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在《报告》描绘的未来情景中,为建立风能和太阳能光伏为基础的电力供应体系,必须彻底改变未来电力系统结构,使电力系统中其他部分都围绕风能和太阳能进行优化,淘汰后剩余的传统化石燃料电厂将主要作为备用容量存在,只在几乎没有阳光和风时才需要发电,所谓的“基本负荷”电厂将成为历史。
“当然,这一情景也面临着全新的挑战,即系统如何增加足够的灵活性以适应可再生能源发电出力的波动特性?”中国可再生能源学会风能专委会秘书长秦海岩提出。
针对这一点,《报告》指出,当前提供足够灵活性的技术解决方案已经具备,问题的关键不是技术问题,而在于用合适的激励机制创造公平的竞争环境,确保成本效益最佳的技术方案得到优先使用。系统的灵活性,可通过供应侧和需求侧双方向的各种灵活性方案以及电网扩容和储能来实现,而目前来看,提高火电厂的灵活性是除电网扩容之外最有效的方式之一。
秦海岩告诉记者,火力发电机组具有提升灵活性的巨大潜力。通过技术改造和优化组织结构,白煤和褐煤发电厂的最小负荷可以分别从目前占装机容量的40%和60%,降到20%和40%。一个百万千瓦规模的火电厂,5分钟内的最大负荷变化可以从目前的几万千瓦提升到20万~30万千瓦,冷启动的时间可以从目前的10 分钟降低到4分钟至6分钟。
电网比储能系统成本低
在增加系统灵活性的方式选择上,《报告》认为,在未来相当长一段时间内,与新的储能技术相比,通过扩容电网将可再生能源电力并入电力系统的成本更低。
“目前新的储能技术造价高昂,且在中期内将居高不下,加之利用率偏低,从系统成本控制的角度看,其经济性较差,所以应该优先使用其他经济性更好的办法。”按照《报告》的测算,只有当可再生能源电力占比超过70%时,新的储能技术才会对德国电力系统的成本控制起到正向作用。
德国国际合作机构(GIZ)能源领域负责人穆思文也指出,储能技术可以是研发的重要领域,但并不一定是当务之急。扩大电网的连接和调度范围,不仅可以充分利用可再生能源的区域资源差异,缓释可再生能源电力的波动性,也能将电网作为“间接储能系统”,通过市场调节使电力在发电成本高低不同的区域之间自由买卖。
此外,该报告还提出,将电力与供热相结合,将大幅提升系统的灵活性。与电能相比,热能更易于存储,损耗也更低。在冬季风电大发的季节,也是热能需求的高峰,这是两者天然有利的联系。而根据电能和热能两方面的需求,对现有发电设施进行升级改造并不是什么难题,德国很多电力公司已经在安装 “电转热”和储热系统。
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