新能源发展引领欧洲电力巨变

英国

据彭博新能源财经《新能源展望》预测，基于迅速下降的新能源发电成本，英国能源系统中新能源的占比将持续增加。到2026年，英国新能源占比将超过整个能源系统占比的一半以上，到2040年，该国新能源发电量将超过63%。其中，低成本的风电、光伏发电资源将在2030年占比达到40%，到2040年达到50%，新能源将逐步满足英国的电力需求。

2017年，风电和光伏发电仅满足该国25%的电力需求。到2040年，这些可再生资源将满足超过49%的电力需求，同时，根据增加的频率，风电和太阳能将逐渐满足所有电力需求。到2030年，该国的弃风弃光率仅为1%，但到了2040年，当750小时满负荷输出满足电力需求，弃风弃光率将提升至3%(该数据不包括电网或其他限制，并且有可能会达到更高的数值)这一情况将成就储能技术的爆发，这也将更好地满足灵活性的需求，比如电动汽车充换电以及工业生产 过程，将更好地利用有可能被弃掉的可再生能源。同时，电网互联工程将发挥更大的作用，来支持电力电能的输出。

基于风电和光伏发电所具有的波动性，其他柔性资源也需要加大或减少出力，来达到电力供需的瞬时平衡。根据模型测算，2017年英国电力系统波动率中上升最大幅度达到10吉瓦/小时，下降最大波动率达到11吉瓦/小时，这要求该国1/3的气电机组启动或关停1小时来平抑波动。

到了2040年，这样的波动将达到上升幅度21吉瓦以及下降幅度25吉瓦，这就要求该国20%-25%的发电机组全部关停或启动1小时。这将助力储能、需求响应、气电等具备快速启停性资源迅猛发展，来满足瞬时快速上升的电力需求。有可能会出现的需求极值将会对该国电力系统造成压力，并使传统的发电机组效率更低，需求响应和储能技术有助于减轻这些影响。

最快在2030年，风电和光伏发电将满足以周为计算周期内的每一天的电力需求，这也意味着类似于核能等“基荷电源”将没有发电空间，新能源将满足全天至数周的电力需求。基于英国风电资源特性，最高风电和光伏发电输出集中在冬季，同时，夏季的电力需求较低，这意味着全年内，风电和太阳能发电的份额保持相对稳定。到2040年，当风电和太阳能发电输出达到最大，可以满足该国所有的电力需求，但当某些时刻新能源不能满足以小时为记的电力需求，就需要储能技术来辅助电力供应。随着时间的递进，多变的可再生能源逐渐接近于满足全年的用电需求。但从最高电力输出月可以满足近70%的电力需求来看，仍需要其他类型的资源来助力可再生能源达到满足全部电力需求的目标。

由于英国可能出现的长时间多云天气，有很长时间可能出现无风电和太阳能发电出力的情况。这样的情况多发生在夏天，风电出力表现为最低。尽管如此，我们仍可期待到2040年，在无风/太阳能的天气下，新能源发电仍可满足80%/72%的电力需求。这也导致了到2040年后备电源的需求量和2017年保有量持平。届时，将由70吉瓦分布式电源(储能、需求响应及电网互联工程)来满足低风电及低太阳能发电出力时的峰值需求。

同时，在英国，后备电源的需求将越来越少，在无风及无太阳能期间后备电源的平均利用率将从2017年的50%下降至2040年的29%。这也将损害现有发电装机的经济性，主要包括循环气电机组。

电储能技术和灵活的需求响应可以很好地解决可再生能源带来的短期波动性问题，例如在一天内将能源从 一个小时转移到另一个小时;甚至在一周内将能源从一天转换到另一天。但电储能技术仍将无法完全承担后备电源的功能，当无风/太阳能持续数周甚至数月，电储能技术无法满足电力需求。要解决这个长期性电力缺口问题，仍需要分布式以及灵活资源来调节。目前，仅有抽水蓄能、电网互联以及气电机组在实现经济性的前提下满足长期电力缺口问题，其他技术比如大型水库储能，则仍需要在减少成本上持续推进。同时，储能技术可以满足短期内风电和太阳能发电对系统所提出的灵活性需求，尽管如此，目前季节间的储能技术仍十分有限。