【报告发布】德国和欧洲电力系统充裕度评估及对中国的经验和借鉴意义
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2022/4
报告发布
《德国和欧洲电力系统充裕度评估及对中国的经验和借鉴意义》
Assessing power system adequacy in Germany and Europe, and lessons for China
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研究背景及目的
风电和太阳能光伏的大规模发展对电力系统规划提出了新的挑战。尽管一些国家已经证明高比例波动性可再生能源系统与安全、稳定、可靠的电力供应可以相互兼容，但这也确实带来了更多的不确定性，电力系统评估和规划过程也变得更为复杂。
为更好地解释和说明德国和欧洲如何在可再生能源比例不断增长（德国计划在2030年实现80%的可再生能源目标），逐步退出煤电和核电的过程中，如何调整系统规划、保障能源供应安全，德国国际合作机构(GIZ)在中德能源转型研究项目框架下联合德国能源署等合作机构，共同开展《德国和欧洲电力系统充裕度评估研究》，概述德国当前和预期中未来电力系统的规划和评估实践。
同时通过这项研究，项目希望能够帮助我国政策制定者了解德国和欧洲在系统充裕度规划方面的持续演变，以及它们是如何朝着对低碳能源转型做出积极贡献的方向发展的。在当前中国建设以新能源为主体的电力系统的进程中，分享系统充裕度方面的经验和方法对各方都有启发，不仅有助于保障电力供应安全，也有助于政策制定者和公众预想如何才能建立一个清洁、可靠和具有成本效益的未来能源系统。
研究内容
《德国和欧洲电力系统充裕度评估》针对德国输电系统运营商、相关政府部委和电网主管部门以及欧洲输电系统运营商网络（ENTSO-E）进行电网规划和容量充裕度研究的演变和最新实践，展示并提供了相关的技术路径和细节。
报告主要针对以下问题进行研究和分析：
德国是如何定义供电安全、容量充裕度以及电网和系统充裕度的？
在德国，容量充裕度的估算和计算过程中涉及哪些主要参与者？他们承担哪些责任？
德国系统规划者如何估算发电容量、互连容量和系统灵活性（需求响应、储能、发电厂爬坡率）是否足以满足在 1 到 10 年间任何相关时段内该年所有小时的系统负荷？
德国规划者如何将电网灵活性、发电厂灵活化和需求侧灵活性等系统要素纳入容量评估中？
德国使用哪些量化指标，例如：等效带负荷能力(ELCC)？
在评估较长时期内的系统充裕度时，相较于传统火力（煤及核能）电源相比，系统规划者如何定量评估不同形式电源（如波动性可再生能源（RE）、波动性可再生能源和储能结合（混合）、独立储能、分布式储能等）？
如何确定德国的备用容量大小？如何对电厂进行补偿？参与的电厂类型以及未来十年将如何变化？
随着德国越来越多煤电和核电站退役，未来十年这些计算和估值将发生何种变化？
德国电力系统评估方法应作出哪些必要的改变？
报告主要结论包括：
随着时间的推移，电网规划的重要性日益提高，执行电网规划的责任应由输电系统运营商承担。
在很多地区逐步淘汰煤炭、退役核电厂之后，考虑泛欧洲地区容量充裕的需求也会随之增长。
容量充裕度模型从确定性方法转变为更加概率性的模型，将天气、电厂停机和传输中断以及需求猛增等多种情景的相互影响纳入考虑范围。这不仅反映了波动性可再生能源重要性的与日俱增，也反映了导致短期电力短缺的低概率事件的相互影响越来越大。
目前的模型没有明确指定每一电源的容量值（例如等效带负荷能力或者ELCC）。相反，模型假设随着传统发电因为政策目标和碳价的原因逐步淘汰，每一种类型的发电都可发挥作用。
迄今为止，现有模型未充分考虑部门耦合和需求侧灵活性。目前，这些还是欧洲电力需求中的一个次要因素，但它们可能快速增长。
对中国的经验和借鉴意义：
报告认为，尽管中国的电力市场和电力系统结构与德国和欧洲大相径庭，但欧洲的某些大趋势为中国的电力部门规划指出了未来可能的发展方向。
首先，摒弃确定性规划模型，改用越来越复杂的概率性方式，即各种概率性供需情景彼此交互的方式，可能缓解与波动性可再生能源低峰值负荷容量值相关的某些顾虑，实现对新输电和发电投资的更高效规划。
其次，欧洲从具体输电系统运营商或者具体国家的容量充裕度规划过渡到区域性容量充裕度规划的趋势，也会让人在考虑更大范围的地理区域时，能更多地关注增加省间交易的需求，更多地考虑可再生能源和灵活性需求资源之间的互补。
项目背景：
中德能源转型研究
《德国和欧洲电力系统充裕度评估及对中国的经验和借鉴意义》是德国国际合作机构（GIZ）联合德国能源署（DENA）在中德能源转型研究项目框架下共同发布的分析报告。该项目支持中国政府智库与德国研究机构交流，从而加强中德在能源转型方面的政策研究交流，并与中国受众分享德国的能源转型经验。该项目旨在通过国际合作和互利的政策研究和建模，推动以低碳为导向的能源政策，帮助中国建立更有效的低碳能源体系。项目由德国联邦经济和气候保护部(BMWK)在中德能源与能效合作伙伴框架下提供支持，中德能源与能效合作伙伴是中德两国政府能源政策对话的官方平台。国家能源局是项目框架下中德能源工作组的中方指导单位。中德能源转型研究项目由德国国际合作机构（GIZ）牵头，联合德国能源署(DENA)和AGORA ENERGIEWENDE共同实施。
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编辑\校审 | 钱文昀、翁芳萍
版面 | 李汶沁
图片 | Adobe Stock
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