储能研究——对欧洲电力供应安全的贡献

储能研究——对欧洲电力供应安全的贡献2020 年 3 月最终报告 欧盟委员会能源总局 B 局 — 内部能源市场单位 B4 — 供应安全联系人 : Yolanda Garcia Mezquita电子邮件：Yolanda.Garcia-Mezquita@ec.europa.eu欧盟委员会 B-1049 布鲁塞尔 欧盟委员会储能研究——对欧洲电力供应安全的贡献2020能源内部能源市场总局 Europe Direct 是一项服务，可帮助您找到有关欧盟问题的答案。免费电话号码 (*):00 800 6 7 8 9 10 11(*) 提供的信息是免费的，大多数电话也是免费的（尽管某些运营商、电话亭或酒店可能会向您收费）。作者：克里斯托弗·安德烈 (Artelys) 保罗·巴贝里 (Artelys)路易莎·拉科姆 (Artelys)Luc van Nuffel (Trinomics) Frank Gérard (Trinomics)João Gorenstein Dedecca (Trinomics) Koen Rademaekers (Trinomics)Yacine El Idrissi (Enerdata) Morgan Crenes (Enerdata)法律声明本文件是为欧盟委员会准备的，然而，它仅反映作者的观点，委员会不对其中包含的信息的任何使用负责。有关欧盟的更多信息，请访问 Internet (http://www.europa.eu)。卢森堡：欧盟出版办公室，2020ISBN 978-92-76-03377-6 doi: 10.2833/077257© 欧盟，2020转载需注明出处。 5欧盟委员会目录执行摘要 71.EU-28 14 能源存储和数据库的数据收集1.1.数据收集方法 14来源分类 14技术数据库 16设施数据库 17仪表数据库的背后 181.2.数据库结果 19技术数据库 19设施数据库 19分析 21仪表数据库的背后 251.3.与数据库相关的结论和关键信息 262.量化储能对欧盟 28 国电力供应安全的贡献 272.1.介绍 272.2.不同场景的设计 29场景描述 29灵活性需求的演变 332.3.不同灵活性解决方案的表征 402.4.最佳灵活性产品组合的设计 44用于优化灵活性组合的模型描述 443 种情况的最佳组合 472.5.对提供灵活性的贡献 55对提供灵活性的贡献的定义 55评估对在不同情景中提供灵活性的贡献 562.6.对电力供应安全的贡献 59对电力供应安全贡献的定义 59评估不同情景下对电力供应安全的贡献 592.7.敏感性：捕捉未来情景的不确定性 60不同灵敏度的描述 60不同灵敏度的装机容量 632.8.储能对供应安全贡献的量化结论 703.评估储能政策、障碍和最佳实践 723.1.介绍 723.2.影响储能的能源政策背景 733.3.能量储存的障碍 75公共支持和存储策略（计划） 75许可和标准化 78批发能源市场和能力机制 80辅助和电网管理服务 82网格方面 84税收和其他征税 88网络运营商的参与 89 6存储定义、融资、部门耦合等方面 913.4.欧盟电力市场设计和其他与储能相关的立法 95新电力市场设计对储能的影响 95与储能相关的其他欧盟倡议 1034.储能的结论和政策建议 1161.储能需要一个明确的战略来解决系统灵活性和稳定性的需求以及政策障碍，并伴随着适应不同技术的支持到期日1182.成员国应解决许可障碍，同时需要在欧盟层面采取进一步的标准化行动，例如关于安全和电动汽车互操作性.1203.成员国应优先考虑全面实施新的电力市场设计，并解决剩余的障碍，特别是在充分的价格信号和辅助服务市场准入方面..................................................................................................................1204.网络电价和净计量的双重收费（部分由新的电力市场设计解决）以及网络代码（在较小程度上）仍然是一个主要障碍贮存......................................................................................................................................................................................1225.税收的修订，主要是通过能源税收指令 (ETD)，对于消除存储能源的过度负担（例如双重征税）和减少交叉能源向量至关重要扭曲..................................................................................................................................................................1236.应在与网络投资平等的基础上考虑所有能源领域的竞争灵活性资源向量..................................................................124附件 1：现有储存设施的装机容量 128附件 2：审查有关电力政策障碍、最佳做法和建议的选定文件 131附件 3：与储能相关的电力指令 (2019/944) 和法规 (2019/943) 的规定 137附件 4：成员国存储政策 fiches 141 7欧盟委员会乙执行摘要语境在 2015 年 12 月的巴黎气候会议 (UNFCCC COP21) 上，195 个国家通过了有史以来第一个具有法律约束力的全球气候协议。该协议已得到 180 多个国家的批准，并于 2016 年 11 月生效。欧盟一直是达成该协议的关键参与者，该协议旨在将温度升高控制在远低于工业化前水平的 2°C 以下，并追求努力将其保持在 1.5°C。欧盟的国家自主贡献 (NDC) 反映了其到 2030 年将欧盟温室气体排放量比 1990 年减少 40% 的目标，与当时的目标是到 2050 年减少 80% 至 95% 的排放量（在必要的情况下）发达国家作为一个整体的减少）。作为对其在《巴黎协定》下的承诺的回应，并为了实现电力市场设计现代化的目标，欧盟委员会于 2016 年 11 月发布了一系列政策提案，即所谓的“面向所有欧洲人的清洁能源一揽子计划”。 (CEP)。已达成的政治妥协，其中包括更新的 2030 年目标（至少 32% 的可再生能源目标，至少 32.5% 的能效目标）以及规划、报告和监控以及协调如何分配工作的治理机制成员国之间通过国家能源和气候计划 (NECP) 实现的目标，产生了从 2019 年开始逐步生效的新规则。2019 年 12 月，欧盟委员会提出了“欧洲绿色新政”1，旨在确保欧盟到 2050 年实现气候中和的一系列政策举措。 2020 年 3 月，欧共体提议将这一目标写入“欧洲气候法”2.气候法包括跟踪成员国脱碳进展的措施，并包括关于分析实现 2050 年目标的途径的建议。根据到 2050 年实现碳中和的目标，欧盟委员会的长期战略3 描述了许多达到 80% 到 100% 脱碳水平的途径。所有这些都对能源部门，尤其是电力部门有重大影响。事实上，在每条路径中，都设想了高水平的直接和间接电气化，并得到了大规模部署可再生能源的支持。可再生能源 (RES) 的水平从一个途径到下一个途径有很大差异，因为通过电转气 (P2G) 技术实现的间接电气化需要大量电力来生产氢气和/或甲烷，从而使行业脱碳，例如工业、供暖和一些移动应用。所有途径的共同点是，它们需要更灵活的能源系统，以经济高效地整合可变可再生能源技术（主要是太阳能光伏、陆上和海上风电），同时保持足够的供应安全水平。需要强有力地部署灵活性解决方案，以使电力系统能够在所有时间尺度上适应剩余负载的动态：从频率响应到跨年灵活性。提供灵活性的主要候选解决方案是网络、需求响应、可调度和灵活的发电技术以及能源存储。此外，工业、供暖和交通部门与电力部门的紧密结合使得电力市场可以利用其灵活性潜力。这些新的灵活性来源是各种最终用途及其直接和间接电气化过程（例如电解、天然气和电力基础设施之间的相互作用等）的需求的灵活性。1 https://ec.europa.eu/info/strategy/priorities-2019-2024/european-green-deal_en2 https://ec.europa.eu/info/files/commission-proposal-regulation-european-climate-law_en3 https://ec.europa.eu/clima/policies/strategies/2050_en 8储能将参与提供所有时间尺度的灵活性。实际上，电池的典型放电时间以小时为单位，抽水蓄能和季节性蓄水的放电时间以几小时到几个月为单位，系统集成（当被视为存储解决方案时）的放电时间允许它有助于满足季节性灵活性需求。因此，适当部署储能技术对于向严重依赖可变可再生能源技术的能源系统转型取得成功至关重要。了解哪些技术最有可能在未来发挥重要作用，检测其发展的潜在障碍（监管、缺乏创新计划等），并最终提出更新监管框架和政策行动，以允许相关的灵活性解决方案成功渗透市场。研究目的该研究分为三个主要部分：首先介绍存储技术的当前发展状况（在成员国的部署和关键特征），然后确定在 2030 年和 2050 年范围内对各种类型的灵活性解决方案的需求，最后检查应制定的监管条件，以使市场能够提供适当水平的储能技术。这三个目标可以概括为：本研究的第一个目标是从 (i) 现有设施和项目以及 (ii) 政策和监管框架方面提供欧洲储能环境的图景，以确定障碍和最佳实践。第二个目标是在欧盟和成员国层面探索储能的部署潜力和实际需求，以设计具有成本效益的灵活性组合，以确保在 2030 年和 2050 年为所有成员国提供足够的供应安全水平, 在能源部门到 2050 年完全脱碳的背景下。最后，基于已确定的障碍和最佳实践，考虑到储能在成员国电力部门脱碳中的作用，提出了一套建议，以更新适用于储能技术的监管框架，并设计一个在欧盟和国家层面加快存储技术市场渗透的一系列政策行动。 9欧盟委员会研究的主要发现1.当前储能设施和未来项目的数据收集4在我们的数据收集工作中，我们注意到一些重要的点，可以总结如下：目前，欧盟的主要储能库是抽水蓄能。随着价格的暴跌，新的电池项目正在增加。锂离子电池代表了大部分电化学存储项目。应强烈考虑此类系统的回收利用及其有效寿命：与在标称条件下的使用相比，提交给电网的此类理论规范可能相对乐观。在欧盟，运行中的电化学设施部分由英国和德国领导。我们注意到英国有大量项目，爱尔兰的项目数量较少。电表背后的存储仍在增长。它非常多样化，取决于当地市场和国家：作为一个新市场，它仍然受到政治因素和/或补贴的驱动。总体数据可用性相对较差。我们工作中提出的建议是确保在成员国和欧洲层面对存储设施进行适当的监控和跟进。我们通过研究发现，储能数据有时难以获取或精度低于发电数据库。将存储设施公共数据和数据库在发电厂现有公共数据方面在质量和覆盖范围方面的融合可以定义为一个关键目标。2.量化储能对电力供应安全的贡献定量评估的目的是确定电力系统在不同预期情景下的最佳灵活性组合，并分析存储技术在其他灵活性解决方案中的地位，同时考虑到每个成员国电力系统的特殊性.使用了根据 EC 在其长期战略背景下设计的路径改编的三种不同情景：一种 2030 年情景（METIS-Baseline）符合今天已经商定的政策，以及两种长期情景2050（METIS-1.5C 和 METIS-2C-P2X），以深度脱碳为目标，以保持温度“到 2100 年