公司发电

核心观点

• ** firm power generation 概念**： firm power generation 指的是资源或资源组合能够在 24/365 的时间内满足电力需求，即兼具基荷和调峰发电能力。传统发电方式如热力发电（化石燃料、核能、无干旱期的水电）以及可再生能源（风能、太阳能）组合可以实现这一目标，但风能和太阳能作为变量资源，需要通过特定策略将其转化为 firm power generation。
• 实现 firm power generation 的策略： 将间歇性可再生能源（VRE）资源转化为 firm power generation 需要一系列使能策略和技术，包括：
  • 储能： 吸收 VRE 超出需求的发电量，并在需求不足时释放，是 firm power generation 的关键使能因素。
  • 不同 VRE 资源的优化组合： 通过优化风能、太阳能和水电等不同 VRE 资源的混合，可以减少 VRE 束的间歇性，从而降低对储能的需求。
  • 需求灵活性： 通过客户侧需求响应或保留部分可调度热力发电，可以调节 VRE 所见的需求，从而提高需求灵活性。
  • 地理分散： 通过在不同地区部署 VRE 资源，可以降低 VRE 的固有波动性。
  • 过度建设和主动削减（隐式储能）： 建设超过能源需求所需的 VRE 能力，并在 VRE 产量超过需求且储能储备已满时主动削减 VRE 产量，这是一种成本效益高的策略。

关键数据和研究结论

• 高 VRE 浓度研究：
  • 美国中西部系统运营商（MISO）地区： 到 2050 年，风能和太阳能结合储能可以实现 100% 可再生能源发电，其平准化度电成本（LCOE）可与目前的化石燃料主导的电力发电成本相当（40/MWh 对比 30/MWh）。
  • 瑞士： 通过利用灵活的水力资源，瑞士可以实现高比例可再生能源发电，其中太阳能扮演重要角色。在 100% 可再生能源情景下，瑞士电网的 firm power 生成成本范围为 6 至 9 美分/千瓦时。
  • 意大利： 意大利提出了一个从太阳能不平衡调节到 firm 24/365 太阳能发电的方案，通过 2030 年前消除太阳能发电的不确定性，2060 年实现 firm power generation。
  • 美国纽约州： 通过 firm 太阳能发电预测，可以实现 ultra-high 可再生能源渗透率，其中太阳能将 firm 供应整个 NYISO 的负荷，其电力生产成本可与当前的 NYISO 批发市场价格相当。
  • 澳大利亚： 许多澳大利亚太阳能电站已经存在过度建设的情况，即太阳能电池板的容量大于逆变器的容量，这种主动削减策略是向 firm power generation 转型的早期步骤。
  • 留尼汪岛： 通过 least-cost firm power generation 方法，留尼汪岛可以实现 100% 太阳能电力发电，并逐步降低成本。
  • 欧洲： 欧洲委员会的目标是将欧洲打造成第一个净零大陆，通过 overbuilding 风能和太阳能 PV，并采取主动削减策略，可以实现 firm power generation。
• 入门级 firm power generation 研究：
  • 意大利： 通过灵活的 PV 辅助服务（如负荷跟踪和单位承诺）可以减轻电网不平衡，并降低不平衡成本。
  • 太阳能发电预测的价值： 目前意大利的“单一价格”机制不利于 firm power generation，因为较差的预测可能为生产者带来更高的收入，而高质量的预测或完美预测的收入则较低。
  • 完美运营太阳能预测： 通过优化 least-cost 储能和 overbuild/curtailment，可以实现将可变 PV 发电转化为 firm 发电，这是实现长期 firm power generation 策略的有效第一步。

建议

• 市场规则和激励机制： 为了实现低成本的 ultra-high VRE 渗透率方案，需要制定适当的市场规则和激励机制，以促进 firm power 的发展。
• 过度建设和主动削减： 应尽早实施过度建设和主动削减策略，通过监管措施实现 firm power 的货币化，而不是当前的 run-of-the-weather PV 生产。
• 技术发展： 现有的智能逆变器技术可以支持 firm PV power 的实现，并为进一步研究多资产控制策略提供了新的方向。