯州是输电网投资中高度组织化项目的领先案例，该项投资使风力发电区域与城市连接在一起。

促进邻国与电力市场之间的输电网的互联互通与合作

2014年，加州独立系统运营商（CAISO）和PacifiCorp启动了西部能源失衡市场交易，以平衡需求和供应的多样性，从而减少可再生能源的弃风弃光现象，该交易拓展到了CAISO涉及的7个州。

确保国内发电的灵活性

在乌拉圭，国内水电为过去五年增长超过30倍的风力发电提供了灵活性。

市场改革为电网的灵活性提供支持

爱尔兰正在引入实时平衡和日内市场，以在灵活发电、需求侧响应和储能方面为潜为投资者提供重要的价格信号，在更加灵活的电网的发展中，实现可再生能源渗透增长的更好响应。

支持需求侧的灵活性

在2016年发生了百年一遇风暴而导致全国范围内停电之后，南澳州制定了一项能源规划，以对新的电力来源灵活性进行支出，其中包括1000兆瓦的契约化需求侧管理。

更好的风电和光伏预测

在西班牙，风电预测方面的预测模型Sipreolico得到了较大的改进，目前已使日前的预测值误差减半。

提高配电网络的响应能力

德国已经改变家用光伏逆变器的电网规范，使其能够响应电网频率的变化，从而稳定电网，同时避免任何突然的大规模断电。

使可再生能源在电网平衡中承担更多责任

从今年开始，丹麦风电整合商将不得不在整个投资组合中提供稳固的电力，包括最老的风电涡轮机组，这意味着他们将为不准确的预测买单。

国家的引领

印度在未来十年使全国各类可再生能源增长5倍的雄心壮志，激发了一系列诸如邦际绿色电力走廊等倡议，这有利于整合泰米尔纳德邦当地的光伏发电。

报告的研究成果对应对全球风电和光伏发电市场份额快速上升有着重大的意义。随着间歇性可再生能源市场份额的增长，系统整合的议题将变得更加重要。本次案例研究提供了宝贵的经验教训，记录了1个国家或地区风电和光伏的市场份额如何提升至10倍世界平均水平。在短短几年内获得大量的市场份额反映了一些分析师预测的长达数十年的转变。例如，乌拉圭的风电和光伏发电量从2013年的1%上升至2017年的32%。

在政治和行业反对可再生能源的背景下，该报告显得尤为及时。美国的政治抵制情绪尤其明显，特朗普政府正在寻求加强煤炭和核能的方法。但是这类的抵制在其他地方也有所提高。例如，我们注意到德国在2018年对煤炭进行了让步，并且放弃了它2020年的碳排放目标。化石燃料公司围绕可再生能源的增长对电力可靠性和购买力产生负面的影响编造了一个错误的叙述。

在本研究的3个案例中，地区趋势超过了国家趋势：南澳州、加利福尼亚和得克萨斯州。这些例子说明了区域市场如何在风电和光伏的早期使用者中发挥领导作用。像印度那样，当国家政府加入时，区域增长会更快，就像在泰米尔纳德邦一样。

最后，本报告发现，风电和光伏对电网可靠性影响的担忧被夸大了。电网运营商可以通过提高系统灵活性和电网互联以及确保强大的价格信号，确保风电和光伏发电量至少达到总发电量的50%。运营商可以通过一系列技术工程调整，投资和电力市场设计改革来实现这一目标，而无需采用传统发电的新能源市场补贴。