瑞典背景

瑞典完全有能力帮助世界实现《巴黎协定》的目标。该国的电力系统几乎完全脱碳，其基础是丰富的水电资源和核能，以及由生物质燃料的地区供暖。瑞典主要依靠可再生能源提供燃料，2017年该国发电量包括约40%的水电、39%的核能、11%的风能和10%的热电联产。与邻国电网互联、参与高度一体化的泛欧电力市场、气候友好、基于市场的政策以及对创新的有力支持，也是瑞典的重要资产。

瑞典较老的、传统发电厂很可能在2045年（到那时，由于运输和工业等终端部门的电气化程度不断提高，该国对电力的需求可能会上升。）之前关闭，因为它们的生命周期已到终点。

瑞典的政策目标要求到2040年实现100%的可再生能源，到2045年实现碳排放净零排放。

旨在在瑞典建立100%可再生能源系统，同时确保能源安全、可负担性和环境可持续性，在政策/监管和系统操作领域都面临挑战。

研究的目标

这项研究有两个主要目标。首先，它考虑如何将高比例可再生能源（包括间歇性可再生能源，VRE）并入电力系统的系统性创新，有助于实现瑞典到2040年100%可再生能源发电的宏伟目标。为此，提出了四项创新解决方案，以便进一步探讨，并突出国际上最具创新性的试点项目。其次，通过展示将瑞典置于全球能源转型前沿的行动，该研究旨在激励其他国家通过国际合作，扩大其实现可再生能源目标的雄心壮志。

该研究反映了2019年与国际可再生能源署（IRENA）其他成员举办的四次讲习班的成果，包括具有类似政策目标的欧洲国家（丹麦、德国和西班牙）和在可再生能源中拥有很高份额的电力系统运营经验，包括在补充传统水电（哥斯达黎加、巴拉圭和乌拉圭）的过程中份额不断增加的太阳能和风能。本分析包括评估这些创新解决办法可能产生的影响，以及就如何实施这些解决办法提出建议。

量身定制的全系统创新解决方案

瑞典需要创新的解决方案，以实现到2040年100%可再生能源的宏伟目标。因此，国际可再生能源署与瑞典能源署（Energimyndigheten）协商，提出了四项基于系统方法的定制解决方案，以应对该国高比例间歇性可再生能源方面的具体挑战。

图1还从支持技术、业务模式、市场设计和系统操作的角度审视了每个建议的解决方案（IRENA，2019b）。

通过结合这四个层面的创新，解决方案可应对瑞典电力系统价值链中不同领域的不同挑战（图2）。

图1：瑞典电力系统的四个创新解决方案

瑞典需要创新的解决方案，以实现到2040年100%可再生能源的宏伟目标。

图1：瑞典电力系统的四个创新解决方案

要成功实施100%可再生能源未来的创新解决方案，必须与电力行业所有相关利益相关者协商

图2 位于电力系统价值链中的四个解决方案

电力系统监管和发展的系统性方法“呼唤”创新

虽然每种创新组合都为电力行业价值链的某些部分提供了解决方案，但四种解决方案的组合创造了主要的系统范围灵活性选项，如图3所示。在时间粒度较低的泛欧市场上，是否消费或交易可再生能源的决定将基于电力市场价格信号。如果不在当地储存或消费，可再生电力可能导致：

—直接用电，包括供暖、制冷或运输。这反过来又打开了电力和储热以及电动汽车（EV）智能充电的大门。请参阅解决方案Ⅲ。

—通过氢气间接电气化，使用可再生能源生产、储存或供应用于运输、住房和工业应用。请参阅解决方案Ⅳ。

—长期储氢，允许存储的可再生能源重新转化为电力，并在盈利时在电力市场进行交易。请参阅解决方案Ⅱ。

—提供辅助服务，包括电解、通过EV电池和智能充电储存氢气和存储，为输电系统运营提供灵活性。请参阅解决方案Ⅰ。

图3 瑞典可再生能源的创新选择

基于国际经验的主要经验教训

国际可再生能源署的一份研究报告，即《可再生能源发电未来的创新前景》，记录了200多个实际试点项目的重要经验教训和成果，这些试点项目测试了创新扶持技术、业务模式、市场设计和系统运营（IRENA，2019b）。随后，根据这些项目在瑞典的可复制性，选定了其他试点项目。

2018年，可再生能源占哥斯达黎加发电量的99%，而可再生能源占乌拉圭同年发电量的97%。这两个国家在电力系统中的间歇性可再生能源渗透率相对较高，2018年，风能占哥斯达黎加发电量的16%，乌拉圭占22%（IRENA，2019c）。2018年，丹麦在发电中间歇性可再生能源的份额超过51%（48%的风能，3%的太阳能光伏）（DEA，2020年）。此外，2019年，间歇性可再生能源电源占德国电力结构的34%（25%的风能，9%的太阳能光伏）（弗劳恩霍夫ISE，2020年）。

总体而言，这些经验表明，在某些条件下，到2040年，在瑞典获得100%可再生能源系统，间歇性可再生能源所占份额将不断增加，从现在的11%提高至42%以上（39%的风能，3%的太阳能光伏）。

在欧洲和美国，辅助服务市场定义了新的规则，间歇性可再生能源目前也可以参与。泛欧区域电力市场通过从更广泛的地理区域中获益，以及多样化的发电来源组合，从而有助于可再生能源并网，这些来源可在不同时间尺度上相互补充。分布式能源来源，包括需求响应、电表后电池、EV智能充电技术和热电，都可以支持间歇性可再生能源并网，尤其是在欧洲等大型区域市场。如果与数字技术相结合，以"智能"方式管理，这些技术就代表着一个重要的灵活性来源，为系统运营商提供辅助服务，为资产所有者带来金钱利益。必须制定适当的条例，以激励这种安排。