南澳大利亚与丹麦:可再生能源整合领域的顶尖双雄

能源区块链与双碳战略研究   2024-09-23 09:40:40

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国际能源署( IEA)在其最新评估报告中指出,在全球50个电力系统可变可再生能源(VRE)整合中,南澳大利亚成为全球太阳能和风能占比最高的电网之一。

在国际能源署(IEA)的最新评估中,南澳大利亚处于全球可再生能源整合的领先行列,达到第五阶段的高级水平(第六阶段为最高评级),其太阳能和风能的平均发电占比在一年中大部分时间都高于化石燃料,有时甚至能够满足100%以上的当地能源需求。

国际能源署(IEA)报告指出,2023年南澳大利亚“首次”达到其评级中的第五阶段,2023年上半年,可变可再生能源发电量至少占总发电量的70%。

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尽管这一成就极为令人自豪——在国际能源署分析的50个电力系统中,有25个仅处于第一或第二阶段,约占全球电力生产的60%—南澳大利亚因此站在了可再生能源整合的前沿,必须迅速进行重大变革以确保其转型过程顺利进行。

报告指出:“越来越多的电力系统正在突破可变可再生能源整合边界,可变可再生能源系统得到有效管理。”

但这些“前沿系统”面临着稳定性和灵活性方面的复杂挑战,国际能源署表示,这需要对电力系统运营、规划和融资方式进行转型。

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当然,南澳大利亚在实现其电网到净100%可再生能源转型的过程中面临诸多挑战。然而,正如报告所指出的,其中一些挑战尤为复杂。

报告称,“南澳大利亚与邻国的互联互通有限,因此太阳能光伏对净负荷的影响更为显著。”

“在可变可再生能源发电量过剩时段,通过一系列措施进行管理,包括向邻国输出电力、利用电池储能系统(BESS)储存、实施需求响应策略以及采取限电措施。”

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“太阳能光伏发电在日出和日落时产生的高峰电量主要通过以下方式进行调节:利用能够快速响应的燃气涡轮机、电池储能系统(BESS)以及从国家电力市场(NEM)其他地区的可用资源来实现平衡。”

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预计EnergyConnect项目——“国家级重要”新输电工程,将连接南澳大利亚、新南威尔士州和维多利亚州的可再生能源区——对于促进区域能源整合产生积极影响。

同时,澳大利亚的其他地区也不甘落后——国际能源署表示,澳大利亚作为一个整体,预计到2030年应将进入电力系统发展的第四阶段,届时将面临“关键运营挑战”,即电力供需中断后,如何迅速响应以确保电力系统的稳定运行。

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本周日,在新南威尔士州,上午11点前,在晴朗天气加上该州大部分地区的强劲风力,使得该州可再生能源的“潜在产能”——即在理想条件下可利用或储存的电量——达到了当地电力需求的99.8%。

然而,正如《可再生经济》编辑吉尔斯·帕金森( Giles Parkinson)所指出的,由于技术和经济因素的双重影响,目前新南威尔士州的电力系统还无法完全接纳高水平的可变可再生能源。国际能源署报告旨在解决这一问题。

报告指出,预计到2028年,全球多个国家的风力和太阳能发电量将占其年度总发电量的65%以上,达到前所未有的水平。

这一发展对于如何进一步完善电力系统提出了更高要求,以及在多个层面上可以采取哪些措施,以确保以经济且安全的方式整合更高水平的可变可再生能源。

报告同时提出警告,如果这些挑战未能解决,可能会对全球应对气候变化做出的努力造成破坏性影响。

报告指出“如果未能按照符合国家气候目标的路径实施整合措施,那么到2030年,全球将有高达2000太瓦时(TWh)的可变可再生能源发电产能面临风险,危及各国实现能源和气候承诺的目标。”

“由于技术和经济限电可能增加,以及项目连接的潜在延迟,这一潜在损失相当于2023年中国和美国可变可再生能源发电量的总和。”

“因此,如果未能及时实施整合措施,到2030年,太阳能光伏和风能在全球电力结构中的占比将只能达到30%,低于预期的35%。如果这部分缺口需要依赖化石燃料来弥补,那么电力部门的二氧化碳(CO2)排放量下降幅度可能会降低20%以上。”

然而,令人欣慰的是,澳大利亚并非孤军奋战——尽管它在某些方面处于领先地位。

国际能源署表示,成功将更高水平的太阳能和风能整合到电网中,关键在于采取相应措施以满足两个“关键需求”:强化电网基础设施,以及灵活性利用多样化资产。

国际能源署强调,电网拥堵是一个全球性问题,考虑到2010年至2023年全球对可再生能源的投资额已经接近翻倍,而电网投资自2015年以来,却始终维持在每年3000亿美元,直到2024年才增加到4000亿美元。

报告指出,“由于电网投资不足,截至2023年,至少有1500吉瓦的太阳能和风能项目已经进入后期阶段,正在等待并入电网。”

“此外,许多国家正面临电网拥堵问题,由于调度发电厂以解决即时问题成本较高,同时,未来解决电网拥堵仍需大量投资,仍需付出很大代价。”

“各国迫切需要加快电网扩张和升级,这不仅有助于整合可变可再生能源,还能带来其他益处,如改善电力接入和支持电力需求增长。”

报告进一步指出,正如澳大利亚所经历的那样,电网开发是一个长期的过程。因此,我们必须利用所有可用的、具有较短交付时间的解决方案,以更好整合太阳能和风能

国际能源署表示,为满足电力系统灵活性需求,大部分解决方案将依赖于目前在用的方法,例如电池储能和需求响应,同时在较小程度上通过限电来实现。

报告补充说,电网系统的灵活性不仅仅局限于传统发电机,它还涵盖了储能技术、新型电力终端用途和电网基础设施,所有这些要素在不同地区的需求都有所差异。

国际能源署强调,“报告提倡各国政府采取战略性措施、加强基础设施并推进监管体系改革,以确保大规模成功整合太阳能光伏和风能,进而实现全球能源转型目标。”

“确保数据的准确性、利益相关者的协同合作以及政府将整合性措施置于优先位置,对于应对这些挑战和实现可持续能源发展至关重要。”

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