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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

國際可(ke)再生(sheng)能(neng)源署(shu)的(de)(de)綜合研究，即《可(ke)再生(sheng)能(neng)源電(dian)力的(de)(de)創新(xin)藍(lan)景》，包含迄(qi)今為(wei)止最全(quan)面的(de)(de)間歇性可(ke)再生(sheng)能(neng)源電(dian)網融和(he)創新(xin)分析。報告中(zhong)認為(wei)，我們(men)并(bing)(bing)非(fei)缺(que)乏創新(xin)—相反，我們(men)需要找到辦法，使(shi)最近的(de)(de)創新(xin)和(he)公開宣布變得具有意(yi)義(yi)。本(ben)報告的(de)(de)目的(de)(de)是使(shi)指(zhi)導成員(yuan)對于(yu)這個復雜的(de)(de)主題更(geng)易接觸，以助于(yu)其創新(xin)。它確(que)定了30種創新(xin)類(lei)型和(he)11種基于(yu)這些(xie)創新(xin)的(de)(de)實際解(jie)決方(fang)案。它還確(que)定并(bing)(bing)分析了200多個實際項(xiang)目和(he)應(ying)用。研究結果不(bu)是藍(lan)圖，而(er)是工(gong)具箱(xiang)，因為(wei)應(ying)用這些(xie)創新(xin)時必(bi)須考(kao)慮(lv)每個電(dian)力系統的(de)(de)現實。

3種創新趨勢

國際可(ke)再生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)署認為推(tui)動能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)轉型的(de)3大(da)趨勢：終端(duan)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)部門(men)的(de)數字化(hua)(hua)、分散化(hua)(hua)和電氣化(hua)(hua)。這些(xie)趨勢是由強大(da)的(de)經(jing)濟和社會效益推(tui)動的(de)。正如我們所知，它們一起可(ke)以改變能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)行業。

終端用戶部門的電氣化

上(shang)一節詳細討論(lun)了可再生能源電氣(qi)化是(shi)終端用戶(hu)部門(men)（運輸、建筑和(he)工業）脫碳(tan)化的基石。例(li)如，電動汽車(che)（EV）提供(gong)了新(xin)的靈(ling)活性來源，2019年初已有560萬輛電動乘用車(che)上(shang)路。在全球(qiu)約10億輛汽車(che)中，中國和(he)美國形成了最(zui)大的市場，兩國分(fen)別擁有260萬和(he)110萬輛電動汽車(che)。供(gong)暖的電氣(qi)化也在增長(chang)。預計截止2017年底，歐洲已安(an)裝超過1000萬臺熱泵。

在(zai)消費(fei)端連接的(de)分布(bu)式能源(yuan)（DERs）的(de)出(chu)現正在(zai)使電(dian)(dian)(dian)力(li)系統分散化。它們包(bao)括(kuo)屋(wu)頂太(tai)陽能光伏(fu)、微型風力(li)渦輪機(ji)、電(dian)(dian)(dian)表后端電(dian)(dian)(dian)池儲(chu)能系統、熱泵和(he)(he)插電(dian)(dian)(dian)式混合動(dong)力(li)汽車（PHEV）。值得注意的(de)是，目(mu)前(qian)占全球發(fa)電(dian)(dian)(dian)量約1%的(de)屋(wu)頂光伏(fu)發(fa)電(dian)(dian)(dian)正在(zai)加速增長。基(ji)于分布(bu)式能源(yuan)的(de)分散化是靈活性的(de)重要來(lai)源(yuan)，比如采用(yong)(yong)需求響應(ying)措(cuo)施(shi)。例如，非(fei)洲的(de)公司利用(yong)(yong)即用(yong)(yong)即付模式向肯尼亞和(he)(he)烏干達的(de)家(jia)(jia)(jia)庭提供太(tai)陽能家(jia)(jia)(jia)庭系統。移動(dong)支付系統用(yong)(yong)于收集付款。這些(xie)國(guo)家(jia)(jia)(jia)為60多萬戶家(jia)(jia)(jia)庭提供了電(dian)(dian)(dian)力(li)，使家(jia)(jia)(jia)庭能夠擁(yong)有照明(ming)、手機(ji)充電(dian)(dian)(dian)器(qi)以及電(dian)(dian)(dian)視和(he)(he)冰箱(xiang)等(deng)家(jia)(jia)(jia)用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)器(qi)。

電力部門的數字化

數字化是能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)轉型的關鍵“放大(da)器”，能(neng)(neng)夠管理大(da)量數據(ju)，并(bing)且對具有(you)許(xu)多(duo)小型發(fa)電機(ji)(ji)組的系統實現優化。增強的溝通(tong)、控制基于(yu)區塊(kuai)鏈技術的自(zi)動化智能(neng)(neng)合約(yue)允許(xu)分布式(shi)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)資源(yuan)(yuan)由"集合商(shang)"捆綁在(zai)一起。智能(neng)(neng)電表和(he)傳(chuan)感器的廣泛應(ying)用(yong)(yong)、物聯網（IoT）的應(ying)用(yong)(yong)以及通(tong)過人工智能(neng)(neng)對大(da)量數據(ju)進行(xing)管理，為(wei)系統提供(gong)新的服務(wu)創造(zao)了機(ji)(ji)會。

數字技(ji)術以多(duo)(duo)種方式支持電(dian)力部門的(de)轉型(xing)，包括：更好(hao)地監測資產及其業(ye)績；更精細的(de)操(cao)作(zuo)和(he)控制(zhi)更接近(jin)現(xian)實(shi)時間；實(shi)施新(xin)的(de)市(shi)場設計(ji)(ji)；以及新(xin)業(ye)務模式的(de)出現(xian)。據估計(ji)(ji)，全球已(yi)經安裝了(le)7億(yi)多(duo)(duo)臺智能(neng)電(dian)表，僅在中國就有(you)4億(yi)臺左右(you)。到(dao)2025年，全球預計(ji)(ji)將有(you)750億(yi)臺電(dian)器通過物聯網(wang)(wang)實(shi)現(xian)互聯互通，為消費者、制(zhi)造商和(he)公用事業(ye)提(ti)供商提(ti)供豐富的(de)信息。例如，2018年，德國電(dian)池解決方案公司Sonnen提(ti)供電(dian)網(wang)(wang)服務，并參與(yu)了(le)該國的(de)電(dian)力平衡市(shi)場。電(dian)網(wang)(wang)服務由3萬戶家(jia)庭聯網(wang)(wang)家(jia)庭儲能(neng)系統提(ti)供。

創新的4個維度

正如國際(ji)可(ke)再(zai)生能源署(shu)的(de)工作所(suo)證(zheng)實的(de)，沒有一(yi)(yi)個單(dan)一(yi)(yi)能改變(bian)游戲規則的(de)創(chuang)新(xin)(xin)。任(ren)何孤(gu)立的(de)創(chuang)新(xin)(xin)都不可(ke)能產(chan)生重大影響，而是需(xu)要伴(ban)隨(sui)著(zhu)電力所(suo)屬(shu)部(bu)門的(de)創(chuang)新(xin)(xin)。國際(ji)可(ke)再(zai)生能源署(shu)調查了大量創(chuang)新(xin)(xin)的(de)前景，這些創(chuang)新(xin)(xin)可(ke)促進將(jiang)高份額間歇(xie)性(xing)可(ke)再(zai)生能源融入到電力系(xi)統中，確(que)定(ding)并(bing)集合(he)了30項變(bian)革性(xing)創(chuang)新(xin)(xin)，包括(kuo)支(zhi)持技術、業務模型、市場設計和系(xi)統操作。

支持技術：電(dian)池儲能、需求端(duan)管理和數字技術正在改變電(dian)力行業，為(wei)釋放系統靈(ling)活(huo)性的新應用(yong)敞開大(da)門(men)。終端(duan)用(yong)戶部(bu)門(men)的電(dian)氣化正在成(cheng)為(wei)可再生能源的一(yi)個新市場(chang)，但如(ru)果以(yi)智(zhi)慧的方式應用(yong)，也可以(yi)提供其他靈(ling)活(huo)需求的方法（第4節進(jin)一(yi)步(bu)闡述(shu)）。

商業模式：創(chuang)(chuang)(chuang)新的(de)(de)(de)商業(ye)模(mo)式是(shi)使這(zhe)些(xie)技術(shu)創(chuang)(chuang)(chuang)造的(de)(de)(de)新價(jia)值(zhi)貨幣化的(de)(de)(de)關鍵(jian)。在消(xiao)費者方面，許多創(chuang)(chuang)(chuang)新的(de)(de)(de)商業(ye)模(mo)式正在出(chu)現(xian)，同時，創(chuang)(chuang)(chuang)新計劃允許在選擇有限(xian)的(de)(de)(de)地區（如離網或人(ren)口稠密地區）提供可再生電力(li)供應。

市場設計：使(shi)市場設計適應不(bu)斷變化的模式——轉(zhuan)向擁有(you)高間歇性可(ke)再生能(neng)源份額的低碳電(dian)力系統—對于(yu)實現價(jia)值創造和充(chong)足的收入(ru)流至關重要。

系統運營：隨著新(xin)技術和健全的市場設計到(dao)位，系統運行也需要(yao)創新(xin)，并且對更(geng)高份(fen)額的間歇性可再生能(neng)源(yuan)融入電網(wang)進行相應。其中包括適應不確(que)定性的創新(xin)以及(ji)系統集成分布(bu)式能(neng)源(yuan)（DER）的創新(xin)運營。

創新，以實現經濟高效的轉型

在(zai)(zai)過去(qu)十年(nian)中，創新使(shi)可再生能源(yuan)技(ji)術成(cheng)本(ben)大幅下降(jiang)(jiang)，太陽能光伏發電(dian)成(cheng)本(ben)在(zai)(zai)2009~2018年(nian)間(jian)下降(jiang)(jiang)了近(jin)75%，而陸(lu)上(shang)風(feng)電(dian)成(cheng)本(ben)也下降(jiang)(jiang)了近(jin)25%。因(yin)此，可再生能源(yuan)發電(dian)的業(ye)務案例(li)在(zai)(zai)目前(qian)非(fei)常強(qiang)勁。從現在(zai)(zai)起，重點應轉向降(jiang)(jiang)低這些(xie)技(ji)術的融入電(dian)網的成(cheng)本(ben)。

根據國際可再(zai)生能(neng)(neng)(neng)源署的分析，為了在(zai)(zai)2015~2050年(nian)實現深度脫碳的投(tou)資水平，應加強(qiang)電(dian)網基礎設施、儲能(neng)(neng)(neng)和靈活(huo)的傳統發電(dian)建設以實現間歇性(xing)可再(zai)生能(neng)(neng)(neng)源融入(ru)電(dian)網，該(gai)方面的投(tou)資規(gui)模與其他可再(zai)生能(neng)(neng)(neng)源發電(dian)技術(shu)所需的總投(tou)資規(gui)模相似。在(zai)(zai)與《巴黎協定》目標(biao)一致的情景(jing)中，假設只(zhi)完成有(you)限的靈活(huo)性(xing)，在(zai)(zai)2015年(nian)至2050年(nian)期間，這些投(tou)資或(huo)將高(gao)達18萬(wan)億美元。

這(zhe)一預測(ce)強調了(le)創新在提高電(dian)(dian)力系(xi)統靈活性(xing)方面的(de)重(zhong)要性(xing)。德國漢堡市給出了(le)創新可(ke)以降(jiang)低此類(lei)成(cheng)(cheng)本(ben)的(de)一個例子，在大規模采用(yong)電(dian)(dian)動(dong)汽(qi)車之(zhi)后，電(dian)(dian)網(wang)(wang)面臨瓶頸。在高需(xu)(xu)(xu)求期間(jian)（如(ru)同(tong)時為(wei)數(shu)千(qian)輛電(dian)(dian)動(dong)汽(qi)車充電(dian)(dian)）或緊急負(fu)載(zai)條件下（例如(ru)相鄰(lin)線(xian)(xian)路停(ting)止使用(yong)時）滿足所需(xu)(xu)(xu)負(fu)載(zai)，為(wei)需(xu)(xu)(xu)要加固約(yue)10000公里的(de)0.4千(qian)伏電(dian)(dian)纜(lan)線(xian)(xian)路。作(zuo)為(wei)替代方案，漢堡斯特羅姆內(nei)茨與西門子合作(zuo)，試圖(tu)通過使用(yong)數(shu)字技術測(ce)試智能解(jie)決(jue)方案，減少在同(tong)一地區(qu)電(dian)(dian)網(wang)(wang)上(shang)同(tong)時充電(dian)(dian)的(de)電(dian)(dian)動(dong)汽(qi)車數(shu)量。該解(jie)決(jue)方案的(de)成(cheng)(cheng)本(ben)估計為(wei)200萬歐元，僅為(wei)加固電(dian)(dian)網(wang)(wang)常(chang)規解(jie)決(jue)方案成(cheng)(cheng)本(ben)的(de)10%，其(qi)中包(bao)括(kuo)安裝30個控制單(dan)元和私人充電(dian)(dian)基礎設施負(fu)載(zai)監控設施。

此(ci)案例表明(ming)，具有實際影(ying)響的實際解決方(fang)(fang)案來自(zi)創(chuang)(chuang)(chuang)新的組合。正確的組合和最佳解決方(fang)(fang)案對(dui)于每(mei)個國家可(ke)能不(bu)同，但許多(duo)國家都有共同點。將(jiang)這4個維度的創(chuang)(chuang)(chuang)新相結合所(suo)產(chan)生(sheng)(sheng)的解決方(fang)(fang)案降低了電(dian)力系統(tong)成本。國際可(ke)再生(sheng)(sheng)能源(yuan)(yuan)署已詳(xiang)細闡(chan)述了11種解決方(fang)(fang)案，以(yi)提(ti)高電(dian)力系統(tong)的靈活性，以(yi)說明(ming)如何結合創(chuang)(chuang)(chuang)新，從(cong)而在針對(dui)間歇性可(ke)再生(sheng)(sheng)能源(yuan)(yuan)集成的定制方(fang)(fang)法中產(chan)生(sheng)(sheng)效果。