碳中和时代的电力系统
全社会50%的使用能源：机械能、热能、“冷”能、光能、电子设备驱动能量，……，是由电能提供的。
中国每年开采出来的一半煤炭，是用来发电的。
中国现在60%以上的电力，是由化石能源——主要是煤炭燃烧提供的。
而碳中和的世界，电力不再由化石能源提供。而是由可再生能源提供。可再生能源替代化石能源提供电力有两个问题需要解决：
一是成本——现在已经基本解决，而且可再生能源电力的成本还会越来越低，未来将远低于化石能源生产的电力；二是未来可再生能源的主力、无处不在的太阳能和风力不稳定， 其波动需要补偿和消纳，这正是德国转型2.0 要解决的关键问题。
过去的电力系统，是用电户决定发电量。所以电力系统由电源、电网和用户三个部分组成。
而在碳中和的电力系统中，主力电源是风光电，但风光电的发电出力受气象和天文条件的影响，不稳定。于是在碳中和的电力系统中，要对波动的风光电进行调节，即补偿和消纳，于是就在电力系统增加了一个部分——智慧能源系统。智慧能源系统中有四大金刚，我们将在后面详述。
我们先看电源端。
碳中和电力系统中的主力电源是风光电，而水电在中国的西南部是主力电源。
风电的发电成本一直在稳步下降，而且下降的速率现在还很快。
现在风电的并网电价已经与煤电相似，不远的将来就会明显低于煤电。
光伏的发电成本一直在快速下降，预计到2025年左右会在全国的范围内低于煤电，在2030年以后远远低于煤电。从发电成本的角度看，10年后，风光电可以全面取代煤电。
在德国，可再生能源电力在总发电量中所占的比例，已经从2002年的不到8.6%，发展到2020年上半年的55.8%。2019年上半年，波动的风光电在德国的总发电量中占34.8%。而在2020年上半年，就增加到了42%，而煤电+核电的发电量在德国的总发电量中现在仅占43%。
这是2020年6月27日~7月6日德国各类电源的发电出力和用电总负荷的变化曲线。
从图中可以看出在碳中和电力系统中的问题，就是可再生能源的发电出力随天气波动，而不能自行与电力需求吻合。两者出现巨大的差异。
这张曲线图描述了在未来德国的电力系统中除了可再生能源供应的电力之外，要满足德国的电力需求还需要多少额外电力。到了2050年，60%的时间需要额外电力，最大值为约50GW。在另外40%的时间里，则是可再生能源电力 过剩，发电出力过剩的最大值可达70GW左右。
这就需要有不使用化石能源的技术方法，在可再生能源发电出力不足时提供额外的电力，在可再生能源发电出力过剩时消纳掉过剩的电力。而不使用化石能源补偿和消纳可再生能源电力的方法，就被称作智慧能源。
本*文`内/容/来/自:中-国-碳^排-放“交|易^网-tan pai fang . c o m
【版权声明】本网为公益类网站，本网站刊载的所有内容，均已署名来源和作者，仅供访问者个人学习、研究或欣赏之用，如有侵权请权利人予以告知，本站将立即做删除处理（QQ：51999076）。
国家工信部备案/许可证编号
