深度-丹麦能源署-丹麦电力系统中灵活性的发展及其作用-2021.6-65页_1mb

丹麦电力系统中灵活性的发展及其作用总结

核心内容

丹麦电力系统在20年间实现了可变可再生能源（VRE）占比从12%增长到50%的显著转变，成为全球可变可再生能源整合的典范。这一成功得益于电力系统的灵活性发展，灵活性被视为一种工具，而非目标，用于应对可再生能源发电的波动性和不确定性，同时确保电力系统的可靠性和经济性。

主要观点

• 灵活性的重要性：随着可再生能源比例的上升，灵活性需求也显著增加，是实现高比例可再生能源整合的关键。
• 市场机制的作用：电力市场的开放和设计是灵活性发展的主要驱动力，通过价格信号激励市场参与者采取灵活的运营策略。
• 技术与制度的结合：灵活性的提升不仅依赖于技术措施（如热电解耦、电热锅炉、涡轮机旁通），还依赖于制度性安排（如市场机制、监管政策）。
• 跨区域合作：丹麦与北欧及欧洲其他国家的电网互联，增强了系统的灵活性，提供了更广泛的平衡资源。

关键信息

• 可再生能源比重：2020年，丹麦电力需求的50%来自可变可再生能源，且这一比例在2030年前有望达到100%。
• 灵活性措施：包括灵活热电厂、联网线路应用、预测与调度系统、部门耦合和需求侧灵活性。
• 市场设计：从三段式电价转向每小时电价，提升了市场对灵活性的激励。
• 负现货电价：2009年引入，促使热电联产厂和电热锅炉在低电价时段减少或停止发电，提升系统灵活性。
• 欧洲市场整合：2015年欧洲统一日前市场投入使用，提高了跨境交易效率和灵活性来源的多样性。
• 需求侧灵活性：随着可再生能源比例的提升，消费者和聚合商的参与成为灵活性发展的新焦点。

灵活性发展的阶段回顾

2000-2004年（VRE比重12-19%）

• 市场开放和电价改革是主要驱动力。
• 热电联产厂开始向更灵活的运营转变。
• 联网线路容量增加，促进区域间电力平衡。
• 关键措施：三段式电价转向每小时电价，提高市场对灵活性的激励。

2005-2009年（VRE比重18-20%）

• 热电联产厂成为关键灵活性来源。
• 引入负现货电价，推动电热锅炉和热泵的发展。
• 增加热电联产厂的爬坡速率和运行边界。
• 关键措施：电热锅炉和热泵的推广，热电解耦技术的应用。

2010-2015年（VRE比重22-44%）

• 热电联产厂进一步优化运行方式，提升灵活性。
• 联网线路容量大幅提升，促进跨境交易。
• 建立欧洲统一日前市场，增强系统间协调。
• 关键措施：完全涡轮机旁通、电热锅炉和热泵的广泛使用，市场耦合机制的完善。

2016-2020年（VRE比重44-50%）

• 焦点转向终端能源消费部门的耦合和需求侧灵活性。
• 风能首次被用于提供辅助服务。
• 需求侧灵活性措施（如智能负荷管理）得到发展。
• 关键措施：需求侧灵活性、预测与调度系统的优化、风能参与辅助服务。

2020年之后（VRE比重>50%）

• 灵活性需求进一步增加，需要更多创新措施。
• 部门耦合和电转X（PtX）成为新的灵活性来源。
• 电网与邻国的互联仍是重要手段。
• 关键措施：部门耦合、电转X、进一步市场机制优化。

灵活性解决方案的分类

• 灵活热电厂：包括热电联产厂、提高爬坡速率、减少最小稳定出力。
• 联网线路的应用：跨境电力交易、平衡区域扩大、隐式拍卖机制。
• 预测与调度系统：提高预测准确性，实现前瞻性平衡。
• 部门耦合：热电解耦、电热锅炉、热泵、蓄热技术。
• 需求侧灵活性：消费者参与市场、聚合商机制、零售市场改革。

市场机制与灵活性的关系

• 日前市场：每日拍卖，决定每小时电价，促进灵活调度。
• 日内市场：允许平衡责任方在交货前一小时进行交易，提高系统灵活性。
• 平衡市场：提供备用容量，保障系统稳定性。
• 负价格机制：促使电厂减少发电，推动需求侧灵活性发展。

结论

丹麦电力系统的发展经验表明，灵活性是实现高比例可再生能源整合的关键。通过市场开放、电价机制改革、技术改进和跨区域合作，丹麦成功实现了电力系统的高可靠性与经济性。未来，随着可再生能源比重进一步上升，灵活性措施将继续演变，涵盖更多创新技术和消费者参与。这些经验对其他国家的能源转型具有重要参考价值。