國網(wǎng)能源研究院日前發(fā)布的一份報告顯示，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8%
德國是全球范圍內(nèi)可再生能源開發(fā)和并網(wǎng)運行的典范。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)安全運行、電力市場運營帶來了一系列技術(shù)和經(jīng)濟挑戰(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，有些時段為保障電網(wǎng)安全運行，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，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)管報告顯示，2014年德國可再生能源棄電率達到1.16%，創(chuàng)歷史最高紀錄，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)運營商和輸電網(wǎng)運營商進行賠償。2014年，德國可再生能源棄電所造成的損失達到了8270萬歐元。對于可再生能源棄電的補償，德國要求至少補償棄電量的95%。
電網(wǎng)側(cè)重點發(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)電與電力負荷分布不一致問題上，德國規(guī)定4家輸電網(wǎng)運營商應(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)化運行和網(wǎng)絡(luò)擴建工作；電源和負荷分布差異較大，并且就地消納較難的地區(qū)，需要擴建長距離輸電線路；推動配電網(wǎng)的智能優(yōu)化升級改造，以促進可再生能源就地消納；推廣應(yīng)用最先進技術(shù)，保障可再生能源大規(guī)模接入時，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)計中留取3%的棄電量，即考慮可再生能源能夠棄電3%，因為要求電網(wǎng)消納“最后1千瓦時的電量”并不具有最好的經(jīng)濟性。在實施過程中，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)能夠在降低運行擴建成本與促進可再生能源消納之間找到一個合適的平衡點。相關(guān)研究報告指出，3%棄電比例將降低配電網(wǎng)40%的擴展投資，未來能降低配電網(wǎng)運營相關(guān)成本15%左右。
第三，減少電網(wǎng)運行的備用容量需求，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)定運行所需的傳統(tǒng)機組備用容量，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)的進步，使得電網(wǎng)調(diào)度運行人員能夠在更精細的時間尺度下安排發(fā)電計劃，計算和配置系統(tǒng)備用，降低了電網(wǎng)運行的備用容量需求。同時，德國目前帶基荷運行的常規(guī)電源比例還比較高，正考慮逐步退出
核電機組。
根據(jù)德國能源研究機構(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重要因素。這些靈活性資源包括儲能和需求側(cè)管理。德國政府公布的一項研究結(jié)果表明：加強工業(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)電計劃至關(guān)重要。德國的相關(guān)經(jīng)驗主要有：
確保電力市場自由的定價機制。電力市場中，電價在反映供電成本和實現(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)保持自由定價機制，以加強價格信號對于市場主體的激勵作用。
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)的波動性，從而削減系統(tǒng)總費用，提高運行效率。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)商進入平衡市場。德國允許并鼓勵更多的電力供應(yīng)商進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)價廉。德國聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)局還計劃啟動程序來規(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)出力進行評估，最大限度地減小
火電機組最小技術(shù)出力，以增加火電機組的調(diào)峰能力，并每兩年發(fā)布評估報告。第一份評估報告預(yù)計將會在今年3月31日發(fā)布。
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