他山之石丨德国如何应对可再生能源弃电问题

　　德国如何应对可再生能源弃电

　　电网侧注重规划、留弃电裕度、降备用容量需求，构建灵活的电力市场

　　中国电力报 中电新闻网 记者 王俊

　　国网能源研究院日前发布的一份报告显示，随着可再生能源的迅速发展，德国也开始面临可再生能源弃电问题。德国的弃电程度如何，又是怎样解决问题的呢？

　　可再生能源弃电问题加剧

　　一些地区弃风率达8%

　　德国是全球范围内可再生能源开发和并网运行的典范。从2000年开始，德国可再生能源在电源结构中的占比逐步提高，给德国电网安全运行、电力市场运营带来了一系列技术和经济挑战。

　　根据欧盟法律，在保障电网安全前提下，德国可再生能源享有优先上网的权利。但是，有些时段为保障电网安全运行，并不是所有包括风电、光伏发电等具有优先上网等级的电源都能够全额接纳。因而当电网安全面临威胁时，可再生能源弃电是不可避免的。

　　可再生能源弃电受德国联邦网络局监管。德国联邦网络局公布的2015年电网监管报告显示，2014年德国可再生能源弃电率达到1.16%，创历史最高纪录，这一数值虽然仍处于低水平，但比2013年的0.44%已提高3倍，而2009年的数值仅为0.1%。与其他国家一致，德国的弃电主要是风电，其次是光伏发电、生物质发电等。

　　德国可再生能源弃电产生的主要原因是电源和负荷分布的不一致性。在德国，风电主要分布在人烟相对稀少的北部和东部地区，而德国电力负荷中心分布在人口较稠密的南部地区。据德国弗劳恩霍夫研究院披露，在德国北部地区，弃风问题愈演愈烈，一些地区的弃风率已高达8%。德国可再生能源弃电主要发生在配电网。2012年，德国可再生能源弃电98%发生在配电网，仅2%发生在输电网。各地弃电的程度有所差异，有可能被限制为所能够发电量的60%和30%，甚至100%完全弃电。

　　德国可再生能源法规定，可再生能源弃电将由配电网运营商和输电网运营商进行赔偿。2014年，德国可再生能源弃电所造成的损失达到了8270万欧元。对于可再生能源弃电的补偿，德国要求至少补偿弃电量的95%。

　　电网侧重点发力做好三方面工作

　　为应对可再生能源弃电问题，德国进行了多方面探索。其中，在电网侧，德国做了大量工作。

　　第一，优化电网规划、运行和建设，积极发挥电网消纳作用。在解决可再生能源发电与电力负荷分布不一致问题上，德国规定4家输电网运营商应当共同协商并承担德国电网未来10~20年的优化运行和网络扩建工作；电源和负荷分布差异较大，并且就地消纳较难的地区，需要扩建长距离输电线路；推动配电网的智能优化升级改造，以促进可再生能源就地消纳；推广应用最先进技术，保障可再生能源大规模接入时，不大幅增加电网投资。

　　第二，在规划中考虑了额外的弃电裕度，极大地降低了电网消纳可再生能源发电的成本。德国联邦经济事务和能源部发布的《适应德国能源转型的电力市场》白皮书和德国相关法律，规定可以在电力系统规划设计中留取3%的弃电量，即考虑可再生能源能够弃电3%，因为要求电网消纳“最后1千瓦时的电量”并不具有最好的经济性。在实施过程中，3%弃电比例，极大降低了电网消纳可再生能源的成本，使得电网能够在降低运行扩建成本与促进可再生能源消纳之间找到一个合适的平衡点。相关研究报告指出，3%弃电比例将降低配电网40%的扩展投资，未来能降低配电网运营相关成本15%左右。

　　第三，减少电网运行的备用容量需求，挖掘和发挥系统的灵活调节潜力。降低保证系统稳定运行所需的传统机组备用容量，寻找其他灵活性资源来源，发挥可再生能源和储能提供辅助服务的能力，已经成为德国能源电力行业人士讨论的重要议题。

　　德国电网监控和调度技术的进步，使得电网调度运行人员能够在更精细的时间尺度下安排发电计划，计算和配置系统备用，降低了电网运行的备用容量需求。同时，德国目前带基荷运行的常规电源比例还比较高，正考虑逐步退出核电机组。

　　根据德国能源研究机构Agora Energiewende的一份研究表明，弃电不仅是可再生能源出力超过需求造成的，系统灵活性资源缺失也已经成为阻碍德国可再生能源消纳的一个重要因素。这些灵活性资源包括储能和需求侧管理。德国政府公布的一项研究结果表明：加强工业、零售、商业和民用电的需求侧管理，充分利用电动汽车、热泵、电锅炉和氢能，将是德国电网灵活性资源的主要来源。

　　科学设计电力市场对可再生能源消纳意义重大

　　德国电力市场的成功表明，建立在德国以及全欧洲的灵活电力批发市场、零售市场，对于提升系统运行效率和可再生能源消纳非常重要。特别是，短期市场对于优化调整电源发电计划至关重要。德国的相关经验主要有：

　　确保电力市场自由的定价机制。电力市场中，电价在反映供电成本和实现资源配置方面起着决定性作用。在德国电力市场2.0中，继续保持自由定价机制，以加强价格信号对于市场主体的激励作用。

　　在欧洲统一电力市场的环境下发展电力市场。德国联邦经济事务和能源部发布的《适应德国能源转型的电力市场》白皮书中提到，德国将会继续在欧洲统一电力市场的环境下发展电力市场。欧洲互联电力市场在一定程度上能够抵消可再生能源电力供应的波动性，从而削减系统总费用，提高运行效率。电力市场互联环境下所产生的跨国电力交易也提高了供电的灵活性。

　　允许更多电力供应商进入平衡市场。德国允许并鼓励更多的电力供应商进入平衡市场并参与竞争，从而确保德国电能供应的可靠性和质优价廉。德国联邦网络局还计划启动程序来规定拍卖规则，从而确保任何新的、灵活可靠的供应商都能够参与平衡市场的竞争。

　　明确聚集灵活电力用户的规则。德国计划修订电网接入条例的相关规则，以确保中小型灵活电力用户可以参与二次调频。

　　评估最小发电量。德国联邦网络局还将定期对热电站最小技术出力进行评估，最大限度地减小火电机组最小技术出力，以增加火电机组的调峰能力，并每两年发布评估报告。第一份评估报告预计将会在今年3月31日发布。

赵雅君