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德国的气候目标是在2030年前电力系统的可再生能源比例达到65%。在可再生能源转型下,德国能源消费的可再生能源比例从1990年的4.6%上升至2018年的约38%。
图2 德国1990-2018年能源消费的可再生能源占比
图3 2017年光伏能源的装机容量(左)与陆上风能(右)的电压等级占比(低电压:400伏,中电压:10/20/30千伏,高电压:110千伏)
由图三可见,超过一半(55%)的光伏能源接入低电压电网,,仅4%的风力能源接入高电压电网。
分布式可再生能源持续增长的比重使更多的电力进入配电网,从而使配电网在电力系统的作用发生了重要变化。在德国,分布式可再生能源的电量若没有在本地消耗,将以反向电流的方式从低压电传输至高压电。
图4 分布式可再生能源使输电系统运营商(TSOs)和配电系统运营商(DSOs)转换角色
图5 电网运营商在管理电网上有四个主要的供给端工具
1.与系统有关的措施,如电网中的开关操作;
2.与市场相关的措施,如重新调度(对传统发电厂的调增和调减);
3.合同式启动后备电厂,以弥补调度容量的不足;
4.以经济补偿的方式减少使用可再生能源电力。
如风能和太阳能等多样的可再生能源数量增长催生灵活性的需求增长。图六显示德国电力市场能够有效满足大部分的灵活性需求。
图6 2011-2018年灵活性需求的增长(灰色:电力平衡的需求;绿色:当天交易量)
图七介绍了欧洲新立法的一些主要发展。
以消费者为主的市场模型:1、消费者权利强化,能够作出明智的选择;2、弱势消费者得到保障;3、消费者拥有电力或储存设备,能向市场提供他们的灵活性;4、消费者也能联合行动,如:成为能源共同体。
需求可以灵活性:1.规定的零售电价应逐步淘汰;2.推出智能电表和签订动态电价合同的权利;3.引入独立的聚合商;4.要求配电系统运营商提供灵活性服务。
市场优先的方式:1.配电系统运营商和输电系统运营商不能运营电动汽车充电站或电池等储能设备;2.根据市场原则采购辅助服务;3.配电系统运营商和输电系统运营商应透明地、以市场为导向地进行采购,不得歧视某些市场参与者,如消费者。
图7 欧盟冬季一揽子计划的主要内容概要
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