什么是能源靈活性？

編者按：本文來源于Enel，鳴謝自主研制NTC芯片的特普生儲能CCS集成溫度采集母排的技術支持，感謝特普生海外技術翻譯官林博女士！

隨著能源格局的發展，能源靈活性對電網變得越來越有價值。了解為什么電網運營商愿意向在需要時提供靈活性的能源用戶付費，以及您的組織如何通過需求響應和能源存儲等解決方案從這一重要的運營原則中獲取價值。

在單個站點層面，能源靈活性是指根據外部因素（例如電網運營商的請求）減少能源使用或將能源使用轉移到一天中不同時間的能力。靈活性請求和信號可以有多種形式，例如，作為需求響應等計劃中的直接請求，或通過使用時間費率等價格信號隱式提出，組織可以通過將能源使用轉移到較低的水平來利用這些信號。具有自動能量存儲等解決方案的定價時間 。

利用能源靈活性的組織可以賺取新的收入和/或減少能源費用，無論是通過避免在高價時段使用能源還是利用電網計劃和激勵措施。通過釋放組織的能源靈活性可以顯著減少能源支出。

隨著電網的發展，利用能源靈活性的機會越來越 多。電網運營商正在提供更多的財政激勵措施，以鼓勵能源用戶提供幫助他們應對這些新挑戰所需的靈活性。

為什么電網運營商需要靈活性

在電網中，電力供應和需求必須始終匹配——這對于電網運營商來說是一項非常復雜的工作。這種供需平衡是確保電網安全可靠運行的必要條件。如果出現不平衡，可能會發生局部甚至大范圍的限電或停電。

傳統上，平衡是通過調整供應側的發電量來實現的，即通過增加或減少工業規模的發電廠。然而，需求側的多種技術（例如太陽能、電池存儲、電動汽車和智能電表）現已可用，使客戶所在地的資源或“分布式能源”（DER）能夠與當今的電網集成。由于電網建設時并未考慮到這些技術，因此分布式能源可能會給電網運營商帶來平衡挑戰，盡管這些必要的技術有助于美國能源格局的電氣化和脫碳。電網是為化石燃料設計的，而不是這種多樣化的能源組合，因此分布式能源的增長需要電網運營商改變一些方法。

分布式能源也可以成為解決方案的一部分，幫助電網保持平衡，同時支持強大技術的擴展，從而幫助國家能源格局脫碳。例如，分布式能源可以幫助解決的“鴨子曲線”問題。由于可再生能源發電的間歇性，電網上的大量太陽能導致了“鴨子曲線”——其中“凈負荷”或考慮太陽能發電后的需求據說類似于鴨子的輪廓，白天太陽能發電較強時，腹部較深；晚上凈負荷較高時，頭部較高。

在美國大部分地區，在凈負荷急劇變化期間確保供需平衡是一項日益嚴峻的挑戰，因為現有的供應資源并非全部能夠立即重新調整。事實上，“鴨子曲線”可能不再是正確的名字——凈負荷下降現在如此陡峭，一些人開始稱其為“峽谷曲線”。此時，加州獨立系統運營商 (CAISO) 的凈負載可能會達到零，甚至有時會在中午變為負值。雖然鴨子曲線曾經主要是加利福尼亞州的問題，但其他州現在也有類似的問題（一些觀察家將德克薩斯州的凈負荷變化稱為“犰狳曲線”）。

這一挑戰在未來只會加劇，因為間歇性太陽能和風能預計將占 2023 年新增產能的 53%，這是多年來趨勢的延續?？煽俊⒇撠熑蔚剡\營電網需要采用 相互補充的技術 ——因為在許多情況下，這些分布式能源在提供電網可靠性措施的同時支持清潔能源的擴張。

電網運營商如何確保能源平衡

從歷看，電網運營商通過調整電力供應以滿足全天變化的需求來實現電力供需平衡。例如，想象一下炎熱的夏日，在太陽升起和氣溫上升后的幾個小時內，冷卻需求會增加。隨著電力需求的增加，越來越多的資源被調度來滿足這種需求——您可以在下圖中看到這些資源調度的典型順序。其中一些資源是依賴天氣的不可調度的可再生能源發電資產（如太陽能和風能），還有一些是始終運行的核電廠和燃煤電廠。最終，這些資源將包括快速響應的天然氣“峰值”工廠，即在電力需求高時（即需求“峰值”時）運行的發電廠。

電網各種能源成本

但 這些專為滿足系統峰值而設計的調峰發電廠 通常需要大量化石燃料，建設和運營成本高昂，而且已接近使用壽命。因此，電網運營商正在關注能源靈活性，將其作為平衡供需的一種更具成本效益和環保的方式。

能源靈活性是一種幫助電網運營商在需求側平衡供需的解決方案，而不是在供應側增加更多發電量。當電網壓力較大時，電網運營商不會增加電網的電力供應來滿足消費者的需求，而是依靠能源用戶來減少電力需求，確保供需平衡。為了激勵能源用戶提供所需的能源靈活性，電網運營商為組織提供利潤豐厚的付款（以需求響應付款的形式）或節省賬單，以減少或將其能源使用轉移到當地電網壓力的時段。

電網運營商如何鼓勵靈活性

當供需難以滿足時，電網運營商最需要靈活性。在這種情況下，電網運營商可以通過多種方式鼓勵客戶改變用電時間。例如，在典型的一天中，許多電網運營商使用分時費率向客戶收取更多費用，以在全電網需求較高時使用能源。在高需求日或出現頻率失衡時，會利用需求響應來確保供需保持平衡。公用事業公司向愿意在短時間內減少或修改其使用量的客戶付費，以在降低成本的同時保持平衡。

下面考慮電網運營商如何采用一些重要的能源靈活性解決方案來激勵能源削減或轉移，以及需要采取哪些行動。了解并遵循激勵行動的組織可以 通過利用這些解決方案來釋放能源靈活性，從而獲得巨大的經濟價值。

電力負荷曲線：利用靈活性的常見時間

1. 需求響應 (DR)在高需求期間，例如在炎熱的天氣，冷卻需求使電網超載，系統運營商會調用供需資源來重新平衡電網。要求參與組織減少其努力并獲得報酬。

2. 需求管理在高峰時段，當大型能源用戶的運營與電網的峰值負載重疊時，他們的公用事業公司會收取額外的使用費用 - 組織可以通過將其使用轉移到價格較低的時段來節省資金。

3. 能源套利在鴨子曲線的“晚間坡道”時段，當使用量仍然很高但太陽能發電放緩時，組織可以通過將使用量轉移到價格較低的時段來節省資金。

能源靈活性變得越來越重要——充分利用它

當組織靈活地使用能源時，電網運營商可以更輕松地克服他們面臨的挑戰。這在世界各地變得越來越明顯——當政府間氣候變化專門委員會發布 2023 年第六次評估報告綜合報告 時，特別強調了需求方措施對于防止災難性氣候變化的重要性。

能源靈活性對于個體組織來說是有利可圖的，對于電網運營商來說至關重要，并且對地球有益。但許多組織可能仍然猶豫不決，因為他們認為利用靈活性會對他們的運營造成太大破壞。有些人可能不知道他們是否具有可以利用的靈活性。但無論如何，能源的靈活性在當今儲能領域變得越來越重要，也引起各大國際儲能組織的興趣。