德国’s 能源学 is Shifting the Energy Paradigm – Now it’s Time to Optimize

太阳能电池491701_640革命性的范式转变通常需要许多运动部件的凝聚力发展,其中一些运动部件在实践中比其他部件前进得更快。德国的革命者 能源学 (或“能量转换”)也不例外。德国的目标是到2050年实现近100%的可再生能源 能源学 是世界上最积极的清洁能源宣言之一。德国的可再生能源装机容量一直在增长 炸药 近年来,针对 能源学 已经以相对缓慢的速度表现出来。

德国 already has 最可靠的电网之一 在世界上,但作为实施 能源学 继续,优化将是其未来成功的关键。这将需要更好的备用发电资源,以适应风能和太阳能的间歇性;动态的能源市场,可确保对此备用发电进行公平的补偿;智能电网技术可实现更灵活,更具弹性的电网,以充分优化需求侧资源并不断增长可再生能源组合。

每个计划都需要备份

反对建立一个依赖100%可再生能源的世界的最大论据之一是间歇性挑战。为了弥补这种“不足”,传统上,电网运营商依靠化石燃料的“顶峰”植物在太阳不发光或风不吹动时填补能源缺口。但是,需要更大的灵活性来调度,包括能源存储和需求侧资源,以备份越来越多的风能和太阳能。

根据 赫蒂学校专家,德国将需要“大约80 GW”的备用容量。目前,褐煤和天然气是该国最丰富的备用电源。在可再生能源中,抽水蓄能和生物能是提供储能能力的最先进技术,但是在德国,这些能源的潜力非常有限。在斯堪的纳维亚半岛靠近德国的地方,存储潜力更大,但是目前从斯堪的纳维亚半岛到德国的电力运输基础设施尚不完善。与其他国家的更牢固的电网联系将使来自整个非洲大陆的可再生能源能够为更多的人提供电力。

需求响应 –一种节能工具,可让人们将用电转移到电网需求减少的一天中–在美国,这已被证明是一种成功的备用资源;但是在德国,它仍然是一个新生的资源。但是,EnerNOC总裁兼联合创始人戴维·布鲁斯特(David Brewster) 相信 that “in the next two years, 德国 is [EnerNOC’s] biggest opportunity in 欧洲.” Because demand response relies on people, not power plants, to accommodate rising electricity demand, better integration 的 this powerful tool could help 德国 balance its growing renewables portfolio without having to build more peaker plants.[Tweet “Germany has 最可靠的电网之一 in the world – optimization will be key to its future success. http://ow.ly/DtXPd “]

备用电源必须获得适当的补偿

德国当前的能源市场未能公平地补偿备用电源解决方案。解决这一挑战的一种可能的解决方案包括从德国目前的“仅能源”市场转变为“容量”或“能力”市场,在该市场中,仅向公用事业付费以生产和输送能源。

在容量市场中,公用事业不仅可以补偿产生的能量,还可以补偿面对可靠性挑战时可以立即使用的储备能量。但是该模型并不偏爱任何特定的能源。能力市场对于不断变化的市场需求更加灵活。结果,例如,能力市场可以利用竞争力来激励减少的二氧化碳排放量或用水量。天然气电厂,储能,需求响应和可再生能源只是可靠性措施的一些示例,在尝试满足紧张电网的需求时,可靠性措施可能会优先于燃煤“峰值”电厂。

Smart infrastructure will optimize 德国’s electric grid

Today, much 的 德国’s renewable energy generation 发生 在北部,而需求在南部。输电能力至少在短期内足以满足德国的能源需求,高压输配电(T&D)需要基础设施来减轻从德国北部向南部输送电力的日益拥挤的线路上的压力。

自2011年通过《网格扩展加速法案》(NABEG)和《能源法案》(EnWG)以来,联邦网络管理局(Bundesnetzagentur,简称BNetzA)一直在领导德国的网格扩展工作。例如,通过批准2013年电网发展计划(NEP 2013)中的电网增强和扩展工作, BNetzA领先 改善或优化现有2800公里的电力线,并新建2650公里的新电力线。每年通常涉及一个新的NEP,并且期限较长 2015/2025电网扩张 计划正在制定中。

除了增加输配电,德国还必须提高对智能电网技术的投资,例如智能传感器和 智能电表。该技术允许在客户和公用事业之间进行双向的能源信息交换,使人们能够节省能源(和金钱),同时帮助公用事业平衡需求。虽然目标 能源学,智能电网技术的实施直到最近才开始。智能电网技术的更强大采用可以帮助德国使更多的可再生能源上网,提高电网可靠性,减少电力需求,降低或维持能源成本以及减少来自污染发电厂的有害二氧化碳。

结论

尽管可再生能源发电能力的积累是能源转型的最标志性特征,但为优化电网的清洁度,成本效率和可靠性,还需要采取许多其他措施。如此多的运动部件实现了能量过渡,因此不可避免地要比其他部件更快地前进。对于 能源学,可再生能源的能力发展比电网优化措施更快。意识到此实现轨迹对于识别具有最高边际回报的未来前进路径很有用,以实现网格的现代化。

这是关于的六部分系列文章中的第四篇博客文章 能源学,其中将描述从德国经验中汲取的最佳做法,并研究其在美国的适用性。主题将包括 经济学政治, 管治, 实作和 可靠性能源学.

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2 评论

  1. 发表于2014年10月29日上午9:46 | 固定链接

    嗨,您好,

    彼得的精彩系列文章,内容丰富。我的总部设在英国,很不幸,我们政府中没有像约瑟夫·戈佩尔(JosefGöppel)那样有远见的人。我的问题与能量存储有关,您是否认为液流电池和飞轮的进步可以部分解决电网不稳定问题?我的想法是,带有需求方软件的智能电网可以提供帮助,但只能走得那么远。

    • 彼得·索弗
      发表于2014年10月29日上午11:04 | 固定链接

      谢谢你的客气,丹尼尔。关于储能,要知道哪种技术将成为顶级还为时过早。但是,就平滑间歇性对电网的影响和清理备用发电而言,储能作为一个行业有望改变游戏规则。智能电网和需求方软件的一些优势与存储领域的优势相重叠,但许多优势却没有。例如,智能电网和需求方软件以与存储多余电力不同的方式实现了实时能源效率。我认为存储和智能电网选项是补充,而非竞争者,两者都可能在现代化电网中发挥重要作用。

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