能源转型正在颠覆传统的电网运营,尤其是可再生能源份额的增加、产消合一者的崛起以及大规模储能(包括氢能和电动汽车)的出现。分布式和间歇性可再生能源在电力结构中所占份额的提高正在危及电网稳定性,这需要新的电网连接和电网运营调整。配电网络和输电网络都需要投资以连接可再生能源,并通过储能和备用发电厂实现本地能源平衡,以抵消负荷曲线的变化并避免瓶颈。这导致可再生能源和电网发展之间的投资平价:对可再生能源每投资 1 美元,就应该对电网投资 1 美元。
对于非洲来说,电气化也是最具成本效益和效率的战略之一,不仅可以降低交通、建筑、工业和农业领域能源最终用途的碳排放,还可以支持持续的社会经济发展。各国政府需要通过制定和实施一致的长期计划、政策和电力路线图来推动这一能源转型。输电和配电网络将在促进广泛电气化方面发挥关键作用,需要大量投资以及促进和支持零排放和低排放技术发展的监管框架。电气化技术已经成熟,但目前一系列现有的政策和经济障碍仍然阻碍其充分发挥潜力。
i. 从授予 GEOA 之日起到提交输电协议之日,任何注入许可证持有人网络的能源,申请人都有权按平均集中购电成本 (APPC) 费率支付能源费用,该费率为委员会为相关可再生能源确定的当年通用电价的 75%,以较低者为准。 ii. 如果开放式发电厂将能源注入输电/配电网络,但由于网络故障而无法交付给计划/OA 消费者,并由发生故障区域的配电许可证持有人消耗,则应按委员会每年确定的集中购电成本费率向开放式发电厂/消费者支付等价能源费用
全球建筑能耗的很大一部分用于空间供暖和制冷,无论是使用单个建筑系统还是区域系统,这些负荷通常都由碳基能源满足。随着我们转向电网脱碳,我们还必须考虑如何以与可再生电网良好协调的方式最好地脱碳我们的供暖和制冷负荷。区域能源系统 (DES) 使用共享资源和基础设施将热能分配给社区中的建筑物。与其他脱碳解决方案不同,DES 有可能减轻电网压力并整合可再生热能和废热。本综述将重点介绍当前的 DES 脱碳技术,并将讨论重要的设计考虑因素以及与单个系统的定性比较。DES 主要由能源和储存、配电网络、热转换和用户负荷(如建筑物)组成。我们将供暖和制冷源分为恒定、可变或可调度,并审查无碳选项。 DES 的设计取决于多种因素,包括能源的性质、要满足的负载、集中式或分布式工厂设计以及对冗余和弹性的潜在需求。我们审查设计决策,包括要连接哪些能源和负载、要实施哪种配电网络设计以及 DES 的建模和控制,并考虑如何最好地与完全可再生电网集成。目前,DES 设计对于每个安装都是独一无二的,需要针对每个站点进行定制。由于分布式组件数量众多,因此控制对于 DES 非常重要,无论是在组件级别还是在系统级别。需要考虑的未来趋势包括不断上升的冷却需求负载、冬季电力峰值负载、将传统 DES 转换为最先进的脱碳系统以及 DES 的成本和经济性变化。
英格兰东南部是部署可再生能源的理想地点。输电系统和发电组合的拓扑结构(包括输电和配电网络)使该系统的这一区域极具挑战性。国家电网电力系统运营商 (NGESO) 需要将输电系统保持在正常安全运行范围内。NGESO 目前使用各种运营措施来确保电压保持在可接受的稳定性和合规范围内。这些措施还确保系统中的能量不超过设备额定值。由于该地区间歇性可再生能源发电和互连器水平不断提高,国家电网电力传输面临着越来越大的运营挑战,既要管理某些网络条件下的电压和热限制,又要能够将能量传输到该国的负荷中心。
电力供应为国家发展提供了巨大好处,因为它为国家提供了可靠、高效的能源。发展中国家(主要是撒哈拉以南非洲)偏远农村地区的大多数人口没有电力供应。尽管政府通过电力公司努力将电网配电网络扩展到偏远农村地区,但由于对安全可靠电力的需求不断增长,覆盖范围仍然不够。然而,太阳能仍然是坦桑尼亚等许多国家利用率最低的能源。太阳能光伏 (PV) 系统微电网在许多国家(主要是撒哈拉以南非洲)的农村电气化项目中显示出其潜力。太阳能光伏系统微电网是一种光伏电站,其本地配电网络为一个村庄或一组村庄提供交流电 (AC)。基本上,它由一定容量的太阳能光伏模块、充电器控制器、将直流电转换为交流电的逆变器、电池组外壳和电站控制系统组成。在没有电网连接或以柴油发电为主要电源的地区,光伏电站能够高效且相对廉价地发电。本文旨在从技术设计和经济分析的角度概述坦桑尼亚太阳能光伏微电网的应用,所选微电网系统位于姆万扎地区森盖雷马区朱马岛村。朱马岛定居点的电力需求估计约为每天 25 千瓦时。在该国现行的电价条件下,如果采用上网电价方案或其他激励措施(如补助金/资本补贴),则可认为该项目在财务上可行。然而,从长远来看,减少温室气体排放等其他非财务利益可以帮助减轻困扰整个地球的气候变化问题的不利影响。
在支持区域供热投资措施的情况下,包括发电和配电网络。但是,不排除成员国强制用户连接区域供热系统,和/或责成多公寓建筑(由该服务覆盖)的共同所有者支付部分供热服务费用,即使在没有单独合同的情况下 10 。如果这完全通过私人资源而不是通过征税来资助,并且在国家对资源没有控制的情况下,这种类型的措施通常不会导致国家资源的转移。然而,这类措施需要遵守欧盟关于内部市场、消费者保护以及 RED II 的法律,特别是在替代可持续供热系统的情况下区域供热用户的断开连接权 11 。
• 可靠性服务 3 – 例如平衡需求和供应的快速变化,特别是在更大规模旋转发电机(例如蒸汽涡轮机)退役的情况下。 • “稳定”或平滑可变电源 4 – 减少风能或太阳能发电波动的影响,使可再生资源与具有固定电力供应额定值的传统发电选项相媲美,并能提供更可靠的运行。 • 套利 – 通过存储低价电力以备高价时段使用来降低成本。 • 需求响应 – 依靠客户端存储提供几乎即时减少需求的选项。 • 推迟(延迟)基础设施的增加并提高基础设施利用率 – 在发电、输电或配电网络中。事实上,存储甚至可以在消费者场所减少基础设施要求。
2024 年《分布式能源法案》对《EI 法案》进行了修订,使电力监管的大多数方面(包括批发电力市场 (WEM) 规则)能够集中在一个单一工具中——《电力系统和市场规则 (ESMR)》(第 8 页)。修订后的《EI 法案》现在还包括一项新的“国家电力目标”,确保决策者在做出决策时除了考虑与电力服务的质量、安全性、可靠性、成本效益和价格有关的事项外,还考虑环境因素(包括温室气体排放)。重要的是,修订后的《EI 法案》使新的 ESMR 能够监管电力配电网络的所有方面,包括 DER 连接流程、标准以及 Western Power、AEMO 和 DER 聚合器等实体的义务。
在整个能源领域,国际能源署估计,要到 2050 年实现净零排放,到 2030 年,全球每年的清洁能源投资将需要增加两倍以上,达到约 4 万亿美元。我们看到几家上市基础设施运营商希望利用前所未有的输电基础设施投资需求、配电网络投资和拥有深厚开发渠道的可再生能源运营商。在 4D,我们看好那些利用巨大且极具吸引力的网络投资机会的国家和公司,但要在一个有利于及时投资的框架内。其中包括欧洲的国家电网、Iberdrola、Enel、美国的多家综合公用事业公司(如美国电气、Sempra 和爱迪生)以及巴西各地的公用事业公司(如 TAESA)。