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可再生能源有效供应土耳其电力发展之路

导读: 在系统驱动下战略,风能和太阳能更加均匀的分布在土耳其各个区域,风能和太阳能的输出占电力需求量的20%至57%。

重点

SHURA的最近研究报告表明,土耳其通过安装总共40GW的太阳能和风能这两种可再生资源可(目前是10GW)可以满足总电力需求的20%。而这些不需要改变现有的电力系统,这个计划也不需要额外输电网投资。

土耳其拥有大量的风力和太阳能资源,其电力系统可以整合更多的可再生能源。同样有研究表明土耳其可以整合60GW的太阳能和风能,这样就能满足整个国家用电的30%。加上水电、地热和其他可再生能源可以使得可再生能源的电力输出占总电力输出的50%以上。提高电力系统的灵活性,通过考虑太阳能和风能对电力系统的影响来合理分配他们的份额。

想要实现整合60GW的风能和太阳能需要大量的投资,自2018年至2026年每年需要投资4.7至6.3欧元来保障每年2.6GW的风能和3GW的太阳能光伏加入到电力系统中。

风能和太阳能发电量的四分之一通过高压电网传输到电力需求高的地方,和传输距离相比可再生能源更需要投资在资源最佳的地方。太阳能光伏(10GW)和风力在这方面都是资源最佳比传输距离要重要,资源最佳的地均在西北部的最高处。太阳能资源丰富的地是从安纳托利亚中部和地中海的西部到土耳其的其他地方,横跨北部和东部地区大约有5GW的风力发电量。

重新调整资源缺乏的地区太阳能和风能对于整体的输出的影响是微不足道的,在资源缺乏的地使得整体的产量下降只在3%-5%之间,但是从投资者的角度考虑,产生的损失是很高的:这些投资者若是重新安装太阳能光伏设备就会导致产量下降高达10%,这就导致太阳能光伏的平均发电成本上升12%,风力发电的成本上升相对低一些大概4%。不过,若是有适当的激励措施,投资者们可以调整他们的投资。

系统驱动战略的好处要远大于其成本投入,与只在太阳能和风能资源好的地投入输电网络和储电设备的投入要减少6%的投资。

实施系统驱动战略-可以在某种程度上平衡电力的可行性-差不多可以减少四分之一为了保证电网稳定运行导致的风力发电和太阳能光伏的调度。为了进一步减少其他方面的干扰,系统驱动战略应该补充一些灵活的保障措施,主要包括储电设备、水电设备、相应措施和灵活启停的火电设备。

挖掘土耳其的资源潜力和实现社会和经济效益,提高可再生资源的比例,从而改善土耳其公民的福利,政府相关决策部门提出以下意见:

·设定一个监管制度来均衡可再生能源的市场不限制对资源丰富的地区投资。

·通过考虑投资在系统友好地区的项目的技术和地点对整体经济的影响给予投资者奖励。

·将现有的政策和新的监管制度结构,例如:屋顶太阳能光伏能够间接影响着风力发电和太阳能光伏的比例。

·在每个地区投资可再生能源均要考虑可利用的土地、选址限制、经济情况、能够为当地创造的价值和先有的电力网络情况。

·通过一系列的技术补充系统驱动策略,这些技术能够在资源贫乏的地区最大化的电力输出这样能增加系统的灵活性,从而提高风能和太阳能的安全整合能力,减少限电和电力重新调度的运营成本。

1 简介

2017年土耳其进入了一个能源系统的新阶段,在年底总共装机容量从2016年的78.5GW达到85GW。2017年新增装机容量三分之二是可再生,大多数是小型的光伏设备。结果在2017年底太阳能和风能的总装机容量达到10GW(能源与自然资源部,2018a,b)。

SHURA的发布的最近研究报告:根据电力系统运营商(土耳其输电公司blob.png)“土耳其电力系统新增的可再生能源份额,在2026年太阳能和风能的容量不会超过20GW(基础情况)。根据目前的资源潜力和市场发展情况来看,这个预测远低于到2023年达到25GW的目标(Godron等,2018)。同样的研究发布,通过风能和太阳能提高可再生能源的份额对电力输送体统和运转系统的影响评估过高。根据目前blob.png投资计划,同一年太阳能和风能容量若是达到40GW(双倍模式)不需要额外的电网投资并且不会对目前的运行情况产生负面影响。没有任何先前的系统调整经验,如果土耳其在2026年投资太阳能和风能装机容60GW(三倍模式),电网投资相比基础模式和双倍模式要增加40%。除此之外,需要削减总太阳能和风能的3%,与2016年相比需要重新调整的电力要翻一倍。

要达到电力系统可再生能源电力占总发电量的50%以上需要尽早规划以缓解所面临的挑战。电力系统的灵活性需要改善,需要找到更合理的方式分平衡太阳能和风能的比例分配问题——例如,选择地区不仅要选择资源丰富的地区也要考虑当地的用电需求和电网的输送能力问题(系统驱动策略)(详见资料1)。

本文是SHURA准备的关于“可再生能源有效供应土耳其电力的发展之路”一系列研究的一部分。从电力系统友好的角度讲述平衡太阳能和风能分配问题的好处和评估利益、投资、系统花费和实施挑战等方面的后果,本文最后简要的为政策部门、能源企业和社会提供一些建议。

图表1:2016-2026年对比所有输电网的投资及其份额的削减和重新调整情况

利用可再生能源更高效的满足土耳其半数以上的电力的发展之路:平衡太阳能光伏和风力发电的投资份额

利用可再生能源更高效的满足土耳其半数以上的电力的发展之路:平衡太阳能光伏和风力发电的投资份额

利用可再生能源更高效的满足土耳其半数以上的电力的发展之路:平衡太阳能光伏和风力发电的投资份额

一个更加灵活的能源系统补充当地的太阳能和风能容量可以带来很多好处:他每年可以减少1亿欧元用于投资输电网络、限电、重新调度电力的花费。

2 系统驱动战略对于实现更高可再生能源份额的好处

各地区太阳能和风能装机容量和输电量的变化

在完成的分析报告中,15GW的太阳能和风能装机在电力需求较高并且有很强的输电网络的地方。这代表着2026年三倍模式中总装机容量60GW的四分之一(图表2)

图三介绍了土耳其每个地区的变化,安纳托利亚中部和地中海西部地区是由于总装机容量减少受影响最大,而在西北安纳托利亚和黑海中部地区,风能和太阳能容量将增加。在这些地区风能和太阳能装机容量的再分配问题必须要考虑,这些区域的再分配问题主要是根据变电站水平尤其是在154KV电网系统中所以在地图上看不出来。

最好风力资源已经在电力需求高且输电网络强的地方。因此在系统驱动战略中需要转移的份额很低。在总风力容量30GW之中只涉及到5.1GW,大多数在土耳其的西部(安纳托利亚西部3.5GW,色雷斯1GW),这些容量转移到需要风能并且输电网络可以整合额外风能的中部和东部地区。

给太阳能带来的影响更明显。总共涉及到10GW的容量。土耳其南部具有丰富的太阳能资源是太阳能投资最多的地区。地中海的西部大部分地区和安纳托利亚中部地区和对电力的需求很高;但是在土耳其南部的很多地区并没有这样的需求。土耳其的南部和东部地区人口密度和工业企业相对较少,输电网络在这些地区也相对较弱,根据系统友好型战略,将近10GW大约三分之一的土耳其太阳能容量(安纳托利亚西北部(3.4GW),色雷斯(1.6GW),安纳托利亚西部(1.6GW),黑海中部(1.6GW)和安纳托利亚(1.5GW)重新布置。由于重新分配,安纳托利亚中部和地中海西部的容量将等量较少。

图2 2026年三倍模式下太阳能或者风能的在当地的容量变化

利用可再生能源更高效的满足土耳其半数以上的电力的发展之路:平衡太阳能光伏和风力发电的投资份额

基于系统驱动战略,大约15GW的太阳能和风能装机容量被重新安置在电力需求较高并且输电网络较强的地区。

图3 2026年在三倍模式下根据资源驱动和系统驱动下太阳能和风能的分配情况

利用可再生能源更高效的满足土耳其半数以上的电力的发展之路:平衡太阳能光伏和风力发电的投资份额

安纳托利亚中部和地中海西部的风能和太阳能容量均有所下降,而安纳托利亚西北部和黑海中部地区则有所增加。

在资源驱动的战略中,太阳能和风能电力输出占安纳托利亚西部,安纳托利亚中部和地中海西部地区的电力需求的一半以上(见图4)。

在其余地区,风力和太阳能的总份额占土耳其平均值得24%,最低的安纳托利亚西北部为13%到最高的地中海东部为38%。系统驱动的策略在不同地区根据他们的需求水平分配风能和太阳能输出。不同地区分配不同容量的系统驱动策略,可以使得各地的产出更加平衡。尤其,在安纳托利亚东部和黑海中部地区,风能和太阳能的比例显着增加。通过同时增加太阳能和风能的输出来满足整个区域一半以上的需求。

图4 2026年在三倍模式下各个地区的太阳能和风能的产出需求

利用可再生能源更高效的满足土耳其半数以上的电力的发展之路:平衡太阳能光伏和风力发电的投资份额

在系统驱动下战略,风能和太阳能更加均匀的分布在土耳其各个区域,风能和太阳能的输出占电力需求量的20%至57%。


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