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《德国未来电力系统沼气厂灵活发电的经济评估》

  • 来源专题：可再生能源
  • 编译者： pengh
  • 发布时间：2019-08-07

  • 当在电力系统中集成间歇性可再生能源时，需要额外的技术来确保维持足够的电力供应。除了存储技术和传统发电厂之外，可调度的沼气工厂是一种解决能源系统中需求和供应与高可再生能源比例的解决方案。在这项研究中，我们对德国2016 - 2035年期间未来电力系统中沼气厂的不同延伸路径和运行模式进行了经济评估。这需要进行成本效益分析，其中包括新沼气厂的灵活化和安装所产生的成本以及陆上风力涡轮机节省的成本和额外节省的机会成本。结果表明，在德国未来的电力系统中添加沼气工厂 - 与逐步淘汰相比 - 需要降低成本和/或必须伴随其他部门和领域的进一步效益，以确保经济上可行的运行。与显着增长不同，在以新生物气体植物的低构建率为特征的延伸路径中获得了更高的净现值。此外，沼气厂的经济可行性得益于褐煤和燃煤发电厂的早期淘汰。

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相关报告

  • 《希腊发电和输电系统生命周期环境绩效评估》
    • 来源专题：可再生能源
    • 编译者：pengh
    • 发布时间：2019-04-08
    • 本文的目的是针对希腊目前运行的不同发电技术和互联输电系统，对该国电网进行综合生命周期评估。采用SimaPro 7.1生命周期评估软件对发电和输电系统进行能源和环境评估。目前的工作表明，对环境不利的主要影响(>60%)与发电部门有关;尤其是希腊大陆的电力系统，主要由集中的化石燃料发电厂控制。研究发现，与发电相比，输电的生命周期影响要低70%-90%。输电损耗是温室气体排放的最重要因素，而输电线路基础设施和变压器的生命周期影响要小得多。关于初级能源需求的研究结果显示出类似的行为。未来的电力供应与可再生能源的高份额混合使用，可能会大幅降低温室气体排放，而由于可再生能源的电力密集型建设阶段，预计一次能源需求将会增加。还报告和讨论了发电和输电对人类毒性、生态系统质量、资源枯竭等环境影响的贡献。
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  • 《IEA：亟需政策行动以改善电力系统灵活性》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2018-09-12
    • 5月24日，国际能源署（IEA）与美国国家可再生能源实验室（NREL）联合发布《电力系统转型现状报告》指出 ，随着可再生能源的快速部署，尤其是风能和太阳能光伏发电，当前的电力系统无法同等消纳随之产生的可再生能源电力，给电力系统运营商和监管当局带来了新的挑战。因此，必须对现有的电力系统进行全方位的改进和升级以增强其灵活性，以应对日益增加的波动性可再生能源高比例并网带来的电网稳定性冲击问题。报告通过对中国、丹麦、德国和印度几个国家的案例研究，表明了通过提高电力系统灵活性是能够确保电力系统稳定性前提下实现高比例可再生能源集成并网。面对上述挑战，决策者和电力行业的各利益相关方需要齐心协力制定出有效协同的积极应对措施，以对现有的电力系统进行改造升级，确保电力系统的可靠性和安全性。报告主要内容如下： （1）电力系统正在经历快速转型 在全球范围内，电力系统的变化正在加速。推动这一转型主要有三个因素：首先是资源丰富、成本低廉的风能和太阳能电力的涌现；其次，分布式能源的部署，包括屋顶太阳能和智能设备，如电动汽车和智能电器；第三，电力系统的数字化转型提供了降低成本并提高灵活性的新机会。 这些变化正在推动电力系统最佳规划和运营方式的结构性转变，对确保能源安全，尤其是电力供应的安全也有系统性影响。因此，它们需要电力行业政策制定者和各利益相关方采取协调和主动的应对措施。电力系统转型的任务是创建适当的政策、市场和监管环境来进行管理，从而实现电力系统运营和规划实践的升级。电力系统转型有助于加速投资和创新，以及使用智能、高效、有弹性和无害环境的技术，对于确保现代电力系统的电力安全至关重要。 （2）增强电力系统灵活性已成为全球优先事项 提高电力系统灵活性是电力系统转型的一个重要目标。电力系统灵活性，即电力系统能够实现以可靠和成本效益的方法实现对可再生能源电力供需的波动性和不确定性的管理所涉及的所有相关特性。随着波动性可再生能源集成到日常运行电网中的比例日益增加，影响电网稳定性的事件发生的强度和频率均日益增加，因此电力系统的灵活性对决策者和系统规划者来说是一个越来越重要的课题。缺乏系统灵活性会降低电力系统的适应能力，同时会削减大量的可再生能源电力容量，造成经济损失和投资风险。 为了帮助理解不同的灵活性需求以及满足这些需求的不同机制，报告根据不同时间范围的灵活性要求进行了分组，从短期（几秒到几小时）到中期（几小时到几天）和长期（几天到几年）（表1）。 表1 电力系统不同时间范围的灵活性需求问题 （3）发电厂在提高电力系统灵活性方面发挥着关键作用 基于大量现实生活中的案例研究和数据分析，报告全面概述了电厂如何在提高电力安全性和电力系统的灵活性方面发挥作用，旨在为政府和产业界提供能够使发电更加灵活的解决方案，而这一解决方案将集成制造商、专家顾问、系统运营商和发电厂运营商的共同智慧。 报告展示了对现有发电厂进行成功改造的技术选择和例子，为分析发电厂对整体系统灵活性的贡献提供指导。包括燃煤和天然气在内的传统发电厂可以帮助快速消纳可再生能源电力，并加速电力系统转型。根据特定的电力运营环境，可以采用许多低成本措施，改进现有发电厂的运营管理模式（如引入智能化控制系统、需求侧响应等），增强灵活性更好地应对可再生能源电力输出的波动性问题，从而实现以可靠和经济高效的方式确保供电安全。 （4）发电厂在电力系统中的作用正在发生变化 从历史上看，基荷、腰荷和峰荷电厂在功能上相互补充从而能够以较为低廉的成本满足不同情况下的用电需求。从技术角度来看，这些电厂设计充分考虑了不同的运行条件。从经济角度来看，这些电厂基本是在满足一定的运行小时数后获得了项目融资，有效地规避了投资风险。由于具有不同成本结构和技术特点的新一代技术大规模进入电力市场，许多现有发电厂需要以更大的灵活性运行，并且在某些情况下需要减少运行时间。例如，为了应对中国某些地区可再生能源消纳困境，中国国家能源局要求电力规划和建设部门以及电力规划设计总院对2016-2020年期间提高电力系统灵活性的途径进行研究。该研究发现，通过更换旧设备或改善运营，可以改造近220 GW的火力发电厂，以提高灵活性并显著降低弃风弃光率。这一产能改造目标已被编入《电力发展“十三五”规划（2016-2020 年）》。 （5）提高现有电厂的灵活性需要多种策略相结合 报告讨论了提高现有电厂灵活性的各种策略，从改变现有电厂的运营，到向电网中添加新发电机，以提供额外的灵活性。具体策略包括： 改变现有电厂的运营实践。通过改进的数据收集和实时监测，利用现有电厂的潜在灵活性，改变某些电厂的运营实践。例如，更好地监测和控制设备可以使电厂更快速地启动，并且更加动态地增加输出，而不会影响可靠性。 灵活改造对现有电厂的投资。根据电厂技术的不同，可采用一系列改造方案来改善发电厂的各种灵活性参数（例如升温速率，启动时间，最低经济或技术发电水平）。各种发电技术的具体改造机会包括煤炭、联合循环燃气轮机（CCGT）热电联产、碳捕集与封存（CCS）、核能、生物能源和水力发电。 使用新的灵活发电技术。在电力系统中部署大量先进的灵活发电技术，通过良好的长期规划实践，确保新的电厂投资能够抵御未来一系列不确定的风险。 （6）提高电力系统灵活性需要全国范围内的协同配合 电力系统的灵活性取决于可用的硬件和基础设施，政策、监管和市场框架，以及提供灵活性的实体机构角色和职责。这三个方面都必须协同工作以支持系统的灵活性（图1）。 图1 提高系统灵活性的相关层面 决定系统的灵活性不仅仅只有技术因素。例如，泰国电力系统的特点使其在技术上相对灵活，如强大的输电网络和相当高的水电份额以及CCGT发电量。然而，从经济角度来看，许多发电机组是不灵活的，只在采购或支付的电力购买协议和燃料供应协议下运行。最新的研究分析发现，如果天然气采购安排和电力购买合同在长期内变得更加灵活，那么放宽合约或合同可以合理降低运营成本。在系统层面，制定恰当的灵活性策略需要考虑当前和未来的系统需求，包括现有的发电机组、市场条件、电力输配网络的状况以及创新灵活性解决方案的潜力。
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