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在成本的迅速下降和可再生能源發電在全球能源結構中的占比持續上升的背景下，大家已經把注意力轉移至與間歇性可再生能源（VRE）電網融和的相關成本上，特別是在與轉型相關的成本—效益計算方面。幸運的是，電力系統的靈活性不是靜態的。創新可以提高整個價值鏈（包括電源、輸配電和需求）的電力系統靈活性，同時降低系統總成本。

當前和未來電力系統的靈活性

國際(ji)可(ke)(ke)再(zai)生能(neng)源署的(de)綜合研(yan)究，即《可(ke)(ke)再(zai)生能(neng)源電(dian)力(li)的(de)創(chuang)新(xin)藍(lan)景(jing)》，包含迄今為止(zhi)最全面的(de)間歇性可(ke)(ke)再(zai)生能(neng)源電(dian)網(wang)融和創(chuang)新(xin)分析(xi)。報告(gao)中認(ren)為，我(wo)們并非(fei)缺(que)乏(fa)創(chuang)新(xin)—相反，我(wo)們需要找(zhao)到辦法(fa)，使(shi)最近的(de)創(chuang)新(xin)和公開宣(xuan)布變得具有(you)意義。本報告(gao)的(de)目的(de)是使(shi)指導成員(yuan)對于這個(ge)復雜的(de)主題更易接觸，以助于其創(chuang)新(xin)。它(ta)確定了30種創(chuang)新(xin)類型和11種基于這些創(chuang)新(xin)的(de)實(shi)際(ji)解決方案。它(ta)還確定并分析(xi)了200多個(ge)實(shi)際(ji)項目和應(ying)用。研(yan)究結果不是藍(lan)圖，而是工具箱，因為應(ying)用這些創(chuang)新(xin)時(shi)必(bi)須考(kao)慮每個(ge)電(dian)力(li)系統(tong)的(de)現實(shi)。

3種創新趨勢

國際可(ke)再生能(neng)(neng)源署認為推(tui)動能(neng)(neng)源轉型的(de)3大趨勢(shi)：終端能(neng)(neng)源部(bu)門的(de)數(shu)字化(hua)、分散(san)化(hua)和電氣(qi)化(hua)。這些(xie)趨勢(shi)是由(you)強大的(de)經濟和社會效益推(tui)動的(de)。正如我們所知，它(ta)們一起(qi)可(ke)以改變能(neng)(neng)源行業。

終端用戶部門的電氣化

上一節詳細(xi)討論了可再生能(neng)源電(dian)(dian)氣化是終端用(yong)戶部門(men)（運輸、建筑和工業）脫(tuo)碳化的(de)(de)(de)基石。例(li)如，電(dian)(dian)動汽(qi)(qi)車(che)（EV）提供了新的(de)(de)(de)靈活(huo)性來源，2019年(nian)初(chu)已有560萬(wan)輛電(dian)(dian)動乘用(yong)車(che)上路。在(zai)全球約10億輛汽(qi)(qi)車(che)中(zhong)(zhong)，中(zhong)(zhong)國和美國形成了最大的(de)(de)(de)市場，兩(liang)國分別(bie)擁(yong)有260萬(wan)和110萬(wan)輛電(dian)(dian)動汽(qi)(qi)車(che)。供暖的(de)(de)(de)電(dian)(dian)氣化也(ye)在(zai)增長。預(yu)計截止2017年(nian)底，歐洲已安(an)裝超過(guo)1000萬(wan)臺熱(re)泵。

在(zai)消費(fei)端連接的(de)(de)(de)分布式能(neng)源(yuan)（DERs）的(de)(de)(de)出現(xian)正(zheng)在(zai)使(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)統分散化。它們包括屋(wu)頂(ding)太陽能(neng)光伏(fu)、微型風(feng)力(li)(li)渦輪(lun)機(ji)、電(dian)(dian)(dian)(dian)表(biao)后端電(dian)(dian)(dian)(dian)池儲能(neng)系(xi)統、熱泵和插電(dian)(dian)(dian)(dian)式混合動(dong)力(li)(li)汽車（PHEV）。值得注意(yi)的(de)(de)(de)是，目前占全球發電(dian)(dian)(dian)(dian)量約1%的(de)(de)(de)屋(wu)頂(ding)光伏(fu)發電(dian)(dian)(dian)(dian)正(zheng)在(zai)加(jia)速增長。基于分布式能(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)分散化是靈活性的(de)(de)(de)重要來源(yuan)，比如采用需(xu)求(qiu)響應措施。例如，非(fei)洲(zhou)的(de)(de)(de)公(gong)司(si)利用即用即付模式向肯尼亞和烏干達的(de)(de)(de)家(jia)(jia)庭(ting)提(ti)供太陽能(neng)家(jia)(jia)庭(ting)系(xi)統。移動(dong)支付系(xi)統用于收集付款(kuan)。這些國家(jia)(jia)為(wei)60多萬戶家(jia)(jia)庭(ting)提(ti)供了電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)，使(shi)家(jia)(jia)庭(ting)能(neng)夠擁有照明、手機(ji)充電(dian)(dian)(dian)(dian)器以及電(dian)(dian)(dian)(dian)視和冰(bing)箱等家(jia)(jia)用電(dian)(dian)(dian)(dian)器。

電力部門的數字化

數(shu)字化(hua)是能(neng)(neng)源(yuan)轉(zhuan)型的(de)(de)關(guan)鍵“放大器”，能(neng)(neng)夠管(guan)(guan)理(li)(li)大量數(shu)據，并且對具有許多小(xiao)型發電機(ji)組的(de)(de)系統實現優化(hua)。增強(qiang)的(de)(de)溝(gou)通(tong)、控制基于區塊(kuai)鏈技(ji)術的(de)(de)自動(dong)化(hua)智(zhi)能(neng)(neng)合約允許分布式能(neng)(neng)源(yuan)資源(yuan)由"集(ji)合商"捆綁在一起(qi)。智(zhi)能(neng)(neng)電表和傳感(gan)器的(de)(de)廣泛應用(yong)、物聯網(wang)（IoT）的(de)(de)應用(yong)以及(ji)通(tong)過(guo)人(ren)工智(zhi)能(neng)(neng)對大量數(shu)據進行管(guan)(guan)理(li)(li)，為系統提(ti)供新的(de)(de)服(fu)務創造了機(ji)會。

數字技(ji)術(shu)以多種方(fang)式(shi)支持電(dian)力部門的(de)(de)轉型，包括：更好地(di)監(jian)測(ce)資產(chan)及其業績；更精細的(de)(de)操作和控制(zhi)更接近現(xian)(xian)實(shi)時間；實(shi)施新(xin)的(de)(de)市場(chang)設計(ji)(ji)；以及新(xin)業務模式(shi)的(de)(de)出(chu)現(xian)(xian)。據估計(ji)(ji)，全球已經安裝了(le)7億多臺(tai)智能電(dian)表(biao)，僅(jin)在(zai)中國就(jiu)有4億臺(tai)左右。到2025年，全球預(yu)計(ji)(ji)將(jiang)有750億臺(tai)電(dian)器通過物聯網實(shi)現(xian)(xian)互(hu)(hu)聯互(hu)(hu)通，為(wei)消費(fei)者、制(zhi)造(zao)商和公(gong)用事業提供(gong)(gong)商提供(gong)(gong)豐富的(de)(de)信息。例如，2018年，德國電(dian)池解決方(fang)案公(gong)司(si)Sonnen提供(gong)(gong)電(dian)網服務，并參與了(le)該國的(de)(de)電(dian)力平(ping)衡市場(chang)。電(dian)網服務由3萬戶家庭(ting)聯網家庭(ting)儲能系(xi)統提供(gong)(gong)。

創新的4個維度

正如國際可(ke)再(zai)(zai)生能(neng)源署(shu)的(de)工作(zuo)所(suo)證(zheng)實的(de)，沒有一(yi)個單一(yi)能(neng)改變(bian)(bian)游(you)戲(xi)規則的(de)創新。任何孤立的(de)創新都(dou)不可(ke)能(neng)產生重大影(ying)響(xiang)，而(er)是需要(yao)伴隨著電力所(suo)屬部門(men)的(de)創新。國際可(ke)再(zai)(zai)生能(neng)源署(shu)調(diao)查了大量創新的(de)前(qian)景，這些創新可(ke)促進將高份額間歇性可(ke)再(zai)(zai)生能(neng)源融入(ru)到電力系統(tong)中(zhong)，確(que)定并集合(he)了30項變(bian)(bian)革(ge)性創新，包(bao)括支(zhi)持技術(shu)、業務模型、市(shi)場設計(ji)和系統(tong)操作(zuo)。

支持技術：電(dian)(dian)池儲能、需求端管理(li)和數字(zi)技術(shu)正在改(gai)變電(dian)(dian)力行業，為釋放系(xi)統(tong)靈活性的新(xin)應(ying)用敞開大門。終端用戶部門的電(dian)(dian)氣化正在成為可再(zai)生能源的一(yi)個新(xin)市場，但如果以智慧的方(fang)(fang)式應(ying)用，也可以提(ti)供其他靈活需求的方(fang)(fang)法（第4節進一(yi)步闡述）。

商業模式：創新(xin)的(de)(de)商業(ye)模(mo)式是(shi)使這些(xie)技術創造(zao)的(de)(de)新(xin)價值貨幣化的(de)(de)關(guan)鍵。在(zai)消費者方面，許(xu)多創新(xin)的(de)(de)商業(ye)模(mo)式正在(zai)出(chu)現，同(tong)時，創新(xin)計劃允許(xu)在(zai)選擇有限的(de)(de)地(di)區（如離網(wang)或人(ren)口稠密(mi)地(di)區）提供(gong)可再生電力供(gong)應。

市場設計：使市場設計適(shi)應(ying)不斷變化(hua)的模式——轉向擁(yong)有(you)高間(jian)歇性可再生能源(yuan)份額的低碳電力(li)系統—對于實現價(jia)值創造和(he)充足的收入流至關重要(yao)。

系統運營：隨著新技(ji)術和(he)健全(quan)的(de)(de)市(shi)場設計到(dao)位，系統(tong)運行也(ye)需要(yao)創(chuang)(chuang)(chuang)新，并且對更(geng)高(gao)份額(e)的(de)(de)間歇(xie)性可(ke)再生能(neng)源融入電網進行相應。其中包括適應不確定性的(de)(de)創(chuang)(chuang)(chuang)新以及(ji)系統(tong)集(ji)成分布(bu)式能(neng)源（DER）的(de)(de)創(chuang)(chuang)(chuang)新運營(ying)。

創新，以實現經濟高效的轉型

在過去十年(nian)(nian)中，創新使可(ke)再(zai)生能源技術(shu)成(cheng)本(ben)(ben)大幅下(xia)降(jiang)(jiang)，太陽能光伏發電(dian)成(cheng)本(ben)(ben)在2009~2018年(nian)(nian)間下(xia)降(jiang)(jiang)了近(jin)75%，而陸(lu)上風電(dian)成(cheng)本(ben)(ben)也下(xia)降(jiang)(jiang)了近(jin)25%。因(yin)此，可(ke)再(zai)生能源發電(dian)的業務(wu)案例(li)在目(mu)前(qian)非(fei)常強勁。從(cong)現在起，重點應(ying)轉向(xiang)降(jiang)(jiang)低這些技術(shu)的融(rong)入電(dian)網(wang)的成(cheng)本(ben)(ben)。

根據(ju)國際可(ke)(ke)再(zai)生(sheng)能源(yuan)署的(de)(de)(de)分(fen)析(xi)，為(wei)了在(zai)2015~2050年(nian)實現深度(du)脫(tuo)碳的(de)(de)(de)投資(zi)水(shui)平(ping)，應加強電(dian)(dian)網基礎設施、儲能和靈(ling)活(huo)的(de)(de)(de)傳統發(fa)電(dian)(dian)建設以實現間(jian)歇性可(ke)(ke)再(zai)生(sheng)能源(yuan)融(rong)入(ru)電(dian)(dian)網，該方面的(de)(de)(de)投資(zi)規模(mo)與其他可(ke)(ke)再(zai)生(sheng)能源(yuan)發(fa)電(dian)(dian)技術所(suo)需的(de)(de)(de)總投資(zi)規模(mo)相(xiang)似。在(zai)與《巴黎(li)協定》目標(biao)一(yi)致的(de)(de)(de)情景中(zhong)，假(jia)設只完(wan)成有限的(de)(de)(de)靈(ling)活(huo)性，在(zai)2015年(nian)至2050年(nian)期(qi)間(jian)，這些(xie)投資(zi)或將(jiang)高達(da)18萬(wan)億美(mei)元(yuan)。

這(zhe)一(yi)預測強(qiang)調了創(chuang)新(xin)在(zai)提高電力系統靈活性方(fang)面(mian)的(de)(de)重要(yao)性。德國漢堡(bao)市給出了創(chuang)新(xin)可以降低此類成(cheng)本的(de)(de)一(yi)個例(li)子，在(zai)大規模采用(yong)(yong)(yong)電動汽(qi)車之后，電網面(mian)臨瓶(ping)頸。在(zai)高需求(qiu)期間(jian)（如(ru)同(tong)時(shi)為(wei)(wei)數(shu)千(qian)輛電動汽(qi)車充電）或緊急負載條件下(xia)（例(li)如(ru)相(xiang)鄰(lin)線(xian)路停止使用(yong)(yong)(yong)時(shi)）滿足所需負載，為(wei)(wei)需要(yao)加固約10000公(gong)里的(de)(de)0.4千(qian)伏(fu)電纜線(xian)路。作為(wei)(wei)替代方(fang)案(an)(an)，漢堡(bao)斯特羅姆內茨與(yu)西門子合作，試圖(tu)通過(guo)使用(yong)(yong)(yong)數(shu)字技術測試智能解(jie)決方(fang)案(an)(an)，減少在(zai)同(tong)一(yi)地區電網上(shang)同(tong)時(shi)充電的(de)(de)電動汽(qi)車數(shu)量。該(gai)解(jie)決方(fang)案(an)(an)的(de)(de)成(cheng)本估計為(wei)(wei)200萬歐元，僅為(wei)(wei)加固電網常規解(jie)決方(fang)案(an)(an)成(cheng)本的(de)(de)10%，其中包括安裝30個控(kong)制單元和(he)私人充電基礎設(she)施負載監控(kong)設(she)施。

此案(an)(an)例(li)表明，具有實際(ji)影響的(de)實際(ji)解決方案(an)(an)來自創(chuang)新的(de)組合(he)(he)。正(zheng)確(que)的(de)組合(he)(he)和最佳解決方案(an)(an)對(dui)于每個(ge)國(guo)家可能不同，但許多國(guo)家都(dou)有共同點。將這4個(ge)維(wei)度的(de)創(chuang)新相結合(he)(he)所(suo)產生(sheng)的(de)解決方案(an)(an)降低了電力(li)系(xi)統成本。國(guo)際(ji)可再生(sheng)能源署已詳細闡述了11種(zhong)解決方案(an)(an)，以提高電力(li)系(xi)統的(de)靈活性(xing)，以說明如何結合(he)(he)創(chuang)新，從(cong)而在針對(dui)間(jian)歇性(xing)可再生(sheng)能源集成的(de)定制方法中(zhong)產生(sheng)效果(guo)。