摘要:通过减少化石燃料的使用,向更环保的能源矩阵过渡已成为控制气候变化的最重要目标之一。可变可再生能源 (VRES) 是一种重要的低碳替代品。然而,它们的多变性和低可预测性会对电力系统的运行产生负面影响。在这个问题上,能源系统建模工具发挥了重要作用。在探索电力系统在不同水平的 VRES 渗透下的行为时,可以确定某些运营和规划策略来平衡变化、减少运营不确定性并提高供应可靠性。在许多发展中国家,缺乏适当的工具来解释这些影响,阻碍了 VRES 的部署潜力。本文介绍了一种针对玻利维亚案例的特定能源系统模型。该模型管理一个数据库,该数据库收集了玻利维亚目前运行的电力系统的相关参数以及计划到 2025 年的投资组合中的参数。从这个数据库中,我们构建了假设情景,使我们能够将玻利维亚电力系统暴露于一组关于同一年的 VRES 渗透和水力储存的替代方案。范围是量化 VRES 整合潜力,从而量化该国跨越式发展更清洁、更具成本效益的能源系统的能力。为此,通过混合整数线性规划 (MILP) 解决机组组合和调度优化问题,该规划通过分支定界法针对每个场景求解约束条件下的成本目标函数。从能源平衡、输电网能力、削减、火力发电位移、水力储能贡献和发电成本等方面评估和比较结果。结果发现,到 2025 年,所提出的系统可以将平均电力成本降低至 0.22 欧元/兆瓦时,并减少高达 2.22 × 10 6 吨(96%)的二氧化碳排放量,并且 VRES 渗透率非常高,但代价是大幅削减发电量。这是通过将 VRES 装机容量增加到 10,142 兆瓦来实现的。结果是,高达 7.07 TWh(97%)的热力发电被高达 8.84 TWh(75%)的负载由 VRES 覆盖。
GHG Greenhouse gas: CO2, CH4, N2O, and fluorinated-gases (F-gases) H 2 Hydrogen IEA The International Energy Agency LULUCF Land Use, Land-Use Change and Forestry NCES Nordic Clean Energy Scenarios PtX Power-to-X RD&D Research, Development and Demonstration RE/RES/VRES Renewable Energy/Renewable Energy Sources VRES Variable renewable energy sources such as wind and solar
中华人民共和国的脱碳目标雄心勃勃,其实现依赖于大规模部署可变可再生能源 (VRES),例如风能和太阳能。VRES 的高渗透率可能会导致电网平衡问题,可以通过增加系统的转移灵活性容量(即安装额外的电力存储)来弥补。抽水蓄能 (PHS) 是全球范围内最普及的电力存储技术,也是唯一完全成熟的长期电力存储解决方案。中国已经拥有全球最高的 PHS 容量,并计划在 2030 年前大幅增加其容量。本研究基于国际水电协会“抽水蓄能跟踪工具”提供的数据,调查了中国现有和未来 PHS 机组的技术改进潜力,旨在采用能够更好地应对平衡 VRES 生产任务的先进 PHS 解决方案。此外,还制定了政策建议,以促进、推动和支持采用这些先进的 PHS 解决方案。
GHG Greenhouse gas: CO2, CH4, N2O, and fluorinated-gases (F-gases) H 2 Hydrogen IEA The International Energy Agency LULUCF Land Use, Land-Use Change and Forestry NCES Nordic Clean Energy Scenarios PtX Power-to-X RD&D Research, Development and Demonstration RE/RES/VRES Renewable Energy/Renewable Energy Sources VRES Variable renewable energy sources such as wind and solar
摘要:通过减少化石燃料的使用过渡到更环保的能源矩阵已成为控制气候变化的最重要目标之一。可变可再生能源(VRE)是中央低碳替代品。尽管如此,它们的可变性和低可预测性会对电源系统的运行产生负面影响。在这个问题上,能源系统建模工具起着基本作用。在探索电源系统的行为与不同级别的VRE渗透到通过它们的不同级别时,可以确定某些操作和计划策略,以平衡变化,减少操作不确定性并提高供应可靠性。在许多发展中国家中,缺乏这样的适当工具来说明这些效果阻碍了VRE的部署潜力。本文提出了一个针对玻利维亚情况的特定能量系统模型。该模型管理一个数据库,该数据库与当前正在运行的玻利维亚电力系统的相关参数以及计划在2025年的投资组合中的数据库。从该数据库中,如果构建了什么情况,则使我们能够将玻利维亚电力系统暴露于同一年的VRES渗透和水力存储方面的一组替代方案。范围是量化VRES集成潜力,因此,该国越过更清洁,更具成本效益的能源系统的能力。根据能源平衡,传输网格能力,缩减,热产生位移,水力存储贡献和能源产生成本的评估和比较。为此,通过混合整数线性程序(MILP)解决了单位承诺和调度优化问题,该程序通过分支和切割方法在每种情况下通过分支和切割方法解决成本目标函数。在结果中,发现所提出的系统可以将平均电力成本降低到0.22欧/MWH,并且在2025年到2025年的CO 2排放量的2.22×10 6 T(96%),而VRES的渗透率很高,但以意义不大的削减量为代价。这是通过将VRES安装能力提高到10,142 MW来实现的。因此,高达7.07 TWH(97%)的热产生以高达8.84 TWH(75%)的负载流离失所。
本报告通过深入的案例研究得出结论,几乎在地球上的任何地方,几乎 100% 的 VRE 电网稳定地供应清洁能源并满足 24/365 的需求不仅是可能的,而且在经济上也是可行的,前提是 VRE 资源能够从不受约束的随天气变化的发电方式最佳地转变为稳定发电方式。然后,VRE 能够在经济上完全取代所有传统能源(前提是现在新兴的电网形成逆变器技术能够解决由传统旋转发电方式取代而导致的任何电网频率和稳定性问题)。从可变到稳定的转变推动因素包括能源存储、VRE 与其他可再生资源的最佳混合、地理分布和供需灵活性。最重要的是,这种转变需要过度建设(见下文)和在运营上削减 VRE —— 我们称之为应用隐式存储的策略。该策略可确保可接受的总 VRE 生产成本,其中包括发电成本和电网整合成本。
摘要 — 在电力系统中,可变可再生能源 (VRES) 和 ESS 必须有助于确保供应,因此储能系统 (ESS) 的运行可视为对稀缺性的套利。即时使用储能的价值必须与其潜在的未来价值和未来的稀缺风险相平衡。本文提出了一种多阶段随机规划模型,用于运行带有 VRES、ESS 和火力发电机的微电网,该模型分为短期和长期模型。短期模型利用每六小时更新一次的预测信息,而长期模型则考虑预测期以外的储能价值。该模型使用随机对偶动态规划和马尔可夫链求解,结果表明,对于可变可再生能源发电和 ESS 程度高且可调度发电容量有限的系统,考虑短期和长期不确定性的重要性增加。
为了实现气候目标,未来的能源系统必须严重依赖风能和光伏 (PV) 等可变可再生能源 (VRES)。随着 VRES 份额的增加,灵活性以及不同灵活性选项的智能相互作用等主题变得越来越重要。分析灵活性选项和增强未来能源系统设计的一种方法是使用能源系统建模工具。尽管存在各种可公开访问的模型,但并没有明确的评估来评估这些工具中如何体现灵活性。为了弥补这一差距,本文提取了灵活性表示的关键因素,并引入了灵活性和影响因素的新分类。为了评估当前的建模状况,我们向开放能源建模工具的开发人员发送了一份调查问卷,并使用新推出的开放 ESM 灵活性评估工具 (OpFEl) 进行分析,这是一种开源评估算法,用于评估工具中不同灵活性选项的表示。结果显示,各种不同的工具涵盖了灵活性的大多数方面。可以看出,出现了包括部门耦合元素的趋势。然而,当前模型中仍未充分体现储能和网络类型灵活性以及涉及系统运行的方面,应更详细地纳入其中。没有一个模型能够高度涵盖所有类别的灵活性选项,但通过软耦合将不同模型组合起来可以作为整体灵活性评估的基础。这反过来又可以基于 VRES 对能源系统进行详细评估。
摘要:中华人民共和国的脱碳目标雄心勃勃。实现这一目标有赖于大规模部署风能和太阳能等可变可再生能源 (VRES)。VRES 的高渗透率可能导致电网平衡问题,这可以通过与储能相结合(例如安装额外的电力储存)来增加系统的转移灵活性容量来弥补。抽水蓄能 (PHS) 是全球范围内最普及的电力储存技术,也是唯一完全成熟的长期电力储存解决方案。中国已经拥有全球最高的 PHS 安装容量,并计划在 2030 年前大幅增加。本研究基于国际水电协会“抽水蓄能跟踪工具”的数据,探讨了中国现有和未来 PHS 机组的技术改进潜力。采用先进的 PHS 解决方案的目标使中国能够更好地应对平衡 VRES 生产的任务。通过五种不同的干预可能性(此处称为情景)评估了采用先进 PHS 解决方案的潜力。这些情景考虑改造部分运行中的抽水蓄能电站 (PSP) 机组并重新设计已经规划的未来装置。因此,考虑到所有主要的技术和授权流程限制,在高潜力情景下,预计在 2035 年前投入使用的 132 GW 机组中,4.0%(5.2 GW)可以额外采用先进的 PHS。同时,在中潜力和低潜力情景下,配额分别可以达到 11.1%(14.6 GW)和 26.2%(34.5 GW)。此外,还制定了政策建议,以促进、推动和支持采用这些先进的 PHS 解决方案。