2018年11月，國際能源署發(fā)布《電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀2018—先進(jìn)電廠的靈活性》，在此本訂閱號的小編對報告的執(zhí)行摘要進(jìn)行了翻譯，分享給大家，歡迎大家轉(zhuǎn)發(fā)擴(kuò)散，更多內(nèi)容請移至文末獲取報告下載地址。

執(zhí)行摘要

電力系統(tǒng)正在快速轉(zhuǎn)型

電力系統(tǒng)在全世界范圍內(nèi)正在加速轉(zhuǎn)型，推動這一轉(zhuǎn)變的主要有3個因素。首先是因?yàn)槌霈F(xiàn)了資源豐富且低成本的風(fēng)能和太陽能資源。其次是分布式能源的發(fā)展，包括屋頂光伏電站和智能運(yùn)輸工具(例如電動車和智能應(yīng)用設(shè)備等)。最后是數(shù)字化的普及，從發(fā)電到用戶貫穿整個發(fā)電系統(tǒng)，從而帶來了降低成本和提高性能的新機(jī)會。

這些變化正在推動電力系統(tǒng)最佳規(guī)劃和運(yùn)行方式的結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)型。它們還具有確保能源安全，特別是電力供應(yīng)安全的系統(tǒng)性含義。因此它們要求電力部門的政策制定者和相關(guān)管理者采用協(xié)調(diào)一致的積極應(yīng)對措施，具體體現(xiàn)在電力系統(tǒng)改造上。電力系統(tǒng)改造的任務(wù)是創(chuàng)造適當(dāng)?shù)臋C(jī)會、市場和監(jiān)管環(huán)境以應(yīng)對變化的影響，同時實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行和規(guī)劃實(shí)踐的升級。電力系統(tǒng)改造有利于加速投資、創(chuàng)新和使用智能、高效、靈活和環(huán)保的技術(shù)。電力系統(tǒng)改造是保證現(xiàn)代電力系統(tǒng)安全的關(guān)鍵。

電力系統(tǒng)靈活性已經(jīng)成為全球優(yōu)先發(fā)展事項(xiàng)

加強(qiáng)電力系統(tǒng)靈活性通常是電力系統(tǒng)改造的重要項(xiàng)目。本報告將電力系統(tǒng)靈活性定義為電力系統(tǒng)的相關(guān)特性，這些特性有助于對供需雙方的可變性和不確定性進(jìn)行可靠和成本效益管理。在許多情況下，電力系統(tǒng)的靈活性是政策制定者和系統(tǒng)規(guī)劃人員需要考慮的一個日益重要的話題，這是由日常運(yùn)營中間歇性可再生能源(VRE)的整合以及高影響事件的強(qiáng)度和頻率不斷增加所驅(qū)動的。缺乏系統(tǒng)靈活性會降低電力系統(tǒng)的靈活性，或由于可變可再生能源的減少導(dǎo)致大量清潔電力的損失。

我們把關(guān)注點(diǎn)放在時間尺度上(從瞬間到幾年)持續(xù)平衡供需，在這些時間尺度上考慮靈活性是有用的。為了幫助理解不同的靈活性需求以及滿足這些需求的不同機(jī)制，本報告根據(jù)時間尺度對靈活性需求進(jìn)行分組，從短期(亞秒到小時)到中期(小時到天)和長期(天到年)(Table ES.1).

重要的是，電力系統(tǒng)的設(shè)計已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)靈活性帶來的可變性和不確定性進(jìn)行管理。在歷史上，這是特別需要的，以滿足多變的電力需求或一個大型發(fā)電機(jī)或輸電線的突發(fā)事件。隨著時間的推移，特別是隨著間歇性可再生能源份額的增加，對電力系統(tǒng)靈活性的要求可能會增加和改變。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)的靈活性對于管理斷電和極端天氣事件、提高靈活性和其他重要目的也是非常重要的。為了提高現(xiàn)代電力系統(tǒng)的靈活性，可以進(jìn)行許多不同的投資、業(yè)務(wù)和政策調(diào)整，靈活性可以使電力系統(tǒng)更清潔、更安全、更有彈性、更廉價。

表1.電力系統(tǒng)靈活性問題的時間尺度

關(guān)鍵點(diǎn)：系統(tǒng)靈活性解決了一系列從秒到年的跨越時間范圍的問題。

電廠在加強(qiáng)系統(tǒng)靈活性方面起著關(guān)鍵作用

基于大量的實(shí)際案例研究和數(shù)據(jù)，這份報告全面回顧了電廠如何提高電力系統(tǒng)靈活性的，提高電力安全的情況。它總結(jié)了參與清潔能源部長級會議(CEM)的先進(jìn)電廠運(yùn)營中靈活性情況的研究成果。清潔能源部長級會議的工作旨在建立政府和工業(yè)界的之間較強(qiáng)的契機(jī)和承諾，以實(shí)施使發(fā)電更加靈活的解決方案。本研究與業(yè)界相關(guān)人士緊密合作提出了解決方案，包括制造商、專家顧問、系統(tǒng)運(yùn)營人員和電廠運(yùn)營人員。

該報告展示了一些技術(shù)選擇，以及對現(xiàn)有電廠進(jìn)行靈活性改造的成功案例。它為如何分析發(fā)電廠對整個系統(tǒng)靈活性的貢獻(xiàn)提供了指導(dǎo)。研究報告還提供了一些政策、市場和監(jiān)管工具的例子，從而開拓發(fā)電廠的靈活性。研究結(jié)果表明，包括燃煤和天然氣發(fā)電機(jī)組在內(nèi)的傳統(tǒng)發(fā)電廠能夠快速采取清潔能源技術(shù)，并加速電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。根據(jù)具體的系統(tǒng)環(huán)境，可以采取一些低成本的措施，以可靠和符合成本效益的方式彌補(bǔ)風(fēng)力和太陽能發(fā)電量波動的問題。

電廠在電力系統(tǒng)中的作用正在改變

從歷史經(jīng)驗(yàn)上看，基本負(fù)荷、中間負(fù)荷和峰值負(fù)荷電站通過提供適當(dāng)?shù)哪茉春腿萘炕旌希辽儆兄跐M足特定的電力要求。從技術(shù)角度來講，這些電廠的設(shè)計考慮了這些具體的操作條件。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的觀點(diǎn)來看，這些電廠的資金是按照一定的營業(yè)時數(shù)提供的。如今，隨著具有獨(dú)特成本結(jié)構(gòu)和技術(shù)特征的新一代技術(shù)大規(guī)模進(jìn)入電力市場，許多現(xiàn)有發(fā)電廠需要更加靈活地運(yùn)行，在某種意義上還可以減少運(yùn)行時間。

例如，為了解決中國部分地區(qū)間歇性可再生能源棄風(fēng)(棄光、棄水)問題，國家能源局要求電力規(guī)劃設(shè)計總院(EPPEI)研究“十三五”期間提高的電力系統(tǒng)靈活性的方案。研究發(fā)現(xiàn)，近220吉瓦(GW)火力發(fā)電廠可以通過更換舊設(shè)備或者改進(jìn)運(yùn)營方式等方法提高靈活性并顯著降低可再生能源的棄風(fēng)(棄光、棄水)問題。中國《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中要求對這220GW裝機(jī)容量的電廠中的部分或者全部進(jìn)行改造。類似地，最近一項(xiàng)針對印度的研究顯示，一個以煤電為主的大型電力系統(tǒng)可以消納20%以上的風(fēng)電和光伏發(fā)電量。降低煤電的最低發(fā)電水平可以顯著降低間歇性可再生能源的棄風(fēng)(棄光、棄水)問題。通過其他運(yùn)營方面的改變，印度電力系統(tǒng)運(yùn)營能夠?qū)崿F(xiàn)更多的靈活性，從而以更低的運(yùn)營成本實(shí)現(xiàn)更大的可再生能能源利用。

多種多樣的戰(zhàn)略可以使現(xiàn)有的電廠更加靈活

這份報告討論了使現(xiàn)有電廠更加靈活的多種策略，包括如何在現(xiàn)有電廠的運(yùn)營中，增加新的機(jī)組而提供附加的、適合電力系統(tǒng)的靈活性能力。這些策略包括：

現(xiàn)有電廠運(yùn)營實(shí)踐變化。為了更靈活地操作發(fā)電廠，并不一定需要大量的新資本投資。某些電廠通常通過改變數(shù)據(jù)收集和實(shí)時監(jiān)控方式來實(shí)現(xiàn)電廠運(yùn)營實(shí)踐的改變，從而可以很好地提高現(xiàn)有電廠的潛在的靈活性。例如，更好的監(jiān)測和控制設(shè)備可以允許電廠在維持穩(wěn)定性的同時，更快地啟動和停止。

現(xiàn)有設(shè)備的靈活性改造投資。根據(jù)電廠技術(shù)，可以提供一系列的改造方式來改進(jìn)發(fā)電廠的各種靈活性參數(shù)(例如，斜坡率、啟動時間、最低經(jīng)濟(jì)或技術(shù)發(fā)電水平)。這份報告詳細(xì)介紹了各種發(fā)電技術(shù)的具體改造方式，包括煤炭、聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合發(fā)電、碳捕獲和儲存、核能、生物能和水力發(fā)電等。

新的靈活性發(fā)電方式。許多最先進(jìn)的柔性電廠技術(shù)可以應(yīng)用于電力系統(tǒng);正如在本報告中所描述的幾種方式。良好的長期規(guī)劃實(shí)踐可以確保新的靈活的發(fā)電廠投資能夠經(jīng)受住風(fēng)險的考驗(yàn)。

像丹麥、德國和意大利等國，以及最近的中國和印度等國，已實(shí)施了一些戰(zhàn)略來提高靈活性，特別是在燃煤和普遍使用的聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)電廠中。例如，德國的火電廠為了達(dá)到更高的靈活性要求和大幅度提高其運(yùn)行性能，40多年前建成的、最初設(shè)計為24小時運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電廠已升級為每天啟動和停止兩次，同時還為該系統(tǒng)提供了一系列附加服務(wù)。

全國范圍延伸的選擇

電力系統(tǒng)的靈活性取決于可用的硬件和基礎(chǔ)設(shè)施(“什么”)、政策、監(jiān)管和市場框架(“如何”)以及提供靈活性的實(shí)體(“誰”)的體制角色和責(zé)任。這三個方面必須協(xié)同工作才能提高系統(tǒng)的靈活性(圖ES.1)。

圖1 ES.1解開系統(tǒng)靈活性的相關(guān)系數(shù)

因此，不僅技術(shù)因素將決定系統(tǒng)的靈活性。例如，泰國電力系統(tǒng)包括從技術(shù)角度改變系統(tǒng)的靈活性，高壓輸電網(wǎng)和相當(dāng)高的水電和聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電份額。然而，從經(jīng)濟(jì)角度來看，根據(jù)接受或付費(fèi)電力購買協(xié)議和燃料供應(yīng)協(xié)議運(yùn)行可以看出許多發(fā)電機(jī)系統(tǒng)都是不靈活的。最近的一項(xiàng)分析發(fā)現(xiàn)，如果天然氣采購安排和電力采購合同在長期內(nèi)變得更加靈活，那么，放寬取付合同可以合理地削減業(yè)務(wù)成本。

在系統(tǒng)層面，制定適當(dāng)?shù)撵`活性策略以推行系統(tǒng)的各種靈活性措施，不僅需要考慮當(dāng)前和未來的系統(tǒng)需要，同時要考慮現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)組、市場情況、輸電網(wǎng)絡(luò)的狀況，以及創(chuàng)新靈活性解決方案的潛力。

提高整個系統(tǒng)的靈活性

加強(qiáng)全系統(tǒng)的靈活性可以減少發(fā)電廠提供額外靈活性的需要。例如，改善相鄰平衡區(qū)域之間的溝通和協(xié)調(diào)，可以消除對新電廠靈活性措施的需求。對于輸電網(wǎng)絡(luò)，控制和監(jiān)測的創(chuàng)新方法——例如動態(tài)線路額定值和對高壓輸電線路和設(shè)備的針對性投資——可以減少因電網(wǎng)擁塞而產(chǎn)生的額外靈活性的需求。

解鎖現(xiàn)有電廠的靈活性

利用現(xiàn)有的發(fā)電資產(chǎn)可能具有成本效益，但可能需要對監(jiān)管進(jìn)行調(diào)整和采取某些經(jīng)濟(jì)鼓勵措施。管制方法包括允許可再生能源參與儲備撥備、審查對現(xiàn)有發(fā)電廠的必須運(yùn)行條件、加快調(diào)度和分派間隔以及某些基于績效的管制方法。在經(jīng)濟(jì)激勵方面，需要制定政策審查缺乏靈活性的政策并獎勵具有靈活性的政策，可以鼓勵電廠管理層采用更靈活地運(yùn)營。

激勵額外的電廠靈活性投資

管制的和基于市場的電力系統(tǒng)都可以確定具體的靈活性服務(wù)的價值，并確保對這些服務(wù)的公平補(bǔ)償，從而確保對額外發(fā)電廠靈活性措施的適當(dāng)投資。在以市場為基礎(chǔ)的電力系統(tǒng)中，這可以通過改進(jìn)能源定價辦法來實(shí)現(xiàn)，特別是在接近交貨時刻(當(dāng)天市場)和供應(yīng)不足的時候。實(shí)施設(shè)計良好的市場機(jī)制，準(zhǔn)確地獎勵具有靈活性的系統(tǒng)價值的創(chuàng)建者，也可以激勵增加的靈活性。這些獎勵機(jī)制可能圍繞著增加產(chǎn)能或啟動時間等特定的服務(wù)開展，并且可以為系統(tǒng)所必需的發(fā)電廠提供額外的收入來源，但是由于利用率降低，這些發(fā)電廠無法維持常規(guī)業(yè)務(wù)的盈利能力。在受管制的情況下，發(fā)電廠的靈活性投資可以通過允許靈活性改造的成本以及為開發(fā)人員利用高度靈活的技術(shù)組件提供財政激勵來實(shí)現(xiàn)。

長期彈性規(guī)劃的政策方法

即使系統(tǒng)并未嚴(yán)重缺乏靈活性，適應(yīng)未來靈活性需求的政策行動也將是有益的。準(zhǔn)備該系統(tǒng)的措施包括電力系統(tǒng)技術(shù)靈活性的定期充分性評價，以便于建立電力系統(tǒng)靈活性清單，在長期規(guī)劃工作中考慮運(yùn)營靈活性，并在長期規(guī)劃工作中要求使用最先進(jìn)的決策方法。

先進(jìn)電廠靈活性政策指南

所采用的策略和所制定的優(yōu)先次序標(biāo)準(zhǔn)在很大程度上取決于當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)的狀況;然而，可以確定一套通用的政策指導(dǎo)方針，從而確保足夠的系統(tǒng)靈活性和維護(hù)電力安全。政策制定者應(yīng)該遵循下面的規(guī)則：

評估——委員會評估全系統(tǒng)的靈活性要求、機(jī)會和挑戰(zhàn)，包括發(fā)電廠靈活性的作用，并定期更新這些評估，以告知近期和長期的決策和規(guī)劃過程。

參與——與相關(guān)團(tuán)體進(jìn)行合作從而加強(qiáng)技術(shù)、政策和制度能力，以增強(qiáng)電力系統(tǒng)和發(fā)電廠的靈活性，并與國際社會合作來分享最佳做法。

加強(qiáng)——通過在系統(tǒng)層面上適應(yīng)一系列的市場、監(jiān)管和操作最佳方案，增強(qiáng)可用電力系統(tǒng)靈活性的使用。

開拓——更新管理電力系統(tǒng)運(yùn)行的法規(guī)、政策和實(shí)踐，以開拓潛在的靈活性。這些選擇包括與獨(dú)立電力生產(chǎn)商簽訂更靈活的電力購買協(xié)議，以及與熱電廠簽訂燃料供應(yīng)合同。

激勵——透過改變政策、規(guī)劃及市場架構(gòu)，為所有可為電力系統(tǒng)提供靈活性的人才提供公平及適當(dāng)薪酬的機(jī)會。

路線——加強(qiáng)規(guī)劃程序以細(xì)化系統(tǒng)靈活性需求的未來期望;確保考慮所有可能的靈活性選項(xiàng)，以減輕電力系統(tǒng)改造的長期成本和運(yùn)行影響。

下一步工作

在清潔能源部長會議的報告中，國際能源署和《21世紀(jì)電力伙伴關(guān)系倡議》通過電力系統(tǒng)靈活性加強(qiáng)電力安全的工作將繼續(xù)進(jìn)行。值得注意的是，清潔能源部長活動將在第9屆清潔能源部長會議上重新啟動，其范圍將擴(kuò)大到電力系統(tǒng)靈活性活動，涵蓋未來12個月發(fā)電廠、電網(wǎng)、需求方資源和存儲方面的概念和經(jīng)驗(yàn)。這一重新啟動的行動將補(bǔ)充清潔能源部長21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展伙伴計劃的努力，該計劃將繼續(xù)推進(jìn)最先進(jìn)的解決方案，并為深入能力建設(shè)提供平臺，與所有相關(guān)的可持續(xù)發(fā)展伙伴計劃和互補(bǔ)倡議密切合作。這一重新啟動的運(yùn)動將進(jìn)一步加強(qiáng)清潔能源部長《21世紀(jì)電力伙伴關(guān)系倡議》的工作，該倡議將繼續(xù)推進(jìn)最先進(jìn)的解決方案，并為深入能力建設(shè)提供平臺，與所有相關(guān)的清潔能源部長活動和補(bǔ)充倡議密切合作。

在向各國政府提供的分析和建議中，國際能源署繼續(xù)優(yōu)先考慮電力系統(tǒng)改造及其在加強(qiáng)能源安全方面的作用。

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