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图1:日常需求弹性净负荷与变化
需求弹性不仅可以使需求更好地匹配波动性的能源供应,还能够以比仅依靠燃气电厂综合成本更低、碳排放更少的系统来平衡可再生能源并满足峰值负荷需求。总体来看,在模拟系统中利用需求弹性能够每年避免大约20亿美元的发电成本,并减少1/5的二氧化碳排放。这一量级的弹性需求还能够减少40%的可再生能源弃风弃光,降低24%的净负荷峰值(总负荷减去可再生发电),并减少56%的数小时负荷爬升(“鸭子曲线”)平均幅度。
表1:模型分析结果汇总
将需求弹性纳入系统规划
要完全实现这些效益,必须将需求弹性作为一种核心资源纳入电网和资产规划的各个阶段。如果在采购决策中没有充分考虑需求弹性,可能会造成燃气电厂或新建基础设施的过度投资,当需求弹性随着机器学习和数据分析技术的进步而变得更具经济可行性且应用更广泛时,这些投资可能会成为搁浅资产。在设定电网中可再生能源供应份额目标时,需求弹性能够通过大幅提高新建可再生能源装机的价值而进一步提高之前确定的可再生能源应用上限。将需求弹性与可再生能源项目结合还能够降低项目开发商和承购商面临不确定回报时的部分价格风险。
激励电力公司和电力用户投资需求弹性
一个多世纪以来,电力公司收入由服务成本决定这一监管原则都在鼓励电力公司优先考虑监管部门列出的能够纳入电费计算的资本投资,因为在传统商业模式下这样能够带来更高的收益。然而,新的监管条例开始出现,允许电力公司通过投资或采购低成本和/或第三方持有的需求弹性并将其作为电网资源来维持传统投资回报。这些对传统电力公司商业模式的调整将为扩大需求弹性在系统规划决策中的应用起到关键作用。
能源用户在购买新的弹性技术的决策过程中也将需要足够的激励。其中,价格补贴能够降低投资成本,而旨在奖励电网友好消费方式的分时电费能够改善用户投资回报。此外,非物质性激励措施,比如增加自动化和控制技术的应用来提高用户体验,能进一步鼓励用户参与电力公司的需求弹性项目。
气候和用户的双赢机遇
美国电网已经来到了十字路口。落基山研究所预计可能有大约半数的现存燃煤、燃气和核电厂将在今后的15年内退役,造成大量的发电装机缺口需要填补。与此同时,可再生能源价格正在以比预计更快的速度下降,造成了可再生能源应用率的加速上升。投资新建燃气电厂来替代退役电厂以及平衡波动的新建可再生能源设施会在今后的数十年中锁定大量成本和碳排放。但我们通过最新研究证明了需求弹性可以成为更清洁、更经济的替代方式,为可再生能源、电力公司和能源用户等带来新的价值。
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