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為應對氣候變化，包含中國和德國在內的全球越來越多國家都提出了碳中和目標，并向國際社會作出了減排承諾。我國提出2030年前實現碳達峰，2060年實現碳中和，德國在往年對其氣候目標作出修正，將此前的2050年實現氣候中和目標提早到了2045年，并相應對其階段性目標作出了修改，包含到2030年德國較1990年溫室氣體排放量減少65%、到2040年減少88%、到2045年實現溫室氣體排放中和、到2050年實現負排放。
（來源：微信公眾號“中國電力企業治理” 作者：尹玉霞）
德國在溫室氣體減排方面摸索了良多分歧的技術路徑。據統計，德國包養2020年通過發展可再生動力共減少了2.2包養網7億噸的溫室氣體排放，而2020年德國的溫室氣體總排放量為7.39億噸，是以鼎力發展可再生動力是實現德國氣候目標路徑的一個重中之重。這也是德國進步溫室氣體減排承諾后，立刻相應調整其可再生動力發展目標的緣由。2030年德國可再生動力占比從今朝的46%進步到80%，占一次動力的比例從今朝的20%進步到30%包養。本文聚焦電網，僅從可再生動力這一技術路包養網比較徑出發進行剖析。
德國若何保證高比例
可再甜心花園生動力電力系統的供應平安
增添投資，擴建電網
2019年，德國用于電網的投資高達106億歐元，此中約75億歐元用于配電系統建設，31億歐元用于輸電建設，這一投資額度分派契合德國以分布式為主的電力系統，因為絕年夜多數的可再生動力都是疏散式并接進配電網，是以德國對配電網的擴建、升包養級改革請求最高，相應的投資也更集中在配電系統建設。而四項立法構成了德國電網擴建協調化、加快化和通明化的基礎，即《動力經濟法》(EnWG)《加快電網擴建法》（NABEG）《聯邦需求規劃法》（BBPlG）和《電網擴建法》（EnLAG）。
電力系統服務為德國供電系統保駕護航
談到德國電力系統較高的平安性和經濟性，就不克包養留言板不及不強調德國的電力系統服務。電力系統服務是電網為適應可再生動力波動性和供需不服衡而采取的一攬子辦法工程。
2019包養網ppt年，德國輸電系統運營商的年度系統服務本錢為包養感情18.2億歐元，在這一本錢中，動力均衡服務的比重在逐年降落，這并不料味著服務減少了，而是本錢下降了，這一方面歸因于德國輸配電網公司彼此之間的協調獲得年夜幅優化；另一方面是德國電力市場日間買賣量越來越年夜，電力短期合同越來越多，使得均衡電力供需的本錢有所下降。
同時，電網備用和棄風棄光的服務包養網車馬費本錢在比來幾年呈現增長趨勢，這重要歸因于德國的電網規劃和擴建趕不上可再生動力疾速發展的趨勢。德國電網規劃、立法、審批、建設整個流程較長，滯后于可再生動力發展，是以電網瓶頸、擁堵情況導致棄風、棄光現象及其本錢增添。德國棄風、棄光在系統服務本錢中占的比例年夜，實際棄風、棄光包養網率并不是很高，約1%～3%；但棄風、棄光量的絕對值在比來幾年一向很高。
保證供電平安的分歧電力市場設計
保證電力平安離不開歐洲分歧的電力市場設計，今朝在歐洲重要是容量市場和單一能量市場。德國采取的是單一能量市場，沒有容量市場，以杜絕容量市場為化石動力供給“補貼后門”的能夠性。為了進步靈活性和效力，歐洲中部和北部的國家已經放開了動力市場，并選擇依附單一容量市場。但隨著可再生動力比例越來越高，僅僅通過單一能量市場很難實現供需之間的完善婚配，是以這些國家（德國、瑞典、波蘭）在發展單一能量市場的同時，還引進包養管道了戰略儲備容量。
與歐洲年夜電網互聯和跨境買賣
除本國電網保證辦法外，德國很是依賴歐洲的年夜電網。如德標籤： 娛樂圈、女強人、女配、穿越國-挪威海底高壓直流系統、與丹麥開發的海上風電場互聯等，這對德國的電力供應包養網平安性和經濟性都起到必定感化。德國的跨境電力買賣在2015年減少了約10吉瓦的剩余峰值需求，預計2025年會減少20吉瓦。在德國，剩余峰值需求是一個專門的概念，不是指減失落今朝一切裝機能夠供給的容量，而是減往可再生動力電力后剩下由傳統化石動力來滿足的需求。這一特別概念的設置和德國退核、退煤親密相關，目標是漸漸減少其對傳統化石燃料電廠的依存度。
電網均衡基團
電網均衡基團，也叫電力供需均衡責任方，在德國電網平安運行中飾演著主要腳色。他們分布在德國的四年夜輸電網運行區域內，共有約27包養網單次00多個均衡基團。德國電網或許電力市場之所以能夠實現自均衡，最主要的依據或許最主要的基礎元素就是均衡基團。均衡基團起首是在本路人。身基團內部實現供需均衡，如實現不了，那就在均衡基團地點的輸電網把持區內進行均衡婚配；假如把持區內還不克不及實現，下一個步驟就是跨區域均衡；假如國內跨區域均衡不克不及實現，再到歐洲年夜電網，也就是國際電網把持一起配合組織（IGCC）成員國之間進行均衡。德國電網均衡基團滲透在德國的電力市場，均衡基團和輸電系統運營商的一起配合是電力供需均衡的關鍵，也是驅動虛擬電廠發展的主要原因。
德國虛擬電廠的發展
電力系統的靈活性是幫助德國實現高比例可再生動力電力系統平安穩定運行，并助力實現碳中和的主要手腕。而虛擬電廠（VPP）通過聚合并集中調度分布式動力，成為晉陞電力系統靈活性的解決計劃。參與虛擬電廠的分布式電源重包養要包含連接到配電網或終端用戶四周的中小型資源，涵蓋分布式發電機組、需求側資源和儲能。單獨的中小型動力資源雖具有靈活性潛力，但由于規模過小、分布較疏散、發電波動過年夜，無法直接供給系統服務。虛擬電廠通過聚合商，把獨立的分布式動力資源作為單一資源捆綁到發電資產組合中，通過中心信息技術系統監控、預測和優化來調度其發電、儲能等的電力需求，使分布式資源能參與電力市場買賣并向系統運營商供給靈活性電源。
據德國伍珀塔研討院對虛擬電廠商業運營形式的研討結果預測，德國的動力聚合市場和靈活性市場規模為75吉瓦，這一數字預計到2030年包養網將翻一番。在德國，虛擬電廠已經完整實現商業化。由于《可再生動力法》引進了可再生動力發電直接銷有什麼出息的？不也一樣被裁員了。售的請求，德國虛擬電廠運營商的一項重要業務是包養行情在批發市場銷售100千瓦以上中型可再生動力電廠生產的電量，在日前市場優化其售電，使這些電廠成為虛擬電廠資源。此外，虛擬電廠還有利于靈活性較高的機組（生物質發電和水電）在日間市場戰爭衡市場中獲利。根據運營商分歧，德國的虛擬電廠年夜致可分為三種類型：
一是獨立虛擬電廠運營商，這類運營商不隸屬于傳統客戶的電力供應商，但可成為電力供應商（今朝重要是裝機在100千瓦以上的年夜客戶）。
二是年夜型電力公司（跨國、地區和市級企業）將本身的發電資源及能夠的負荷用戶和發電機組聚合到虛擬電廠當中。作為電力公司，他們也是均衡責任方。
三是新型市場參與者，特別是小規模分布式動力資源的制造商，重要將其用戶的資源聚合到虛擬電廠當中。
德國虛擬電廠發展驅動原因——市場與監管包養
虛擬電廠這幾年在德國發展敏捷重要受害于市場與監管的驅動原因。起首，德國電力市場高度不受拘束化，無論是電網、電廠，還是輸電、配電、售電，這些電力相關業務都相互拆分。根據《包養網比較德國動力經濟法》包養網評價第七條規定，一切客戶超過10萬家的動力公司必須依法將其電網運營業務從競爭性的發電或供電業務中剝離；規模較小的公司必須為甜心花園發售電和輸電業務分別設立獨立賬戶。德國電力市場的高度開放為新興市場主體進進市場，并發展成為可持續運營且獲利的新型商業形式供給了主要條件條件。而上文提到的電網均衡基團則是虛擬電廠發展的另一年夜驅動原因。均衡#先婚後愛，溫暖又殘酷的小甜文基團確保均衡區內總發電量、總外購電量與用電量相婚配。今朝良多虛擬電廠的運行商戰爭衡基團之間是一起配合關系，良多均衡基團的責任方也可以運營本身的虛擬電廠。
德國的電力市場按買賣時間分歧，重要分為期貨市場、日前市場和日間市場幾年夜類，虛擬電廠今朝重要活躍在日前和日間市場，因為日間市場重要用于彌補日前預測的誤差，可在交割前5分鐘買賣15分鐘和1小時產品，而虛擬電廠作為可在短時間內敏捷作出反應的靈活性資源，在日間市場具有很年夜的發展契機。此內在為解決系統實時供需掉衡及其導致的頻率誤差的均衡電力市場上，虛擬電廠在二次和三次備用服務市場最為活躍，而根據法令請求輸電系統運營商必須接收聚合資源參與均衡市場。
德國虛擬電廠敏捷發展的另一個驅動原因是《可再生動力法》的兩次修訂。2012年引進可再生動力電力“直接銷售”，即批發市場直接售電，作為固定上網電價的可選替換計劃。2014年《可再生動力法》修訂案規定，100千瓦以上的新增可再生動力機組都必須進行直接銷售，從而鼓勵中型可再生動力發電機組聚合構成虛擬電廠，在批發市場上售電、優化發電支出，使虛擬電廠能夠發揮關鍵感化。
此外，德國針對電網梗阻治理的一系列辦法同樣推動了虛擬電廠的發展。為解決電網梗阻問題，德國的輸電系統運營商可以請求進行再調度包養；在2021年之前，只要容量年夜于10兆瓦的傳統燃煤電廠有法定義務參與再調度，若這幾回再三調度舉措仍不克不及滿足系統需求，可采取限制并網辦法，這就給可再生動力帶來影響，如棄風、棄光。2021年10月1日起，經修訂的《電網加快擴建法》失效，規定100千瓦以上規模的電廠和一切配電系統運營商均有義務參與再調度，使得參與再調度的整體容量有了年夜幅晉陞。
對聚合商法令層面的保證是驅動德國虛擬電廠發展的再一個原因。歐盟委員會2019年提出指令，規定聚包養網單次合商可以參與一切均衡電力市場，還請求成員國確保輸電系統運營商和配電系統運營商在采購輔助服務時，不得歧視需求響應的聚合商。德國當局對聚合商的腳色、市場機會和義務也進行了法令界定；虛擬電廠有足夠的不受拘束確定其資源組合，包含分布式動力資源的數量和類型。
最后，為居平易近（產消一體）應用靈活電力供給法令基礎和條件有助于德國虛擬電廠的疾速推廣。在德國，《動力經濟法》將居平易近家庭歸類為終端客戶，既可從電網購電和儲電，也可向電網售電，這部門儲能未來也有參與虛擬電廠的能夠。
虛擬電廠運行的關鍵要素
維持虛擬電廠正常運行，一是對系統軟硬件的請求相對較包養網高。軟件方面包含先進的采集和剖析數據的才能（如電廠運行情況、氣象數據、市場價格信號、電網情況），先進的預測技術和算法（制訂優化的調度計劃），從而確包養保平安疾速地在虛擬電廠、單個資源、輸電系統運營商和電力市場間進行通訊，使其包養網比較敏捷響應市場請求。硬件方面，需求智能電表、遠程把持和自動化系統等包養對應的硬件設備共同，以獲取實時數據、通訊并把持發電資產組合的分布式動力資源。
二是要有足夠的靈活性資源，樹立包含需求側、供應側和儲能在內的多樣化分布式動力資源池。在德國，生物質/沼氣發電廠和水電因高靈活性成為虛擬電廠中的優質資源；可以供給短期和長期靈包養感情活性服務的綠氫電解廠也將成為主要的靈活資源；電動汽車電池、熱泵、家用儲能設施、屋頂光伏等小規模分布式動力資源將為電力系統供給更年夜的靈活性；需求響應也是主要的低本錢靈活性來源（均衡市場、容量市場）。
德國虛擬電廠發展的有利條件和面臨的挑戰
如前文所提到的，德國當局請求可再生動力電廠，特別是中型可再生動力電廠直接參與市場買甜心花園賣，日間電力市場允許接近實時的電力買賣；德國動力相關法令規定了聚合商的市場腳色、機會和義務，以及虛擬電廠能夠以分布式動力資源聚合的情勢進進批發戰爭衡市場并進行買賣，且有足夠的不受拘束確定其資源組合。
德國虛擬電廠也面臨諸多挑戰和待改良包養網之處，好比從立法層面進一個步驟推動間歇性可再生動力（特別是太陽能和風能）和其他小規模分布式動力資源參與電力批發市場戰爭衡市場，發揮需求響應的感化；針對小包養規模分布式動力資源為電網運營商供給靈活性而設計額外的市場機制，如樹立小范圍區域靈活性市場；在獨立的聚合商、均衡責任方和電力用戶之間制訂標準化法式，以及加速推廣智能電表、智能電網發展等。
本包養app文刊載于《中國電力企業治理》2022年07期，作者系德國國際一起配合機構（GIZ）中德動力與能效一起配合伙伴項目主任
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