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2019年2月18日，国际可再生能源机构（IRENA）发布题为《可再生能源电力未来的创新前景：整合可变可再生能源的解决方案》（Innovation Landscape for A Renewable-powered Future: Solutions to Integrate Variable Renewables）的报告指出，通过使用创新的解决方案，提高可再生能源在电力系统所占的份额，可为全球能源转型的下一阶段铺平道路。

报告分析了可变可再生能源（Variable Renewable Energy，VRE）整合工作的创新前景，确定了30项关键创新和11项具体的创新解决方案，并为电力部门转型提供了一个8个步骤的具体计划。报告指出，可再生能源正在成为许多国家向安全，具有成本效益和环境可持续的能源供应过渡的首选方案。然而，尽管迄今取得了良好的进展，但能源转型的步伐仍需大幅提升。世界各地的决策者和系统运营商在不断寻求新的使能技术、商业模式、市场设计和系统运营措施，以便在这一不断变化的环境中充分利用VRE。

1 可再生能源整合的创新类型

IRENA研究了促进VRE整合的创新前景，从4个维度提出了30种创新类型（表1）：

                                                                                                        表1 可再生能源整合的30项创新

2 可再生能源整合的创新解决方案

报告确定了11项创新解决方案，展示了创新之间的协同作用如何能够实现VRE的成本效益加速，同时使能源生产、传输和消费更加灵活，并赋予新一代能源消费者权力。11项创新解决方案包括：

（1）通过先进的天气预报能力降低VRE发电的不确定性。该方案取决于所使用的方法和技术。加强对大数据与人工智能的使用和管理可以提高预测的准确性，从而提高系统的整体可靠性。

（2）灵活发电以适应可变性。重点是激励现有发电企业采取更灵活的行为，例如快速响应的抽水蓄能或快速提升的天然气发电，以及通过技术升级提高发电厂的灵活性。

（3）作为灵活性提供者的互连和区域市场。创建区域市场以捕获不同的VRE发电特性和负荷特性之间的协同作用与互补性。当不同的能源组合在广泛的地理区域内得到平衡时，系统将变得更加灵活，能够提高VRE的整合比例。

（4）利用超级电网匹配可再生能源的发电和远距离需求。重点是建设高压直流电网（超级电网），将可再生电力从可再生发电潜力高的地区输送到需求中心。构建这种电网的成本很高，必须根据电网所连接的两个系统的经济效益来衡量。

（5）大规模存储和新电网运营，推迟电网的后续投资。选择包括：使用电池或其他存储解决方案，将电能转换成另一种能量载体存储或传输，从而疏通拥堵的电网；在气象条件允许时，使用动态线路额定值操作网络，允许更多的VRE通过电网。

（6）整合为电网提供服务的分布式能源。分布式能源包括各种类型的资源和技术，这些资源和技术可能位于中低电压网络。该解决方案需要市场设计创新，以允许这些资源单独或通过整合器提供此类服务。

（7）需求侧管理。通过使用智能设备实现自动化流程，提高消费者对价格信号的响应能力。该解决方案通过增加对价格信号的需求响应来解决需求方面的灵活性。

（8）可再生能源小型电网为主电网提供服务。新兴的迷你电网解决方案既能独立运行，又能在接入主电网时提供电网灵活性。点对点电力解决方案正在迷你电网内部兴起，为消费者提供不需要零售商就可以交易电力的市场。区块链技术有潜力取代中间商，成为点对点交易的游戏规则改变者。

（9）利用分布式能源优化配电系统运行。该方案侧重于使用分布式能源优化电力潮流，以避免电网拥堵和降低电网维护需求。明智地使用连接的分布式能源可以增加灵活性，并在本地电网中容纳更高比例的VRE。

（10）公用事业规模的电池解决方案。该方案有助于从多角度整合VRE。第一，有助于应对VRE的变化，在发电过剩时储存能源，避免削减电力供应，在资源稀缺时向电网供电；第二，较为灵活且能快速响应，有助于在突然发生变化时维持系统平衡；第三，使用电池来减少电网拥堵也是一些输电系统运营商的新兴解决方案之一。

（11）Power-to-X解决方案^[1]。该方案能够解决可再生能源发电的短期变动性与季节性变动性，提供长期存储能源的选择，可大大提高电网的灵活性。

3 电力部门转型的具体计划

报告最后为电力部门转型提供了一个8个步骤的具体计划：

（1）制定有远见的政策框架，预测未来电力系统的需求。确保大规模整合VRE取得成本效益需要平衡当前和未来的需要。在以高水平的可再生能源部署和整合为目标时，政策制定者需要展望并围绕可再生能源部署成功的未来设计市场和系统。

（2）采用系统性的方法，把技术创新、市场设计创新、商业模式创新、运营创新有机结合起来。利用系统内的所有部门和组成部分以及所有参与者之间的协同作用，通过结合以上4个维度的创新来制定适合国家情况和需要的解决方案。通过实施这些创新，在整个电力行业创造灵活性，将降低整合VRE的成本，从而支持能源转型。不同解决方案之间也存在潜在的协同效应，这可能会降低投资成本。

（3）通过实践促进学习。不同参与者承担风险的能力各不相同，开放的创新方式有利于初创企业找出解决问题的方案。需要留出监管空间，允许进行不同程度的试验。

（4）考虑电力系统运营中角色和责任的转变。政府和企业需要更好地了解消费者和社区的新需求与期望及其采用创新方案的意愿，并相应地调整解决方案。此外，分销系统运营商必须调整目前的角色，转变商业模式，从单纯的网络规划者转变为系统运营商。需要与输电系统运营商加强合作，以提高新分布式能源的透明度。

（5）优先市场设计创新，以较低的成本培养灵活性。对能源转型进行适当的规划，可产生全面和具有成本效益的市场设计，而快速获胜方案的系统成本很高。

（6）通过部门耦合创造协同效应。在可再生能源供应和电力配送、加热和制冷等行业之间创造协同效应。电气化战略必须仔细规划和明智实施，与加速推广可再生能源的战略密切联系，并考虑到更广泛的社会变化。

（7）利用数字技术将智能创新转化为智能解决方案。数字创新（人工智能、物联网、区块链等）正开始以多种不同的方式对电力系统产生重大影响。技术已然存在，但是智能应用仍然有限。能源系统应该更多地利用数字创新带来的“智能”。需要在更广泛的环境中进行更多的试验和部署，支持数字解决方案。

（8）采用开放和合作的创新方法。创新需要吸引来自公私部门以及全球所有国家的不同行动者。能源部门与其他工业部门的相互作用可以为利用协同效应创造机会。

[1] “Power-to-X”是有前景的长期存储解决方案的代名词。这一全面的术语涵盖了所有将绿色电力转化为化学能源载体的过程——将其转化为汽车或化工原料的电力能源。