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德国电网“灵活”奥秘
发表时间:2015/8/11点击数:3764投稿邮箱:yaoguisheng@chinapower.com.cn
    
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可再生能源在中国能否实现高比例发展一直是行业讨论的热门话题。参考德国的电网管理经验,近日,国际环保组织绿色和平制定并发布了《江苏有可能:高比例可再生能源并网路线图》报告,认为德国在应对高比例的可再生能源接入,尤其是电网管理方面的经验,非常值得江苏借鉴。

  自从1990年开始执行固定上网电价,尤其是改革出台《可再生能源法案》后,德国的可再生能源市场不断增长。

  其可再生能源市场的发展历程,尤其是风能和太阳能光伏,是一个成功的典范。这一成功取决于一系列的因素,包括一个长期、可预期的上网补贴电价法令、可再生能源电网接入强制政策、可再生能源优先接入政策以及光伏电站建设管理标准等等。

  电网扩张的步骤

  仅仅十年以前,火电厂和水电厂发电还仍然占据着德国电力供应的主导地位。但到2014年底,德国可再生能源就已占到发电总规模的30%,总装机容量达到88吉瓦,超过全国峰值负荷。这样灵活并且分布式的可再生能源发电系统需要一种完全不同的电网管理模式。

  德国现有四个输电系统运营商管理全德国的电网。每年,这四家运营商都会制定一个联合情景框架。

  这个框架会呈现未来十年发电及电力消费可能出现的发展情况。该情况用于制定电网发展计划和离岸电网发展计划,同时归纳了需要采取的电网优化、扩展和完善措施。

  为了避免负面环境和社会影响,德国在电网扩张规划的早期阶段会考虑到潜在的风险。因此,联邦电网管理局会颁布一个环境报告,列出所有可能产生的环境影响。

  德国电网扩张分为五个步骤:情景框架,概述发电结构组合和需求发展过程;电网发展规划和环境评估,未来电网扩张在地域上和容量上的需求;联邦需求规划,将电网综合计划分解到具体的建设项目中,电网发展计划和环境报告构建了联邦需求计划法案的基础,并提供法案规定的电力项目满足能源供给需求的必要性和优先性。

  还有联邦部门规划,综述所有的跨国电网项目情况,在联邦需求计划法案下制定的跨州或跨国境的项目需要经过联邦部门规划程序,由联邦电网管理局决定最适合铺设新电缆的廊道位置;规划审批,在第四步中确定的廊道是规划审批程序启动的基础。输电系统运营商在确定每个廊道的过程中必须提供多个备选线路选择。经过对这些候选线路环境兼容性的公开讨论和评估,最终对社会和环境影响最小的路线会得到规划审批确认。

  交易市场下的可再生能源整合

  德国有一个复杂的电力交易市场,不仅在德国境内,还与其他欧洲国家交换电力。由于可再生能源电力有电网优先接入权,电力需求和可再生能源电力之间的剩余差值由市场内非可再生能源电力进行补充。

  一些发电容量通过场外合同(即直接买卖双方签订合同,不通过官方市场交易)以消费者的名义提前购买,其中包括国际电力销售。剩下的电力在欧洲几个现货市场出售。

  现货市场的电力中大部分在日前市场中出售。该市场根据第二天的电力需求和可再生能源发电量每小时的预测进行电力交易。预测与实际电力需求的差距由当日市场每隔15分钟进行交易补充。

  在德国,电力在单一价格区交易,因此该市场忽略了地区间电力差异和电网限制。这就给输电系统运营商提出了一个问题,即谁来保障电网不出现拥堵或者其他安全威胁(如电压波动和因单一线路故障出现的稳定性问题,也称作n—1故障)。

  为了解决这一问题,输电系统运营商们在市场的授权下接管电厂的电力调度,如果出现拥堵或者其他稳定性问题,他们可以使用“再调度手段”来缓解电网的状况。

  按照近似优先的顺序,运营商再调度时可以采取以下手段:第一种手段,可以更改电网的拓扑,例如改变控制线路与电网连接的闸机;如果还不足以解决问题,可以干预传统电厂部署,同时指导一些电厂增加或减少其发电功率;最后一种手段,可以舍弃可再生能源(如风电场)产生的电力(如降低有功功率的输出)。

  被强制削减发电容量的可再生能源发电业主可以得到一定的收入补偿。2013年,德国舍弃了555吉瓦·时的可再生能源,相当于2013年可再生能源发电总量的0.44%有资格获得补贴。其中,87%弃风来自风电场,主要源自风电容量集中地德国北部和负荷电量较大的南部地区之间的电网限制。

  德国电网改革进行时

  根据德国政策规定,德国电网有义务根据优先配送原则接入风电和太阳能光伏。因此,德国的可再生能源项目可以根据当地条件预测其年发电量,而不用担心被电网“抛弃”。长期的可预测性也能够更好地帮助到工程师和技术人员,他们基于稳定的数据进一步升级技术和提高性能。

  德国的电网改革仍在进行中,德国利益相关方正在讨论如何制定未来政策以改善可再生能源并网效果,以及为自由电力市场设计新市场方案。

  负责制定德国能源政策的德国联邦经济和能源部,目前正在组织利益相关方进行讨论,并于2014年10月发布名为《德国能源转型中的电力市场》的绿皮书。到2015年3月,500位公民和210个组织或企业抓住机遇就未来电力市场的议题提出意见。710个政党中的593个政党提交了意见并同意公示在联邦经济和能源部的网站上。继发布规定具体措施的白皮书后,从2015年6月初开始陆续进行咨询工作。白皮书征求公众意见时间将截止到2015年9月,之后会开展必要的立法程序。与此同时,联邦经济和技术部正在与德国邻近国家和欧盟委员会举行会谈,为欧盟能源市场框架内部降低成本提供解决方案。


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