瑞典背景
瑞典完全有能力幫助世界實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的目標(biāo)。該國的電力系統(tǒng)幾乎完全脫碳，其基礎(chǔ)是豐富的水電資源和核能，以及由生物質(zhì)燃料的地區(qū)供暖。瑞典主要依靠可再生能源提供燃料，2017年該國發(fā)電量包括約40%的水電、39%的核能、11%的風(fēng)能和10%的熱電聯(lián)產(chǎn)。與鄰國電網(wǎng)互聯(lián)、參與高度一體化的泛歐電力市場(chǎng)、氣候友好、基于市場(chǎng)的政策以及對(duì)創(chuàng)新的有力支持，也是瑞典的重要資產(chǎn)。
瑞典較老的、傳統(tǒng)發(fā)電廠很可能在2045年（到那時(shí)，由于運(yùn)輸和工業(yè)等終端部門的電氣化程度不斷提高，該國對(duì)電力的需求可能會(huì)上升。）之前關(guān)閉，因?yàn)樗鼈兊纳芷谝训浇K點(diǎn)。
瑞典的政策目標(biāo)要求到2040年實(shí)現(xiàn)100%的可再生能源，到2045年實(shí)現(xiàn)碳排放凈零排放。
旨在在瑞典建立100%可再生能源系統(tǒng)，同時(shí)確保能源安全、可負(fù)擔(dān)性和環(huán)境可持續(xù)性，在政策/監(jiān)管和系統(tǒng)操作領(lǐng)域都面臨挑戰(zhàn)。
研究的目標(biāo)
這項(xiàng)研究有兩個(gè)主要目標(biāo)。首先，它考慮如何將高比例可再生能源（包括間歇性可再生能源，VRE）并入電力系統(tǒng)的系統(tǒng)性創(chuàng)新，有助于實(shí)現(xiàn)瑞典到2040年100%可再生能源發(fā)電的宏偉目標(biāo)。為此，提出了四項(xiàng)創(chuàng)新解決方案，以便進(jìn)一步探討，并突出國際上最具創(chuàng)新性的試點(diǎn)項(xiàng)目。其次，通過展示將瑞典置于全球能源轉(zhuǎn)型前沿的行動(dòng)，該研究旨在激勵(lì)其他國家通過國際合作，擴(kuò)大其實(shí)現(xiàn)可再生能源目標(biāo)的雄心壯志。
該研究反映了2019年與國際可再生能源署（IRENA）其他成員舉辦的四次講習(xí)班的成果，包括具有類似政策目標(biāo)的歐洲國家（丹麥、德國和西班牙）和在可再生能源中擁有很高份額的電力系統(tǒng)運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，包括在補(bǔ)充傳統(tǒng)水電（哥斯達(dá)黎加、巴拉圭和烏拉圭）的過程中份額不斷增加的太陽能和風(fēng)能。本分析包括評(píng)估這些創(chuàng)新解決辦法可能產(chǎn)生的影響，以及就如何實(shí)施這些解決辦法提出建議。
量身定制的全系統(tǒng)創(chuàng)新解決方案
瑞典需要?jiǎng)?chuàng)新的解決方案，以實(shí)現(xiàn)到2040年100%可再生能源的宏偉目標(biāo)。因此，國際可再生能源署與瑞典能源署（Energimyndigheten）協(xié)商，提出了四項(xiàng)基于系統(tǒng)方法的定制解決方案，以應(yīng)對(duì)該國高比例間歇性可再生能源方面的具體挑戰(zhàn)。
圖1還從支持技術(shù)、業(yè)務(wù)模式、市場(chǎng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)操作的角度審視了每個(gè)建議的解決方案（IRENA，2019b）。
通過結(jié)合這四個(gè)層面的創(chuàng)新，解決方案可應(yīng)對(duì)瑞典電力系統(tǒng)價(jià)值鏈中不同領(lǐng)域的不同挑戰(zhàn)（圖2）。
圖1：瑞典電力系統(tǒng)的四個(gè)創(chuàng)新解決方案
瑞典需要?jiǎng)?chuàng)新的解決方案，以實(shí)現(xiàn)到2040年100%可再生能源的宏偉目標(biāo)
圖1：瑞典電力系統(tǒng)的四個(gè)創(chuàng)新解決方案
要成功實(shí)施100%可再生能源未來的創(chuàng)新解決方案，必須與電力行業(yè)所有相關(guān)利益相關(guān)者協(xié)商
圖2 位于電力系統(tǒng)價(jià)值鏈中的四個(gè)解決方案
電力系統(tǒng)監(jiān)管和發(fā)展的系統(tǒng)性方法“呼喚”創(chuàng)新
雖然每種創(chuàng)新組合都為電力行業(yè)價(jià)值鏈的某些部分提供了解決方案，但四種解決方案的組合創(chuàng)造了主要的系統(tǒng)范圍靈活性選項(xiàng)，如圖3所示。在時(shí)間粒度較低的泛歐市場(chǎng)上，是否消費(fèi)或交易可再生能源的決定將基于電力市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)。如果不在當(dāng)?shù)貎?chǔ)存或消費(fèi)，可再生電力可能導(dǎo)致：
—直接用電，包括供暖、制冷或運(yùn)輸。這反過來又打開了電力和儲(chǔ)熱以及電動(dòng)汽車（EV）智能充電的大門。請(qǐng)參閱解決方案Ⅲ。
—通過氫氣間接電氣化，使用可再生能源生產(chǎn)、儲(chǔ)存或供應(yīng)用于運(yùn)輸、住房和工業(yè)應(yīng)用。請(qǐng)參閱解決方案Ⅳ。
—長(zhǎng)期儲(chǔ)氫，允許存儲(chǔ)的可再生能源重新轉(zhuǎn)化為電力，并在盈利時(shí)在電力市場(chǎng)進(jìn)行交易。請(qǐng)參閱解決方案Ⅱ。
—提供輔助服務(wù)，包括電解、通過EV電池和智能充電儲(chǔ)存氫氣和存儲(chǔ)，為輸電系統(tǒng)運(yùn)營提供靈活性。請(qǐng)參閱解決方案Ⅰ。
圖3 瑞典可再生能源的創(chuàng)新選擇
基于國際經(jīng)驗(yàn)的主要經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)
國際可再生能源署的一份研究報(bào)告，即《可再生能源發(fā)電未來的創(chuàng)新前景》，記錄了200多個(gè)實(shí)際試點(diǎn)項(xiàng)目的重要經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和成果，這些試點(diǎn)項(xiàng)目測(cè)試了創(chuàng)新扶持技術(shù)、業(yè)務(wù)模式、市場(chǎng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)運(yùn)營（IRENA，2019b）。隨后，根據(jù)這些項(xiàng)目在瑞典的可復(fù)制性，選定了其他試點(diǎn)項(xiàng)目。
2018年，可再生能源占哥斯達(dá)黎加發(fā)電量的99%，而可再生能源占烏拉圭同年發(fā)電量的97%。這兩個(gè)國家在電力系統(tǒng)中的間歇性可再生能源滲透率相對(duì)較高，2018年，風(fēng)能占哥斯達(dá)黎加發(fā)電量的16%，烏拉圭占22%（IRENA，2019c）。2018年，丹麥在發(fā)電中間歇性可再生能源的份額超過51%（48%的風(fēng)能，3%的太陽能光伏）（DEA，2020年）。此外，2019年，間歇性可再生能源電源占德國電力結(jié)構(gòu)的34%（25%的風(fēng)能，9%的太陽能光伏）（弗勞恩霍夫ISE，2020年）。
總體而言，這些經(jīng)驗(yàn)表明，在某些條件下，到2040年，在瑞典獲得100%可再生能源系統(tǒng)，間歇性可再生能源所占份額將不斷增加，從現(xiàn)在的11%提高至42%以上（39%的風(fēng)能，3%的太陽能光伏）。
在歐洲和美國，輔助服務(wù)市場(chǎng)定義了新的規(guī)則，間歇性可再生能源目前也可以參與。泛歐區(qū)域電力市場(chǎng)通過從更廣泛的地理區(qū)域中獲益，以及多樣化的發(fā)電來源組合，從而有助于可再生能源并網(wǎng)，這些來源可在不同時(shí)間尺度上相互補(bǔ)充。分布式能源來源，包括需求響應(yīng)、電表后電池、EV智能充電技術(shù)和熱電，都可以支持間歇性可再生能源并網(wǎng)，尤其是在歐洲等大型區(qū)域市場(chǎng)。如果與數(shù)字技術(shù)相結(jié)合，以"智能"方式管理，這些技術(shù)就代表著一個(gè)重要的靈活性來源，為系統(tǒng)運(yùn)營商提供輔助服務(wù)，為資產(chǎn)所有者帶來金錢利益。必須制定適當(dāng)?shù)臈l例，以激勵(lì)這種安排。
