德國經驗:靈活電力批發市場、零售市場非常重要

發布日期:2017-01-18 信息來源:智研院本部

        國網能源研究院日前發布的一份報告顯示,隨著可再生能源的迅速發展,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 一些地區棄風率達8%

        德國是全球范圍內可再生能源開發和并網運行的典范。從2000年開始,德國可再生能源在電源結構中的占比逐步提高,給德國電網安全運行、電力市場運營帶來了一系列技術和經濟挑戰。

        根據歐盟法律,在保障電網安全前提下,德國可再生能源享有優先上網的權利。但是,有些時段為保障電網安全運行,并不是所有包括風電、光伏發電等具有優先上網等級的電源都能夠全額接納。因而當電網安全面臨威脅時,可再生能源棄電是不可避免的。

        可再生能源棄電受德國聯邦網絡局監管。德國聯邦網絡局公布的2015年電網監管報告顯示,2014年德國可再生能源棄電率達到1.16%,創歷史最高紀錄,這一數值雖然仍處于低水平,但比2013年的0.44%已提高3倍,而2009年的數值僅為0.1%。與其他國家一致,德國的棄電主要是風電,其次是光伏發電、生物質發電等。

        德國可再生能源棄電產生的主要原因是電源和負荷分布的不一致性。在德國,風電主要分布在人煙相對稀少的北部和東部地區,而德國電力負荷中心分布在人口較稠密的南部地區。據德國弗勞恩霍夫研究院披露,在德國北部地區,棄風問題愈演愈烈,一些地區的棄風率已高達8%。德國可再生能源棄電主要發生在配電網。2012年,德國可再生能源棄電98%發生在配電網,僅2%發生在輸電網。各地棄電的程度有所差異,有可能被限制為所能夠發電量的60%和30%,甚至100%完全棄電。

        德國可再生能源法規定,可再生能源棄電將由配電網運營商和輸電網運營商進行賠償。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%。

        電網側重點發力做好三方面工作

        為應對可再生能源棄電問題,德國進行了多方面探索。其中,在電網側,德國做了大量工作。

        第一,優化電網規劃、運行和建設,積極發揮電網消納作用。在解決可再生能源發電與電力負荷分布不一致問題上,德國規定4家輸電網運營商應當共同協商并承擔德國電網未來10~20年的優化運行和網絡擴建工作;電源和負荷分布差異較大,并且就地消納較難的地區,需要擴建長距離輸電線路;推動配電網的智能優化升級改造,以促進可再生能源就地消納;推廣應用最先進技術,保障可再生能源大規模接入時,不大幅增加電網投資。

        第二,在規劃中考慮了額外的棄電裕度,極大地降低了電網消納可再生能源發電的成本。德國聯邦經濟事務和能源部發布的《適應德國能源轉型的電力市場》白皮書和德國相關法律,規定可以在電力系統規劃設計中留取3%的棄電量,即考慮可再生能源能夠棄電3%,因為要求電網消納“最后1千瓦時的電量”并不具有最好的經濟性。在實施過程中,3%棄電比例,極大降低了電網消納可再生能源的成本,使得電網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。相關研究報告指出,3%棄電比例將降低配電網40%的擴展投資,未來能降低配電網運營相關成本15%左右。

        第三,減少電網運行的備用容量需求,挖掘和發揮系統的靈活調節潛力。降低保證系統穩定運行所需的傳統機組備用容量,尋找其他靈活性資源來源,發揮可再生能源和儲能提供輔助服務的能力,已經成為德國能源電力行業人士討論的重要議題。

        德國電網監控和調度技術的進步,使得電網調度運行人員能夠在更精細的時間尺度下安排發電計劃,計算和配置系統備用,降低了電網運行的備用容量需求。同時,德國目前帶基荷運行的常規電源比例還比較高,正考慮逐步退出核電機組。

        根據德國能源研究機構AgoraEnergiewende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,系統靈活性資源缺失也已經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管理。德國政府公布的一項研究結果表明:加強工業、零售、商業和民用電的需求側管理,充分利用電動汽車、熱泵、電鍋爐和氫能,將是德國電網靈活性資源的主要來源。

        科學設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市場、零售市場,對于提升系統運行效率和可再生能源消納非常重要。特別是,短期市場對于優化調整電源發電計劃至關重要。德國的相關經驗主要有:

       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。

        在歐洲統一電力市場的環境下發展電力市場。德國聯邦經濟事務和能源部發布的《適應德國能源轉型的電力市場》白皮書中提到,德國將會繼續在歐洲統一電力市場的環境下發展電力市場。歐洲互聯電力市場在一定程度上能夠抵消可再生能源電力供應的波動性,從而削減系統總費用,提高運行效率。電力市場互聯環境下所產生的跨國電力交易也提高了供電的靈活性。

         允許更多電力供應商進入平衡市場。德國允許并鼓勵更多的電力供應商進入平衡市場并參與競爭,從而確保德國電能供應的可靠性和質優價廉。德國聯邦網絡局還計劃啟動程序來規定拍賣規則,從而確保任何新的、靈活可靠的供應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則。德國計劃修訂電網接入條例的相關規則,以確保中小型靈活電力用戶可以參與二次調頻。

        評估最小發電量。德國聯邦網絡局還將定期對熱電站最小技術出力進行評估,最大限度地減小火電機組最小技術出力,以增加火電機組的調峰能力,并每兩年發布評估報告。第一份評估報告預計將會在今年3月31日發布。

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