未来能源研究所-扩大可能性：电网增强技术、分布式能源和微电网何时何地能支持未来的电网？（英）-2023.9-30页_1mb

报告总结：促进未来电网的替代解决方案

引言/目的

报告旨在分析为实现电网脱碳目标而探索的替代解决方案，并评估其可行性与局限性。重点调查了美国电力部门脱碳挑战背景下的三种技术：电网增强技术（GETs）、分布式能源资源（DERs）和微电网。

技术概述

技术类别 1：电网增强技术 (GETs)

• 目标： 通过部署硬件和软件提高现有电网线路的效率和可靠性，增加容量，减少拥堵。
• 主要类型：
  • 动态线路评级 (DLR)： 相比静态评级，使用实时环境数据动态调整输电线路承载能力，特别有助于风能整合和减轻拥堵。局限性包括安装成本、对传感器和天气预报的依赖以及局限性。
  • 柔性交流输电系统 (FACTS)： 使用先进设备（如STATCOM、SSSC、UPFC）进行动态电压和功率流控制，提高响应速度和稳定性，尤其适用于多变量可再生能源整合。面临高成本和电网模型适应性的问题。
  • 拓扑优化 (TO)： 利用人工智能软件，通过重新配置电网（如开合断路器）优化功率流向，减少拥堵。优点是成本低、速度快于手动重配置；现有设备兼容性强。存在着计算复杂性和开关操作频率限制的影响。
• 结论： GETs是低风险、低成本的选择，可在特定情况下补充新电网建设，尤其在高压线路负载重的区域。但其推广受经济激励不足、监管障碍和市场机制限制。

技术类别 2：分布式能源资源 (DERs)

• 目标： 通过在现场产生或存储电力，减少对集中式大型电网的需求。
• 主要类型：

  • 化石基于： 提供备用电力和可靠性，但不符合脱碳目标，只可能对新电网需求产生间接影响。

  • 零排放： 包括小型光伏、风能、水力和氢燃料电池，可降低成本和输电损失。缺点是部分技术（如太阳能、风能）的可变性，以及单位能源的高成本（相对于大型项目），需要解决端到端和并网可见性、电网管理的技术和监管障碍。小型项目在传输成本下也可能具有一定竞争力。

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酶合能源的分線

技术类别 3：微电网

• 目标： 作为一个独立的电力系统运行，提高当地服务区的可靠性和弹性。
• 组成： 通常由多种DER（尤其可再生能源和存储）组成，能够与主网连接或在连接断开时独立运行。
• 优势：
  • 在偏远地区、极端天气或后疫失稳
    地区，提供电力可靠性、弹性和独立运营能力。
  • 提高可再生能源整合效率，减少输电损失。
  • 可为社区（尤其是欠发达社区）提供自力更生的机会。
• 局限性： 依赖存储的持续运行成本较高，存在过大的物理空间占用问题；面
  受多方面限制： 依赖存储的持续运行成本较高，存在融资难、法律和监管障碍以及法规限制。存在规模较小的特点以及电网部署不够灵活的问题。

综合结论与挑战

• 目标： 可行性分析表明，电网增强技术、分布式能源资源和微电网在特定情形下可作为新电网建设的有效补充，但需克服市场、监管和融资障碍。
• 主要结论：
  • GETs 提供低风险、低成本容量提升，但阻碍其应用的经济激励不足。
  • DERs 能促进可再生能源整合、降低电力成本，但需解决技术集成、监管壁垒和网络安全问题。
  • 微电网 提高可靠性和弹性，尤其适用于偏远地区，但受限于高成本、融资难、法律复杂性等因素。
• 共同障碍： 这些技术的推广面临着分布式能再生**可能减少对主电网输电需求的贡献”以及降低脱碳成本的方式。
• 未来研究方向： 需进一步理解不同技术的应用边界、改进插
  沟式传输权、费率结构和政策激励的设计、克服市场机制障碍，并确保最大的经济和环境利益流向所需的社区。

关键思考方向

• 政策制定者、监管机构、电网运营商、技术开发者和投资者需要协调努力，评估并实施效率最高、成本最低的技术互补与替代方案。
• 通过落实激励措施（如 IIJA、IRA）和规范指导（如 FERC 订单 2023），促进技术采纳是关键。
• 尽管这些投资能缓解新形势下的需求，但它们只能在具体条件下替代新输电。