管理可再生能源的季节性和年际波动
摘要
可再生能源在全球电力系统中的快速增长正在改变能源格局。预计到2027年，将新增约2400GW的可再生能源发电能力，相当于过去20年的累计增长或中国的当前总装机容量。可再生能源将在未来五年内成为全球最大的电力来源，并在2025年超过煤炭。其年度电力发电量的比例预计将在全球范围内增加10个百分点，达到2027年的38%。到2030年，可再生能源的增长速度将超过总体电力扩张速度。
引言
背景
随着各国寻求提高能源安全、减少排放目标并利用更便宜的电力来源，可再生能源正在迅速发展。为了实现这些目标，许多国家已经在电网中成功地整合了大量间歇性可再生能源（如风能和太阳能），并采用了一系列灵活性资源，包括更强的电网连接、需求侧管理、经济实惠的储能和可调度电源。
变化趋势
随着风能和太阳能在发电中的比例继续增加，系统级盈余和低发电期将扩展到季节性时间尺度。这要求全年不同时间段都需要不同的灵活性资源，甚至在周与月之间也存在需求。本研究探讨了如何在电力系统中整合高达70%的年度发电量份额的间歇性可再生能源，并重点关注四个气候区域：温带（夏季炎热）、热带、寒冷干旱和大陆（夏季温暖）。
结论
所有灵活性服务最终都需要实现脱碳化。在所有时间尺度和季节中，都需要多种灵活性资源来管理可再生能源的波动。对于高比例的可再生能源系统，需要季节性的灵活性服务，这些服务可以从现有的热力发电能力和水电站中获得。
技术回顾
脱碳选项
对化石燃料发电厂进行脱碳的选项包括碳捕获和储存技术以及氢气的使用。此外，长时能量存储技术也是重要的灵活性资源之一。
长时储能
长时储能技术对于管理可再生能源的季节性和年际波动至关重要。这些技术包括电池储能、抽水蓄能和压缩空气储能等。
季节性波动
气候分类
气候可以根据区域进行分类，包括温带（夏季炎热）、热带、寒冷干旱和大陆（夏季温暖）四种类型。
模型方法
研究采用了特定的建模方法来模拟不同气候区域的可再生能源波动。结果表明，多种灵活性资源组合可以有效管理不同时间尺度和季节的可再生能源波动。
敏感性分析
通过敏感性分析进一步验证了不同灵活性资源配置对系统性能的影响。结果表明，即使在极端情况下，多样的灵活性资源组合也能有效应对可再生能源的季节性波动。
年际波动
年际波动
年际波动在示例系统中的表现及其对热力资产的管理作用进行了详细分析。研究表明，热力资产在管理年际波动方面发挥着重要作用。
低碳灵活性
随着电力系统的逐步向零排放过渡，所有灵活性服务都需要实现脱碳。为此，研究提出了向低碳灵活性转变的路径和策略。
结论
本研究强调了在电力系统中管理和整合高比例可再生能源的重要性，并提出了一系列有效的策略和技术。这些措施将有助于确保电力系统的可靠性和可持续性。
附录
模型方法和假设
详细描述了建模方法和假设条件。
缩略语和缩写
提供了完整的缩略语和缩写列表。
术语表
提供了专业术语的定义和解释。
