分布式发电在能源转型中发挥着越来越重要的作用。德国的目标是到2030年将可再生能源在净电力消费中的占比从2021年的45%提高到80%,因此,与配电网相连接的小规模可再生能源必须与陆上风电和海上风电等大规模能源一起,在在国家能源产出中贡献更大的份额。
到目前为止,德国的大部分分布式发电是由太阳能光伏设施构成的,包括屋顶设施和小规模地面安装设施。其他小规模技术包括生物质、生物气和小规模水力发电。到2021年,德国有200万套屋顶太阳能光伏设施,约占全国光伏总容量的15%。
尽管使用太阳能取代化石燃料发电,有助于减少碳排放,但太阳能发电的波动性给配电网带来了技术挑战,其中最突出的是网络设备的热过载、电压越限、反向馈电问题以及相位不平衡。波动的可再生能源馈入可能在系统层面上导致总体的发电充裕度和稳定性的问题,尤其是随着德国逐步淘汰更多能够提供稳定容量和辅助服务的传统发电技术。
为解决这些配电网问题并使分布式能源能够充分发挥取代系统中传统电厂的作用,灵活性措施是其中关键。对于配电网,灵活性指的是增加电力储存(主要是电池)和需求侧管理(DSM)的使用。
即便德中两国的监管制度不同,但德国也能为中国提供有用的经验教训。过去十年间,中国的分布式发电容量激增,到2021年,中国的分布式光伏发电容量已超过100吉瓦,其中工业设施占主导地位。工业用户是分散式灵活性的理想选择,因为他们比居民用户更加复杂,并且更可以接触到能源服务公司。
我们建议同时加速储能和需求侧管理的发展:当各地实现太阳能光伏的高渗透率时,网络设备的热限值越限、电压以及反向馈电等电网问题就可能给中国的配电网带来挑战。激活灵活性提供了应对这些挑战的机会。配电网运营商应该使用储电和需求侧管理来管理阻塞问题。这要求通过适当的报酬激励分布式灵活性。
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