國網(wǎng)能源研究院日前發(fā)布的一份報(bào)告顯示，隨著可再生能源的迅速發(fā)展，德國也開始面臨可再生能源棄電問題。德國的棄電程度如何，又是怎樣解決問題的呢？
可再生能源棄電問題加劇
一些地區(qū)棄風(fēng)率達(dá)8%
德國是全球范圍內(nèi)可再生能源開發(fā)和并網(wǎng)運(yùn)行的典范。從2000年開始，德國可再生能源在電源結(jié)構(gòu)中的占比逐步提高，給德國電網(wǎng)安全運(yùn)行、電力市場運(yùn)營帶來了一系列技術(shù)和經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)。
根據(jù)歐盟法律，在保障電網(wǎng)安全前提下，德國可再生能源享有優(yōu)先上網(wǎng)的權(quán)利。但是，有些時(shí)段為保障電網(wǎng)安全運(yùn)行，并不是所有包括
風(fēng)電、
光伏發(fā)電等具有優(yōu)先上網(wǎng)等級的電源都能夠全額接納。因而當(dāng)電網(wǎng)安全面臨威脅時(shí)，可再生能源棄電是不可避免的。
可再生能源棄電受德國聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)局監(jiān)管。德國聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)局公布的2015年電網(wǎng)監(jiān)管報(bào)告顯示，2014年德國可再生能源棄電率達(dá)到1.16%，創(chuàng)歷史最高紀(jì)錄，這一數(shù)值雖然仍處于低水平，但比2013年的0.44%已提高3倍，而2009年的數(shù)值僅為0.1%。與其他國家一致，德國的棄電主要是風(fēng)電，其次是光伏發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電等。
德國可再生能源棄電產(chǎn)生的主要原因是電源和負(fù)荷分布的不一致性。在德國，風(fēng)電主要分布在人煙相對稀少的北部和東部地區(qū)，而德國電力負(fù)荷中心分布在人口較稠密的南部地區(qū)。據(jù)德國弗勞恩霍夫研究院披露，在德國北部地區(qū)，棄風(fēng)問題愈演愈烈，一些地區(qū)的棄風(fēng)率已高達(dá)8%。德國可再生能源棄電主要發(fā)生在配電網(wǎng)。2012年，德國可再生能源棄電98%發(fā)生在配電網(wǎng)，僅2%發(fā)生在輸電網(wǎng)。各地棄電的程度有所差異，有可能被限制為所能夠發(fā)電量的60%和30%，甚至100%完全棄電。
德國可再生能源法規(guī)定，可再生能源棄電將由配電網(wǎng)運(yùn)營商和輸電網(wǎng)運(yùn)營商進(jìn)行賠償。2014年，德國可再生能源棄電所造成的損失達(dá)到了8270萬歐元。對于可再生能源棄電的補(bǔ)償，德國要求至少補(bǔ)償棄電量的95%。
電網(wǎng)側(cè)重點(diǎn)發(fā)力做好三方面工作
為應(yīng)對可再生能源棄電問題，德國進(jìn)行了多方面探索。其中，在電網(wǎng)側(cè)，德國做了大量工作。
第一，優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行和建設(shè)，積極發(fā)揮電網(wǎng)消納作用。在解決可再生能源發(fā)電與電力負(fù)荷分布不一致問題上，德國規(guī)定4家輸電網(wǎng)運(yùn)營商應(yīng)當(dāng)共同協(xié)商并承擔(dān)德國電網(wǎng)未來10~20年的優(yōu)化運(yùn)行和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)建工作；電源和負(fù)荷分布差異較大，并且就地消納較難的地區(qū)，需要擴(kuò)建長距離輸電線路；推動(dòng)配電網(wǎng)的智能優(yōu)化升級改造，以促進(jìn)可再生能源就地消納；推廣應(yīng)用最先進(jìn)技術(shù)，保障可再生能源大規(guī)模接入時(shí)，不大幅增加電網(wǎng)投資。
第二，在規(guī)劃中考慮了額外的棄電裕度，極大地降低了電網(wǎng)消納可再生能源發(fā)電的成本。德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部發(fā)布的《適應(yīng)德國能源轉(zhuǎn)型的電力市場》白皮書和德國相關(guān)法律，規(guī)定可以在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中留取3%的棄電量，即考慮可再生能源能夠棄電3%，因?yàn)橐箅娋W(wǎng)消納“最后1千瓦時(shí)的電量”并不具有最好的經(jīng)濟(jì)性。在實(shí)施過程中，3%棄電比例，極大降低了電網(wǎng)消納可再生能源的成本，使得電網(wǎng)能夠在降低運(yùn)行擴(kuò)建成本與促進(jìn)可再生能源消納之間找到一個(gè)合適的平衡點(diǎn)。相關(guān)研究報(bào)告指出，3%棄電比例將降低配電網(wǎng)40%的擴(kuò)展投資，未來能降低配電網(wǎng)運(yùn)營相關(guān)成本15%左右。
第三，減少電網(wǎng)運(yùn)行的備用容量需求，挖掘和發(fā)揮系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)潛力。降低保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行所需的傳統(tǒng)機(jī)組備用容量，尋找其他靈活性資源來源，發(fā)揮可再生能源和儲(chǔ)能提供輔助服務(wù)的能力，已經(jīng)成為德國能源電力行業(yè)人士討論的重要議題。
德國電網(wǎng)監(jiān)控和調(diào)度技術(shù)的進(jìn)步，使得電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行人員能夠在更精細(xì)的時(shí)間尺度下安排發(fā)電計(jì)劃，計(jì)算和配置系統(tǒng)備用，降低了電網(wǎng)運(yùn)行的備用容量需求。同時(shí)，德國目前帶基荷運(yùn)行的常規(guī)電源比例還比較高，正考慮逐步退出
核電機(jī)組。
根據(jù)德國能源研究機(jī)構(gòu)Agora Energiewende的一份研究表明，棄電不僅是可再生能源出力超過需求造成的，系統(tǒng)靈活性資源缺失也已經(jīng)成為阻礙德國可再生能源消納的一個(gè)重要因素。這些靈活性資源包括儲(chǔ)能和需求側(cè)管理。德國政府公布的一項(xiàng)研究結(jié)果表明：加強(qiáng)工業(yè)、零售、商業(yè)和民用電的需求側(cè)管理，充分利用電動(dòng)汽車、熱泵、電鍋爐和氫能，將是德國電網(wǎng)靈活性資源的主要來源。
科學(xué)設(shè)計(jì)電力市場對可再生能源消納意義重大
德國電力市場的成功表明，建立在德國以及全歐洲的靈活電力批發(fā)市場、零售市場，對于提升系統(tǒng)運(yùn)行效率和可再生能源消納非常重要。特別是，短期市場對于優(yōu)化調(diào)整電源發(fā)電計(jì)劃至關(guān)重要。德國的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)主要有：
確保電力市場自由的定價(jià)機(jī)制。電力市場中，電價(jià)在反映供電成本和實(shí)現(xiàn)資源配置方面起著決定性作用。在德國電力市場2.0中，繼續(xù)保持自由定價(jià)機(jī)制，以加強(qiáng)價(jià)格信號對于市場主體的激勵(lì)作用。
在歐洲統(tǒng)一電力市場的環(huán)境下發(fā)展電力市場。德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部發(fā)布的《適應(yīng)德國能源轉(zhuǎn)型的電力市場》白皮書中提到，德國將會(huì)繼續(xù)在歐洲統(tǒng)一電力市場的環(huán)境下發(fā)展電力市場。歐洲互聯(lián)電力市場在一定程度上能夠抵消可再生能源電力供應(yīng)的波動(dòng)性，從而削減系統(tǒng)總費(fèi)用，提高運(yùn)行效率。電力市場互聯(lián)環(huán)境下所產(chǎn)生的跨國電力交易也提高了供電的靈活性。
允許更多電力供應(yīng)商進(jìn)入平衡市場。德國允許并鼓勵(lì)更多的電力供應(yīng)商進(jìn)入平衡市場并參與競爭，從而確保德國電能供應(yīng)的可靠性和質(zhì)優(yōu)價(jià)廉。德國聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)局還計(jì)劃啟動(dòng)程序來規(guī)定拍賣規(guī)則，從而確保任何新的、靈活可靠的供應(yīng)商都能夠參與平衡市場的競爭。
明確聚集靈活電力用戶的規(guī)則。德國計(jì)劃修訂電網(wǎng)接入條例的相關(guān)規(guī)則，以確保中小型靈活電力用戶可以參與二次調(diào)頻。
評估最小發(fā)電量。德國聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)局還將定期對熱電站最小技術(shù)出力進(jìn)行評估，最大限度地減小
火電機(jī)組最小技術(shù)出力，以增加火電機(jī)組的調(diào)峰能力，并每兩年發(fā)布評估報(bào)告。第一份評估報(bào)告預(yù)計(jì)將會(huì)在今年3月31日發(fā)布。
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