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国内智能电表坐在水壶前。
家用智能电表。 图片来源:Simon Turner/Alamy Stock Photo。
技术
2017年7月25日15:25

深入:智能灵活网格如何保存英国40亿英镑

西蒙埃文斯

西蒙埃文斯

07.25.17
西蒙埃文斯

西蒙埃文斯

25.07.2017 |下午3:25
技术 深入:智能灵活网格如何保存英国40亿英镑

智能,柔性的电网可以帮助英国切割碳更便宜,储蓄高达40亿英镑现在到2050年。

那是据研究伦敦碳信托和帝国学院,由商业,能源和产业战略(Beis)委托。必威体育在线注册它是政府背后的证据的一部分智能系统和灵活性计划,与of Gem的能量调节器联合发布。必威体育在线注册该计划旨在通过一系列技术和监管变化促进更智能的网格。

必威手机官网碳简短看着灵活的网格和Beis计划的潜在节省,以解锁它们。

灵活的网格

英国的电力系统正处于快速转型之中。就在一年多以前,行业贸易组织英国能源(Energy UK)的一项成员调查谈到了“必威体育在线注册革命“在该部门中,”电力部门如何运作的“完全范式转变”。

英国的电网近年来,中国又增加了数千个规模较小、主要是可再生能源的发电项目。以满足其法律约束力碳减排目标,英国将增加更多的风和太阳能电场电动车和电动家庭加热可以增加需求,特别是在高峰期间。

然而,风能和太阳能的输出量会随着天气的变化而变化,这使得批评人士认为,可再生能源电网将会承受昂贵的账单备份。本条例草案可能包括建设电厂,旨在不经常运行,在高峰期或风时提供电力。

风力或太阳能发电厂的成本也可能增加关掉当网格过于拥挤时,携带他们生产的所有能力,或者在需求已经被核植物的相对不灵活的输出覆盖时。

去年,国家基础设施委员会说聪明的力量革命,利用与其他国家的互连、灵活的需求和电力存储,可以将这些成本保持在最低水平,到2030年每年可能节省高达80亿英镑。

新的帝国学院伦敦报告看着这些希望更详细地节省,如果其组件或多或少昂贵,如果电力需求高于预期,则探索灵活电网的潜在好处。

报告说:

由于未来能源系统如何发展的不确定性以及预计的成本和不同的灵活性选项的预计成本和可用性,因此“量化这些益处非常复杂。必威体育在线注册然而,尽管有这些不确定性,需要在短期内进行关键的投资决策,这将对英国未来的能源系统产生持久的影响。“必威体育在线注册

从电力需求和技术成本的12种情况来看,该报告显示,从现在到2050年,与除了互连器和抽水蓄能之外没有增加灵活性的系统相比,一个灵活的电网将便宜170亿至400亿英镑今天可用

(请注意这些是贴现数据.这意味着未来的成本或储蓄被认为是今天的成本或储蓄。见下文,了解数据如何与国家基础设施委员会的比较方式。)

北极客它的计划“将改变英国家庭和企业的能源使用”。必威体育在线注册在对《卫报》,北北北部秘书Greg Clark秘书进一步节省成本,称:

“鉴于我们目前的尖端中的可能性,我们可能会搬到一个能源清洁和丰富的世界......只有我们只能捕获它[来自太阳和风的力量]那么我们就可以从能源到令人担忧必威体育在线注册成本为人,如果不是自由,那就非常便宜。“

如何拯救

那么,一个灵活的电网如何节省资金呢?关键的一点是,广为引用的成本节约估计是一个灵活的电网,相对于一个仍然满足英国碳目标的不灵活的电网。(那些认为英国可以通过频繁使用天然气而不是核能或可再生能源来省钱的人错过这些碳目标,或忽略排放的气候成本)。

在柔性电网中,电池供应和需求灵活性可能有助于降低峰值需求,因此较少的峰值发电厂 - 旨在在需求最高的时候运行几个小时 - 是。这也将降低运行这些植物所需的燃料成本和排放的碳成本。

同样,通过内部连接器进口电力将有助于满足峰值需求,而过剩的风能和太阳能输出可以出口。灵活的需求和电池也可以减轻电网的压力,避免增加昂贵的网络升级的需要。

这些节省的成本将被建设智能电网的成本所抵消,从增加电池,到安装能够提供灵活需求的智能电器和软件。下图显示了在最高(400亿英镑)和最低(170亿英镑)的情况下,灵活电网的净节省是如何相加的。

估计最小(左列)和最大(右列)的净节省从建立一个灵活的网格。范围取决于电力需求和建设(CAPEX)和运营(OPEX)电网灵活性的成本。DSR是需求侧响应。资料来源:伦敦帝国理工学院和碳信托:英国电力系统的灵活性分析。

实现这些节省所需的灵活电网的关键部分是水路哪个将英国网格链接到其他国家。除了现有的4千兆瓦(GW)的环节之外,新项目有大量的新项目管道,与Beis期待到2024年,发电能力将达到15GW。

帝国理工表示,这条管道“似乎是最佳选择,延误……将增加成本”。一些最近的新闻举报建议布雷克特正在创造不确定性,可能导致计划延误,包括英国和冰岛之间的联系 - 尽管其他人仍然存在自信未来的。

下一个难题是需求侧响应(DSR),例如,通过开关电器或电动汽车充电器来帮助电网平衡供需。帝国理工表示,就成本和潜力而言,这是最不确定的灵活性选择,并指出最大限度之间存在巨大差距理论能力以及采用的现实范围。

目前,DSR仅限于大型商业或工业用户,如超市。在未来,房屋可以通过使用的时间关税来参加,提供可用于低峰电力的可变价格,但只有在历史目前在全国范围内推出智能米。

最终的灵活性选项是电池,费用迅速下降。如果DSR证明比预期更昂贵,那么帝国表示,如果要实现灵活性的好处,则需要介入存储。它在2020年之前看到了2-3GW电池的需要,到2050年的储存。这些范围可以与3GW的新储存Beis进行比较预计到2030年。

在方程的储蓄方面,帝国看到更柔韧的网格需要较少的峰值植物。这些峰值器将是开放的循环燃气轮机(OCGT),类似于喷射发动机或往复式(活塞)发动机。

下图显示了柔性电网在2050年如何避免最多29GW的达峰厂,如果DSR和储存相对便宜,可以在建筑和运行的燃气电站方面带来大量节省。

类似地,柔性电网避免了2050年高达9GW的柔性低碳发电需求,帝国能源将其建模为带有碳捕获和储存(CCS)的天然气。

在一系列成本和需求水平的柔性电网场景(S1:S12)中,减少对柔性低碳发电(紫色条)和峰值电厂(深蓝色条)的需求。资料来源:帝国理工学院和碳信托:英国电力系统灵活性分析。

值得注意的是,帝国在2050年期间看到了燃气能力的持续作用,因为它能够灵活地平衡需求和可变可再生能源的产量。煤气能力可能落后于2050以28GW至16GW。然而,由于碳预算收紧,产量可能会更陡峭地急剧下降到2050年的第十个当前水平。

最不遗憾

建设灵活电网所能节省的能源在很大程度上取决于电力需求的水平,而电力需求又取决于电动汽车、能源效率措施和电加热的普及。必威体育在线注册也有固有的不确定性在未来的燃料和技术成本,建模变化的能源系统带来了它自己的问题。必威体育在线注册

帝国报告试图在其12种情景范围内解决这一方案,并通过使用“最差最差遗憾”方法。这“找到了最安全的路径,避免了最糟糕的结果”。在顶级,该分析表明,灵活的网格总是比不灵活的网格便宜。

除此之外,该报告支持构建灵活性的组合方法。例如,这避免了限制未来的选择,或将电网锁定在依赖于单一技术的路径上,而这些技术最终会比替代技术成本更高。它说:

“平衡的”部署途径,通过2020年的DSR,储存和灵活的CCGT [大型气体厂]部署,以及当前互联网管道的部署是最有效的方法,以避免最坏的遗憾结果。平衡部署策略避免了最大遗憾的情景,当一个技术受到青睐时可能出现,并且事实证明是错误的选择。“

Imperials还将其研究结果与其他研究结果进行了比较,再次表明灵活性始终能够节省开支。该公司表示,其170亿至400亿英镑的预算来自于对部署的“保守估计”。如果更多的风能、太阳能或核能建成比预期的,灵活性的相对节省会增加。

帝国理工表示,到2030年,未来30年的累计净节约总额将达到14亿至24亿英镑。这低于英国国家基础设施委员会(NIC)估计的29亿至81亿英镑,也低于2015年气候变化委员会(CCC)估计的33亿至38亿英镑。报告

这些差异的主要原因是NIC和CCC数据仅用于储蓄,而Imperial是节省的,净建设灵活性的成本。

NIC范围的顶部 - 该引用了2030年节省80亿英镑——这是基于50克二氧化碳每千瓦时(gCO2/kWh)的更严格的碳排放目标,而帝国能源和CCC只使用100克/千瓦时的目标。碳目标越严格,灵活性带来的好处就越大。

这些比较不能消除关于采取最佳路径的不确定性,但它们确实表明,灵活性带来的预期节省对于一系列假设来说是稳健的,而且随着碳预算的收紧,可能会增加。

灵活性战略

BEIS和能源监管机构英国能源监管必威体育在线注册局(Ofgem)已经同意建设一个灵活的电网。在他们的新地方智能系统和灵活性计划,两者列出了他们打算采取的29个行动列表,以便解锁节省的灵活性优惠。

例子包括修改立法,以便电池是电力市场的公认部分,并改变规则,以便他们不必支付征收在他们存储的动力上,以及他们向电网供电的电源。

其他提案将看到DSR聚合器,他使用软件将需求灵活性组合在商店,房屋或工厂中的数百或数千家设备,允许参加平衡市场,其中国家电网支付匹配电网供需帮助。

政府还在考虑使用规定确保设备智能,并且能够提供灵活的需求,例如,当电源最便宜时,通过在一夜之间开启。

欧盟已经开发了标准对于智能家电。但是,制造商没有义务制作智能商品,BEIS提案可以允许英国部长迫使此事。

政府还重新一个已经宣布电池储能研究的“法拉第挑战”,四年价值2.46亿英镑。竞争,建议该计划将包括建立一个英国电池研究机构。

最热烈接收到战略提案和电池投资,特别是在媒体,还有公开陈述来自能源行必威体育在线注册业的参与者。然而,碳简报在幕后发现,人们对单独的、更具体的、直接的变必威手机官网化感到担忧,这些变化可能会抵消灵活性战略的目标。

咨询公司极光能源研究(Aurora Energy Research)的项目经理菲利克斯•周-坎比茨(Felix Chow-Kambitsch)博士表示:“让电池进入市场的激励措施正在被取消,而没有及时被新的激励措施取代。”必威体育在线注册“(政府的战略)听起来很有希望,但这种转变可能很困难。”

“人们仍将继续基于市场的进展情况来投资......投资者正在为这些机会争吵,”Chow-Kambitsch说,但这种热情“可能被误导,可能会建立错误的灵活性,”随着投资者试图第二次- 在细节拟订之前,我们未来的市场结构。

KiWi Power公共事务主管兼英国项目经理乔纳森•安利(Jonathan Ainley)指出了一个问题咨询,他说,这将惩罚存储和DSR在能力市场

Ainley告诉碳简介:必威手机官网

“政府的智能系统和灵活性计划所概述的步骤是动态、响应性电力系统未来愿景的重要组成部分。然而,它必须专注于纠正目前的市场不平衡,这种不平衡阻碍了有效的需求响应和电池存储技术的最大部署。例如,政府和国家电网必须共同努力,在中短期内继续鼓励电池存储项目,放弃限制电池存储容量市场支付的提议,并继续通过辅助[平衡]采购电池。服务市场.如果目前的行动课程没有纠正,政府的智能能源视觉风险无法实现。“必威体育在线注册

另一个问题是一个长期计划的,但对生成器支付访问网格的方式有争议的变化。这是预期的对小型发电厂,即嵌入式发电,不利,但也将打击电池。奈杰尔·康沃尔,咨询公司康沃尔能源董事长,必威体育在线注册写道电池存储将看到“巨大的收入损失[西文]”作为改变的结果。他写道:

“当政策制定者表示他们致力于去除新的商业模式和分散市场的障碍,该决定扣除了现任者的立场。”

康沃尔能源的监管分析师汤姆安德鲁斯讲述了这一举动的碳简介和北美山脉灵活性战略:“它们有点必威体育在线注册朝着相反的方向移动。”必威手机官网安德鲁斯补充说,Beis战略中的许多“行动”已经发生。

结论

英国需要接近零碳电源以满足其气候目标。该供应需要很大程度上来自可变风和太阳能加上不灵活的核生物的混合物,具有柔性备用气体的有限作用。

一个使用电池、DSR和互连器的柔性电网,将能够以比替代能源更低的成本提供零碳供应,到2050年可节省400亿英镑的净成本。

新的BEIS灵活性战略希望解锁这些储蓄,但担心其他变化可以通过劝阻对DSR和储存的投资来抵消这种目标。同时,Brexit可以在交付互联机的交付中产生不确定性。

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