综合能源创新规划的八步路径

前言：创新，是推动能源转型的引擎。近年来，世界上越来越多的创新性的能源解决方案被国家和公司采纳与部属，尤其是在太阳能与风能等关键可再生能源技术方面。随着可变可再生能源(VRE：variablerenewable energy)份额的扩大，灵活性在电力系统中的地位愈发凸显。因此，成功的能源整合策略对于将高份额的VRE转化为消费端的低成本电力来说至关重要。我们发现电力行业正在发生一些改变：

发电侧：

大型的火力发电正逐步被小规模可再生能源发电所取代，然而可再生能源发电依赖天气，是一种非能源价格响应型资源。在短期内，现有的常规发电机组需要变得更加灵活，具有更快的爬坡能力，从而应对由可再生能源发电带来的净负荷波动;从长远来看，需求侧管理和电网互联的加强也将提高系统灵活性。

部门耦合/需求：

能源终端有逐步电气化的趋势，例如载具的电气化和供热电气化。因此配电网负荷会大大增加。为了平衡发电与配电，电池和蓄热是必不可少的。正确的分配和整合储能系统才可以平滑需求的波峰和波谷。

储能系统：

随着技术的发展，电池的成本与价格会越来越低，因此家庭用户(尤其是拥有太阳能光伏系统的家庭)也可以大规模安装电池。比起升级配电网络，配电网运营商也愈发青睐使用中型电池。此外，P2X技术(电转热、电转氢)也展现了以不同形式储存能量的巨大潜力。

配电网络：

在电气化的背景下，“先预测再供应”的传统方法将会变得愈发困难，因为配电网的流量会变得难以预测。因此，配电网供应商必须获得电网低压部分运行的大数据并使用更先进的控制工具与方法。

聚合/需求响应：

需求侧响应的应用在不断扩大，包括改进的技术准备、辅助服务产品和市场的可用性以及新的商业模式和平台。那些既消费又生产电力的“活跃能源消费者”正在改变电力行业，他们在释放需求侧灵活性方面具有很大潜力。

许多风电和太阳能光伏等VRE技术的成功商业案例向我们展示了，VRE技术正是能源转型的核心。一些欧美国家的实验表明，可变可再生能源可以在占有极高能源比例的同时，兼具可靠性与经济性。为了实现这一目标，国际可再生能源机构(International renewable energyagency，简称：IRENA)提出了综合能源创新规划的八步路径：

1.制定满足未来电力系统需求的政策框架

确保大规模的VRE的整合需要平衡当前的需求(重点是可再生能源发电技术的部署)和未来的需求(重点是整合VRE的高份额)。短期效益和长期战略之间存在着艰难的权衡。在瞄准高水平可再生能源的部署和整合时，政策制定者不应仅仅着眼于短期效益，而是需要展望一个可再生能源部署成功的时代，并围绕这个未来设计市场和系统。

2.采用系统方法，将技术、市场设计、商业模式和运营等方面的创新结合起来

许多成功的创新解决方案表明，可以通过结合赋能技术、市场设计、系统运作和商业模式等方面的创新，建立符合我国国情、满足人民需要的解决方案，以此释放整个电力行业的灵活性，降低整合VRE的成本，从而服务能源转型。不同解决方案之间也存在潜在的协同效应，这会减少同时实施多个解决方案时的投资。

3.在试验中不断学习

创新必然涉及失败，但是试验可以有效地降低失败的风险。通过学习相关的案例，从业人员可以了解到不同的创新解决方案在不同条件下的可行性。另外，不同参与者承担风险的能力各不相同，一个开放式的创新方法对于初创企业非常重要，初创企业可以承担更高的风险，也有更大的失败空间。试验要在受到监管的空间进行;例如创建一个受到监管的沙箱，其中参与者可以在不受环境限制的情况下进行实验和测试。

4.明确电力系统运行中角色和责任的变化

随着分布式能源系统的发展和新的电力市场参与者(如既消费又生产的“活跃能源消费者”)的加入，政府和能源公司应收集他们的需求与期望，并据此来相应地调整创新和解决方案。一些电力消费者可能愿意在能源系统中发挥积极作用，有关部门必须为其制定明确的报酬标准，而且需要一些自动化技术来简化终端的操作与响应。此外，配电系统运营商将必须调整其目前的角色定位、转变商业模式，从单纯的电网规划者过渡到系统运营者。还需要加强配电系统运营商与输电系统运营商的合作，以增加新的分布式能源相关数据的可见度，这些新的分布式能源可以为输电系统提供服务。

5.优先考虑市场设计创新

VRE的市场设计解决方案是非常有影响力且低成本的解决方案，应被列为第一优先级。一些能源市场和法规展示了如何调整市场来应对可变可再生能源份额较高的电力系统，应对数字化、分布化和电气化趋势。一些市场正在经历价值从提供电力本身到提供适应更多低成本VRE的灵活性的转变。这的前提是市场能够合理的定价和平衡服务，能够为所有提供灵活性的参与者提供报酬。只有对能源转型进行适当宏观和长远规划，才能得到一个功能全面的、高性价比的能源市场。否则，从长远来看，基于短期收益并逐步修补的方法是高成本且低效的。

6.在可再生能源供应和电动载具、制冷供暖之间建立协同

通过部门耦合，可再生能源和其他能源终端的脱碳之间可以产生有价值的协同作用。电气化战略必须经历认真规划再明智的推广实施，这与加速推广可再生能源的战略密切相关，并要考虑到更广泛的社会变化。

7.采用数字技术将智能创新转化为智能化解决方案

数字技术(人工智能、物联网、区块链等)正在以许多的方式对电力系统产生重大影响。但目前这些智能技术的应用仍然有限。能源系统应该更多地利用数字技术创新所带来的“智能化”。一些其他工业部门已经经历了数字技术带来的变革，也为电力部门的数字化实践提供了经验和知识。目前能源行业还需要更多的、更大面积的数字化解决方案的试点和部署。

8.采用开放合作的方式

创新需要多方参与，包括不同的公司、行业、公共和私营机构以及不同国家。知识和经验应该更广泛地传播与分享。人们应有充分的机会从其他行业和不同的参与者那里学到更多东西。不同工业部门之间的相互协作会带来新的机遇。多元与包容是创新的催化剂

综上所述，综合能源创新是围绕着能源转型在不断探索与实践的过程。以上所归纳的八点路径，背后都需要根据对应的区域和城市的资源禀赋，发展路径和组织架构因地制宜的制定计划并推进。我们相信，在这个转型的过程中，将会伴随大量的新商业模式和新的价值链的形成，未来可期!

文章作者：邸义博