2018年11月，國際能源署發布《電力系統轉型現狀2018—先進電廠的靈活性》，在此本訂閱號的小編對報告的執行摘要進行了翻譯，分享給大家，歡迎大家轉發擴散，更多內容請移至文末獲取報告下載地址。

執行摘要

電力系統正在快速轉型

電力系統在全世界范圍內正在加速轉型，推動這一轉變的主要有3個因素。首先是因為出現了資源豐富且低成本的風能和太陽能資源。其次是分布式能源的發展，包括屋頂光伏電站和智能運輸工具(例如電動車和智能應用設備等)。最后是數字化的普及，從發電到用戶貫穿整個發電系統，從而帶來了降低成本和提高性能的新機會。

這些變化正在推動電力系統最佳規劃和運行方式的結構性轉型。它們還具有確保能源安全，特別是電力供應安全的系統性含義。因此它們要求電力部門的政策制定者和相關管理者采用協調一致的積極應對措施，具體體現在電力系統改造上。電力系統改造的任務是創造適當的機會、市場和監管環境以應對變化的影響，同時實現電力系統運行和規劃實踐的升級。電力系統改造有利于加速投資、創新和使用智能、高效、靈活和環保的技術。電力系統改造是保證現代電力系統安全的關鍵。

電力系統靈活性已經成為全球優先發展事項

加強電力系統靈活性通常是電力系統改造的重要項目。本報告將電力系統靈活性定義為電力系統的相關特性，這些特性有助于對供需雙方的可變性和不確定性進行可靠和成本效益管理。在許多情況下，電力系統的靈活性是政策制定者和系統規劃人員需要考慮的一個日益重要的話題，這是由日常運營中間歇性可再生能源(VRE)的整合以及高影響事件的強度和頻率不斷增加所驅動的。缺乏系統靈活性會降低電力系統的靈活性，或由于可變可再生能源的減少導致大量清潔電力的損失。

我們把關注點放在時間尺度上(從瞬間到幾年)持續平衡供需，在這些時間尺度上考慮靈活性是有用的。為了幫助理解不同的靈活性需求以及滿足這些需求的不同機制，本報告根據時間尺度對靈活性需求進行分組，從短期(亞秒到小時)到中期(小時到天)和長期(天到年)(Table ES.1).

重要的是，電力系統的設計已經可以實現靈活性帶來的可變性和不確定性進行管理。在歷史上，這是特別需要的，以滿足多變的電力需求或一個大型發電機或輸電線的突發事件。隨著時間的推移，特別是隨著間歇性可再生能源份額的增加，對電力系統靈活性的要求可能會增加和改變。在現代電力系統中，電力系統的靈活性對于管理斷電和極端天氣事件、提高靈活性和其他重要目的也是非常重要的。為了提高現代電力系統的靈活性，可以進行許多不同的投資、業務和政策調整，靈活性可以使電力系統更清潔、更安全、更有彈性、更廉價。

表1.電力系統靈活性問題的時間尺度

關鍵點：系統靈活性解決了一系列從秒到年的跨越時間范圍的問題。

電廠在加強系統靈活性方面起著關鍵作用

基于大量的實際案例研究和數據，這份報告全面回顧了電廠如何提高電力系統靈活性的，提高電力安全的情況。它總結了參與清潔能源部長級會議(CEM)的先進電廠運營中靈活性情況的研究成果。清潔能源部長級會議的工作旨在建立政府和工業界的之間較強的契機和承諾，以實施使發電更加靈活的解決方案。本研究與業界相關人士緊密合作提出了解決方案，包括制造商、專家顧問、系統運營人員和電廠運營人員。

該報告展示了一些技術選擇，以及對現有電廠進行靈活性改造的成功案例。它為如何分析發電廠對整個系統靈活性的貢獻提供了指導。研究報告還提供了一些政策、市場和監管工具的例子，從而開拓發電廠的靈活性。研究結果表明，包括燃煤和天然氣發電機組在內的傳統發電廠能夠快速采取清潔能源技術，并加速電力系統轉型。根據具體的系統環境，可以采取一些低成本的措施，以可靠和符合成本效益的方式彌補風力和太陽能發電量波動的問題。

電廠在電力系統中的作用正在改變

從歷史經驗上看，基本負荷、中間負荷和峰值負荷電站通過提供適當的能源和容量混合，至少有助于滿足特定的電力要求。從技術角度來講，這些電廠的設計考慮了這些具體的操作條件。從經濟學的觀點來看，這些電廠的資金是按照一定的營業時數提供的。如今，隨著具有獨特成本結構和技術特征的新一代技術大規模進入電力市場，許多現有發電廠需要更加靈活地運行，在某種意義上還可以減少運行時間。

例如，為了解決中國部分地區間歇性可再生能源棄風(棄光、棄水)問題，國家能源局要求電力規劃設計總院(EPPEI)研究“十三五”期間提高的電力系統靈活性的方案。研究發現，近220吉瓦(GW)火力發電廠可以通過更換舊設備或者改進運營方式等方法提高靈活性并顯著降低可再生能源的棄風(棄光、棄水)問題。中國《電力發展“十三五”規劃》中要求對這220GW裝機容量的電廠中的部分或者全部進行改造。類似地，最近一項針對印度的研究顯示，一個以煤電為主的大型電力系統可以消納20%以上的風電和光伏發電量。降低煤電的最低發電水平可以顯著降低間歇性可再生能源的棄風(棄光、棄水)問題。通過其他運營方面的改變，印度電力系統運營能夠實現更多的靈活性，從而以更低的運營成本實現更大的可再生能能源利用。

多種多樣的戰略可以使現有的電廠更加靈活

這份報告討論了使現有電廠更加靈活的多種策略，包括如何在現有電廠的運營中，增加新的機組而提供附加的、適合電力系統的靈活性能力。這些策略包括：

現有電廠運營實踐變化。為了更靈活地操作發電廠，并不一定需要大量的新資本投資。某些電廠通常通過改變數據收集和實時監控方式來實現電廠運營實踐的改變，從而可以很好地提高現有電廠的潛在的靈活性。例如，更好的監測和控制設備可以允許電廠在維持穩定性的同時，更快地啟動和停止。

現有設備的靈活性改造投資。根據電廠技術，可以提供一系列的改造方式來改進發電廠的各種靈活性參數(例如，斜坡率、啟動時間、最低經濟或技術發電水平)。這份報告詳細介紹了各種發電技術的具體改造方式，包括煤炭、聯合循環燃氣輪機聯合發電、碳捕獲和儲存、核能、生物能和水力發電等。

新的靈活性發電方式。許多最先進的柔性電廠技術可以應用于電力系統;正如在本報告中所描述的幾種方式。良好的長期規劃實踐可以確保新的靈活的發電廠投資能夠經受住風險的考驗。

像丹麥、德國和意大利等國，以及最近的中國和印度等國，已實施了一些戰略來提高靈活性，特別是在燃煤和普遍使用的聯合循環燃氣輪機電廠中。例如，德國的火電廠為了達到更高的靈活性要求和大幅度提高其運行性能，40多年前建成的、最初設計為24小時運轉的發電廠已升級為每天啟動和停止兩次，同時還為該系統提供了一系列附加服務。

全國范圍延伸的選擇

電力系統的靈活性取決于可用的硬件和基礎設施(“什么”)、政策、監管和市場框架(“如何”)以及提供靈活性的實體(“誰”)的體制角色和責任。這三個方面必須協同工作才能提高系統的靈活性(圖ES.1)。

圖1 ES.1解開系統靈活性的相關系數

因此，不僅技術因素將決定系統的靈活性。例如，泰國電力系統包括從技術角度改變系統的靈活性，高壓輸電網和相當高的水電和聯合循環燃氣輪機發電份額。然而，從經濟角度來看，根據接受或付費電力購買協議和燃料供應協議運行可以看出許多發電機系統都是不靈活的。最近的一項分析發現，如果天然氣采購安排和電力采購合同在長期內變得更加靈活，那么，放寬取付合同可以合理地削減業務成本。

在系統層面，制定適當的靈活性策略以推行系統的各種靈活性措施，不僅需要考慮當前和未來的系統需要，同時要考慮現有的發電機組、市場情況、輸電網絡的狀況，以及創新靈活性解決方案的潛力。

提高整個系統的靈活性

加強全系統的靈活性可以減少發電廠提供額外靈活性的需要。例如，改善相鄰平衡區域之間的溝通和協調，可以消除對新電廠靈活性措施的需求。對于輸電網絡，控制和監測的創新方法——例如動態線路額定值和對高壓輸電線路和設備的針對性投資——可以減少因電網擁塞而產生的額外靈活性的需求。

解鎖現有電廠的靈活性

利用現有的發電資產可能具有成本效益，但可能需要對監管進行調整和采取某些經濟鼓勵措施。管制方法包括允許可再生能源參與儲備撥備、審查對現有發電廠的必須運行條件、加快調度和分派間隔以及某些基于績效的管制方法。在經濟激勵方面，需要制定政策審查缺乏靈活性的政策并獎勵具有靈活性的政策，可以鼓勵電廠管理層采用更靈活地運營。

激勵額外的電廠靈活性投資

管制的和基于市場的電力系統都可以確定具體的靈活性服務的價值，并確保對這些服務的公平補償，從而確保對額外發電廠靈活性措施的適當投資。在以市場為基礎的電力系統中，這可以通過改進能源定價辦法來實現，特別是在接近交貨時刻(當天市場)和供應不足的時候。實施設計良好的市場機制，準確地獎勵具有靈活性的系統價值的創建者，也可以激勵增加的靈活性。這些獎勵機制可能圍繞著增加產能或啟動時間等特定的服務開展，并且可以為系統所必需的發電廠提供額外的收入來源，但是由于利用率降低，這些發電廠無法維持常規業務的盈利能力。在受管制的情況下，發電廠的靈活性投資可以通過允許靈活性改造的成本以及為開發人員利用高度靈活的技術組件提供財政激勵來實現。

長期彈性規劃的政策方法

即使系統并未嚴重缺乏靈活性，適應未來靈活性需求的政策行動也將是有益的。準備該系統的措施包括電力系統技術靈活性的定期充分性評價，以便于建立電力系統靈活性清單，在長期規劃工作中考慮運營靈活性，并在長期規劃工作中要求使用最先進的決策方法。

先進電廠靈活性政策指南

所采用的策略和所制定的優先次序標準在很大程度上取決于當地電力系統的狀況;然而，可以確定一套通用的政策指導方針，從而確保足夠的系統靈活性和維護電力安全。政策制定者應該遵循下面的規則：

評估——委員會評估全系統的靈活性要求、機會和挑戰，包括發電廠靈活性的作用，并定期更新這些評估，以告知近期和長期的決策和規劃過程。

參與——與相關團體進行合作從而加強技術、政策和制度能力，以增強電力系統和發電廠的靈活性，并與國際社會合作來分享最佳做法。

加強——通過在系統層面上適應一系列的市場、監管和操作最佳方案，增強可用電力系統靈活性的使用。

開拓——更新管理電力系統運行的法規、政策和實踐，以開拓潛在的靈活性。這些選擇包括與獨立電力生產商簽訂更靈活的電力購買協議，以及與熱電廠簽訂燃料供應合同。

激勵——透過改變政策、規劃及市場架構，為所有可為電力系統提供靈活性的人才提供公平及適當薪酬的機會。

路線——加強規劃程序以細化系統靈活性需求的未來期望;確保考慮所有可能的靈活性選項，以減輕電力系統改造的長期成本和運行影響。

下一步工作

在清潔能源部長會議的報告中，國際能源署和《21世紀電力伙伴關系倡議》通過電力系統靈活性加強電力安全的工作將繼續進行。值得注意的是，清潔能源部長活動將在第9屆清潔能源部長會議上重新啟動，其范圍將擴大到電力系統靈活性活動，涵蓋未來12個月發電廠、電網、需求方資源和存儲方面的概念和經驗。這一重新啟動的行動將補充清潔能源部長21世紀可持續發展伙伴計劃的努力，該計劃將繼續推進最先進的解決方案，并為深入能力建設提供平臺，與所有相關的可持續發展伙伴計劃和互補倡議密切合作。這一重新啟動的運動將進一步加強清潔能源部長《21世紀電力伙伴關系倡議》的工作，該倡議將繼續推進最先進的解決方案，并為深入能力建設提供平臺，與所有相關的清潔能源部長活動和補充倡議密切合作。

在向各國政府提供的分析和建議中，國際能源署繼續優先考慮電力系統改造及其在加強能源安全方面的作用。

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