本报告探讨了如何通过多种策略,将风能和太阳能等可变可再生能源(VRE)转化为可靠、全天候的电力供应,即“ firm power”。报告核心观点包括:
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VRE 转化为 firm power 的关键策略:
* 优化 VRE 混合:风能和太阳能的互补性可以在时间和空间上优化匹配电力负荷。
* 物理储能:利用电池储能系统(BESS)、抽水蓄能等技术在电力需求低谷时储存过剩电力,在需求高峰时释放电力。
* 隐式储能(过建+限电):通过建设超出需求的 VRE 容量,并选择性地限制发电量,以降低对物理储能的依赖。
* 系统灵活性:通过需求侧管理(DSM)或增加可调度发电(如燃气轮机)来调整电力负荷或补充 VRE 供应。
* 地理分散:将 VRE 资源分布在更广的区域,以降低天气和季节性变化带来的不确定性。
* 氢能集成:利用限制电力生产氢气,并通过燃料电池等方式将其重新注入电网。
* VRE 相伴负荷:开发与 VRE 输出相匹配的新负荷,以消耗原本被限制的能源。
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关键数据和研究结论:
* 多个研究表明,完全可再生的 VRE 系统在经济上可以提供全年稳定的电力供应。
* VRE 过建和限电是实现 firm power 的关键驱动因素,即使在没有季节性储能或大规模跨区域电网扩容的情况下,也能以低成本提供 firm power。
* 有限的可调度热力发电(使用可再生能源燃料)可以降低整体系统成本。
* 市场改革对于解锁最低成本的 firm power 配置至关重要。
* 地理分散、需求侧管理和限制电力的创新用途(如氢能生产)可以进一步增强系统弹性和经济性。
* 报告中的案例研究来自中国、澳大利亚、意大利、瑞士、加拿大和欧盟等地区,证实了这些策略在现实条件下的可行性。
* 技术解决方案 alone 不足以实现转型,需要市场和政策改革来支持新的配置。
* 市场设计应转向以容量为中心的补偿方式,以更好地评估 VRE 资源的系统服务价值。
* 通过结合稳健的建模、战略过建和灵活的系统设计,以及支持性的市场改革,各国可以实现可靠、经济高效且完全脱碳的电力系统。