德国和欧洲电力系统充裕度评估及对中国的经验和借鉴意义-中德能源与能效合作-2022.4-50页_1mb

德国和欧洲电力系统充裕度评估及对中国的经验和借鉴意义总结

核心内容

本报告由德国国际合作机构（GIZ）和德国能源署（DENA）联合发布，旨在分析德国和欧洲电力系统充裕度评估方法，并探讨其对中国能源转型的借鉴意义。报告主要围绕德国的容量充裕度评估方法、电网发展计划（NEP）中的相关方法、欧洲输电系统运营商网络（ENTSO-E）的资源充裕度评估方法，以及这些方法在应对可再生能源发展、气候政策目标和电力系统可靠性方面的演变和应用。

主要观点

1. 容量充裕度评估方法的演变

• 输电系统运营商：采用基于概率的国家电力平衡方法，考虑天气和发电机组停运等不确定性因素，但未考虑跨境电力交易。
• ENTSO-E：采用概率方法，考虑可再生能源发电、强迫停机和天气条件，进行跨区域的充裕度评估，通过蒙特卡洛模拟分析系统在不同气候条件下的表现。
• 联邦经济与能源部（BMWi）：基于ENTSO-E的方法，开发了VS分析模型，用于评估欧洲电力系统是否能有效维持供电安全，并考虑了跨境电力交易和市场条件。
• 联邦网络管理局（BNetzA）：自2021年起负责供电安全监测，采用概率性跨境方法，结合电网和系统充裕度评估，引入可靠性标准（如每年277小时的负荷期望损失），并逐步调整以反映最新政策目标。

2. 电力系统充裕度的定量指标

• 负荷期望损失（LoLE）：表示每年因发电不足而无法满足负荷的小时数。
• 电力不足概率（LoLP）：表示在特定时间段内负荷超过可用发电量的概率，通常以百分比表示。
• 电量不足期望值（EENS）：表示因发电不足而无法满足的年度负荷，以吉瓦时为单位。
• 系统平均停电持续时间指标（SAIDI）：衡量电网故障导致的平均停电时间。
• 电力输入对供电安全的贡献：评估跨境电力输入对维持供电安全的作用。

3. 不同电源的定量值及其他假设

• 可再生能源：如风能和太阳能，其发电量基于历史数据和天气模拟，未分配具体容量值。
• 传统电厂：假设在年度峰值负荷时发生计划外停机，供电安全水平为95%。
• 生物质和沼气发电厂：仅考虑至少99%可用的容量。
• 储能和灵活性措施：如抽水蓄能、需求侧管理等，被纳入模型中，以提升系统可靠性。

4. 电网和系统充裕度的定量方法

• 电网发展计划（NEP）：基于三种情景（一切照旧、雄心、快速发展），制定中短期电网增强计划，不直接评估供电安全，但确保电网不会阻碍可再生能源发展和气候目标。
• 电网备用（Netzreserve）：用于缓解电网阻塞，目前主要指燃气和燃煤电厂，允许提前一天或几天调度。
• 容量备用（Kapazitätsreserve）：在市场出现容量短缺时，可在数小时内激活，目前主要由燃气电厂构成。
• 安全备用（Sicherheitsbereitschaft）：可在几天内重新激活的已退役燃煤电厂，主要用于应对极端情况。

5. 容量充裕度评估的未来变化

• 随着德国逐步淘汰煤电和核电，容量充裕度评估将更加依赖跨境电力交易和储能技术。
• 预计到2030年，德国的容量备用将从目前的2吉瓦增加至30吉瓦，以应对更高的可再生能源比例和更复杂的供需平衡。
• 电网充裕度的重要性将随着可再生能源的扩张而上升，尤其是当其发电位置远离负荷中心时。
• 需要更协调的泛欧洲方法，以确保容量和电网规划的相互配合，避免因区域规划不足导致的误判。

关键信息

评估方法的演变

• 德国的评估方法从确定性方法向概率方法转变，考虑更多不确定性因素。
• 不同机构采用不同方法，但趋势一致，强调对可再生能源和电网灵活性的考虑。
• 电网发展计划（NEP）与容量充裕度评估相互关联，但责任划分明确，未来可能进一步整合。

容量备用的现状与前景

• 容量备用目前主要由燃气电厂构成，未使用过，但未来可能随着可再生能源比例上升而发生变化。
• 容量备用的规模取决于“合理最坏情况情景”，预计为2吉瓦，以应对极端情况。

电力市场与政策影响

• 电力市场设计对容量充裕度有重要影响，例如高煤价与固定价格的不匹配曾导致电力短缺。
• 德国政府通过提高电价、限制煤矿利润、推动新燃煤电厂建设等措施应对电力短缺。
• 德国的政策目标（如2030年减少65%的二氧化碳排放）对评估方法的演变具有重要影响。

对中国的借鉴意义

• 中国在能源转型过程中，也需要关注系统充裕度评估，特别是在高比例可再生能源背景下。
• 电力短缺事件表明，中国需要更加重视电力系统的可靠性和灵活性，尤其是在应对极端天气和市场波动时。
• 借鉴德国的经验，中国可以考虑引入概率性方法和跨境电力交易评估，以提升电力系统可靠性。
• 在应对可再生能源波动性时，应优先考虑成本效益高的灵活性措施，如需求侧管理、储能和电网优化。

重要结论

• 德国的电力系统在逐步淘汰传统能源的同时，依然保持高度可靠性。
• 容量和电网充裕度的评估方法正在向更全面、更具概率性的方向发展。
• 随着可再生能源比例上升，电网灵活性和跨境电力交易的重要性将日益凸显。
• 在政策制定中，应更加注重系统充裕度的评估，以确保电力供应的稳定性和经济性。

对中国的实际意义

• 中国应加强系统充裕度评估，特别是在应对高比例可再生能源和电力市场波动时。
• 需要将灵活性措施（如需求响应、储能）纳入评估体系，以提高系统的适应能力。
• 在能源转型过程中，应考虑泛欧洲的协同效应，避免因区域规划不足导致的误判。
• 电力系统规划应更加注重跨部门协调和市场机制，以确保能源安全和经济效率的平衡。