电力系统转型：在高可再生能源系统中提供有竞争力、有弹性的电力

核心观点

• 可再生能源将成为未来电力主要来源： 太阳能和风能由于成本优势，将在未来电力系统中占据主导地位，其市场份额将在 2050 年达到 70% 甚至更高。
• 系统平衡挑战： 随着可再生能源占比的提升，电力系统需要在不同时间尺度上平衡供需。这可以通过多种技术手段实现，包括灵活的调峰发电、远距离输电、储能和需求侧响应。
• 区域差异： 不同地区的平衡需求存在差异。低纬度阳光带国家主要面临短期平衡挑战，而高纬度风能带国家则需要应对更复杂的长期平衡需求。
• 平衡成本： 平衡成本通常随着平衡时间的延长而增加，因此在高纬度风能带国家更高。然而，大多数国家都存在可行的、具有成本效益的解决方案来平衡高比例可再生能源的电力系统。
• 电网扩张： 电力需求的快速增长需要大规模扩大和升级输电和配电网络。通过应用多种创新电网技术 (IGT) 和最大化需求侧响应，可以显著降低电网投资需求。
• 长期成本： 在阳光充足的低纬度国家、地中海气候地区和中国，高比例可再生能源的电力系统在长期内的总成本（包括发电、平衡和电网成本）可能会显著低于当前的化石燃料系统。
• 政策支持： 为了实现上述目标，需要一系列政策支持，包括制定战略规划、优化市场设计、改革监管框架、加强供应链和劳动力建设，以及促进消费者参与。

关键数据

• 全球电力需求到 2050 年可能达到 90,000 TWh，比目前的 30,000 TWh 大幅增长。
• 全球每年对电网的投资额预计将从 2024 年的 370 亿美元增长到 2030 年代的 850 亿美元。
• 在 sunny低纬度国家，2050 年的电力系统总成本可能约为每千瓦时 50 美元，显著低于目前的水平。

研究结论

• 通过有效的系统规划和政策支持，可以构建高比例可再生能源的电力系统，并保持成本竞争力。
• 需求侧响应和创新电网技术是降低电网投资成本的关键。
• 消费者参与对于实现电力系统转型至关重要。