核心观点
- 风能和太阳能等可变可再生能源（VRE）的快速增长将导致电力供应波动性增强，电网可靠性面临挑战。
- 季节性变化和年度波动无法仅通过电池或其他存储解决方案解决，需要更长期的解决方案。
- 天然气将在未来几十年内填补这一缺口，从基荷电源转变为备用电源。
- 季节性储能技术如氢储能、抽水蓄能和压缩空气储能并非现实替代方案，需要几十年时间才能部署。
- 核能可以减少VRE缺口，但无法从根本上解决问题。
- 只有天然气能在绿色转型过程中确保可靠性。
关键数据
- 美国能源信息署（EIA）预测，到2030年，VRE的发电量将超过40%，而目前这一比例还不到20%。
- 英国皇家学会（RS）研究发现，英国存在显著的风力干旱期，生产量在一个季度内下降50%或更多。
- 美国能源部（DOE）估计，到2050年，VRE将占美国所有发电量的54%，届时仍有三分之一的电力将来自化石燃料（几乎全部来自天然气）。
- NREL的95%去碳化情景预测，到2050年，风能和太阳能占发电容量的63%，而天然气的比例从35%下降到16%。
研究结论
- VRE驱动的供应不断变化是电网面临的新挑战，包含可预测和不可预测的因素。
- 赤字的规模和概况将因地区和能源技术而异，英国RS进行的广泛建模工作提供的初步估计表明，在100%可变可再生能源（VRE）电网中，且以风能为主导的情况下，缺额将相当于每年由VRE产生的能源量的20-25%。
- 区分三个阶段在概念上很有用：
- 第一阶段：VRE的渗透率将逐步增加，但化石燃料仍将占据主导地位。
- 第二阶段：VRE 将主导电网，但电网仍未脱碳，天然气逐渐从基荷电源转变为备用角色。
- 第三阶段：完全去碳化，因为非常有限的峰值电厂用气要么通过碳捕获来管理，要么通过碳抵消来解决。
- 有一些有用的方法来减轻可变性问题，包括更好的长距离互联、采用新的基荷技术、过度建设VRE以及适当平衡给定位置的风能和太阳能。
- 用于解决阶段 III 可变性的当前候选技术都遭受重大问题，包括效率低下、成本高、存储选项有限以及环境问题。
- 天然气将与电池一起在解决 VRE 赤字方面发挥核心作用。
- VRE 赤字从根本上说是一个非常长期的问题，在大多数路径下，天然气将在第二阶段成功解决这一问题，该阶段可能持续数十年。
- 由于涉及的时间很长，我们未来有一段较长的时间来开发和改进可能需要解决“最后20%问题”的存储技术。
