新能源发展引领欧洲电力巨变

德国

根据彭博新能源财经《新能源展望》预测，基于持续下降的成本因素，德国能源系统中的可再生能源占比仍持续增长。到202年，可再生能源将占到整个德国电力容量的一半以上，到2040年，可再生能源发电占比将达到74%。这其中，低成本的风电和太阳能发电占比将在2030年达到49%，可再生能源发电将逐步满足该国电力需求

2017年，可再生能源(风能和太阳能)不足以满足超过37%的每小时电力需求。到2040年，这些资源将满足该国半年内超过71%的每小时电力需求，并且随着时间推移，风电和太阳能发电量将逐步超越该国所有电力需求。在2030年，弃风弃光率达到3%，到2040年提升至16%，2300小时的发电输出将超过电力需求，相当于全年利用小时的1/4(该数据不包括电网及其他限制，有可能会更高)。这一情况将助力电储能技术的发展，还包括需求响应，以及电动汽车充换电等灵活需求的发展，来支持可再生能源的更广泛使用。同时，电网互联也将承担更为重要的角色，来支持电力的出口。

正如风能和太阳能发电的波动性，其他灵活性资源也将需要上下波动调节出力以达到系统平衡。同时，在需求侧也存在波动。根据模型测算，在2017年最大波动曲线率表现为上升阶段13吉瓦/小时，以及下降阶段11吉瓦/小时。这意味着近半数的德国气电机组启停1小时。到2040年，波动最大上升曲线为38吉瓦，最大下降曲线为34吉瓦，相当于近40%的德国分布式发电机组启停1小时。

这对于具有快速启停特性的资源来说是发展的良机，如储能、需求响应，以及天然气机组，以支持所需的系统平衡。极端的波动率可能会对系统造成压力，并使常规发电机的运行效率降低;灵活的需求响应和储存可能有助于减轻这些影响。最早到2030年，风电和太阳能发 电可以满足该国一天内任何小时的电力需求，但这完全仰仗于基荷电源的持续稳定输出，同时对于“基荷电源”技术提出更多的挑战。

目前在德国，最高的风电和太阳能发电输出持续于冬季，届时风力将达到最大。随着太阳能发电的持续发展，这一现状将被改变。到2040年，夏季的新能源发电输出能力将和冬天持平。可以预见，到2040年，当风电和太阳能发电输出达到最大，将超过整体的电力需求。尽管风电和太阳能发电输出与每小时的电力需求并不匹配，但其将在以周为单位的时间周期内，提供充足的电力以满足用电需求。同时，也需要储能和灵活的需求响应来辅助以达到供需平衡。随着时间的推移，新能源发电将逐步达到年供需平均。风电、太阳能发电月度最大输出值将满足78%电力需求。但仍需其他类型的发电资源配合以达到天、周，甚至月度平衡。

相对来说，在德国，多云天气可以持续很多天，偶尔也会有几个小时几乎没有风力和太阳能发电的状况出见。这样的情况最常见于秋季和冬季，低风速也将出现于冬季，阳光也不像在夏季那样充足。尽管这样，到了2040年，我们仍可以期待在没有风力和太阳能的整周时间内，风电和太阳能发电仍可满足85%和63%的电力需求。同时，2040年后备电源的需求量和2017年持平，来辅助风电和太阳能发电。贴语

到2040年，德国需要97吉瓦的分布式能源来平衡电力的峰值需求。但这些后备电源的需求量将逐步下降，平均利用率将从2017年的51%下滑至2040年的27%，这一情况也将逐步损害现有电源的经济性，包括煤电和气电。

未来的德国能源体系以新能源为主，同时必须辅之以具有灵活性的资源。储能技术和需求响应能够很好地解决可再生能源带来的短期波动问题，例如将能源从此小时转移到彼小时，或从某一天转移至另一天。到2040，德国有了大量的太阳能发电能力，这为日用储能向日夜转换储能的发展提供机会。

然而，这些技术不能很好地适用于在风能和太阳能发电不足以满足需求的情况下，提供数周和数月的能源储备。为了满足这些较长期的需求缺口，需要可调度的，理想的是具有灵活性的资源。目前，只有抽水蓄能、电网互联和气电能够在满足经济性的前提下进行。诸如氢存储之类的其它技术仍将需要显著的降低成本。尽管在德国，风电和太阳能发电的占比达到60%，季节储能的需求并不大。短期储能和其他资源发电将为系统平衡提供充足的灵活性。(文章来源:中国电力企业管理)