IRENA《城市部门耦合促进间歇性可再生能源并网》执行摘要

2021年10月，IRENA发布了《SectorCouplinginFacilitatingIntegrationofVariableRenewableEnergyinCities》（《城市部分耦合促进间歇性可再生动力并网》），本文供给了该陈述的履行摘要部分。

履行摘要ExecutiveSummary

到本世纪中期，假如要到达巴黎协定相较工业化之前的全球均匀温升1.5℃的方针，世界需求下降二氧化碳排放到零排放，这一点现已越来越清晰了。

根据IRENA《世界动力转型展望：1.5℃途径》，不管是经过直接和间接的技能使用，仍是经过最大化使用可再生动力电力的战略，可再生动力对这一计划的奉献会到达90%以上。高达60%的碳减排来自于交通、修建和工业等终端消费部分，35%来自于电力和热力部分。IRENA还估量，在1.5℃情形下，到2050年，绿电将占全球电力消费的86%，其中74%来自光伏和风力发电。为了消纳这么高份额的可再生动力，电力体系需求显著进步电网灵敏性。

各类终端消费部分，以及他们之间如何相互作用，与城市高度相关。部分耦合技能和战略将在转型中发挥要害作用。他们不只有助于完成城市内部及周边区域可再生动力为主的分布式电源使用，还能在区域和国家层面促进光伏、风电并网。辨认并评估不同部分耦合中的平衡点关于促进城市零碳动力转型十分要害。这将加快城市零碳未来转型的决策过程，并协助相关方认识到城市在加快零碳转型并从中获益的巨大潜能。

本陈述概述了部分耦合作为“平衡器”为城市动力体系转型所需的增强的灵敏性。获益于可再生动力为主的可分布式电源增加，传统被视为负荷中心的城市正在向产消者（即使动力出产者也是消费者）转型。部分耦合有助于在配网层面完成出产和消费的平衡。但是当VRE资源使用到城市之外（主要是偏远区域）并且经过输电线路将发电输送到城市时，它也会扩大到区域电网等级。为了消纳大规划并网的VRE，为电网供给足够的需求侧灵敏性变得十分重要。

本文的要点是四个方面：不同规划的自发自用VRE资源、部分耦合战略中储热的作用、电动交通（绿电完成交通部分脱碳）和绿氢。本陈述还剖析了当前环境下几个影响部分耦合使用的方面，比如修建能效提高、或许支撑或阻碍不同部分接入电网的城市基础设施。这两个方面关于确定可促进VRE并网的部分耦合时机的边界条件十分重要。

此外，陈述强调了才智动力管理体系在耦合体系中的重要作用。没有一个智能的才智动力管理体系，就无法完成实时改变的供应和需求平衡。当部分耦合方式中，当终端需求部分而不是电力部分产生了不可控需求时，它还能防止其对电网产生冲击。实践中，电力体系中先进数字技能的使用更助于了解运转体系，尤其是供给和需求两边都可变且不确定时。从电力体系的视点看，电网更灵敏地运转有助于削减满意负荷增加时额定发电容量的需求，因而能够进步现有动力基础设施的使用率。

城市级部分耦合时机的量化剖析需求一套整合的方法来模仿更复杂、更互联的动力体系。本陈述提出了一套通用的技能和经济指标，来初步显现以可再生动力自发自用并选用储热作为耦合计划来进步城市可再生动力使用时的部分耦合时机。陈述还供给了模仿东西，在将修建部分作为完成零碳城市和零碳社区的要点计划的给定情境下，为部分耦合时机供给量化剖析。根据部分耦合技能和权衡计划，跨部分协同能够在不同情形的优化方针下进行测算。

该东西使用在我国张家口市崇礼区作为示范研讨。剖析显现选用就近风电场的超发电力进行电供暖在整个区脱碳中发挥了核心作用。大约有360GWh的过剩电力用于供热。热泵结合集中供热网为电、热部分耦合发明了时机。据估量，为了满意450万平方米供热服务方针，近期需求建造一个覆盖36000平方米的集中供热网，包含7套46MW的电热锅炉。剖析显现崇礼区有效动力规划的一个要害因素是提高季节性储能容量，能够将它整合进供热体系。此外，剖析中还估算了公共交通部分和其他终端消费部分的部分耦合潜力。

为了更好阐释试点研讨成果，陈述供给了我国动力转型的背景。要点是城市层面的动议，以及国家层面以下施行减排战略所面临的要害应战，比如短少政府机构在不同层面和部分横向和纵向整合、公众认知和参与缺乏、规划和履行之间的偏差。此外，我国部分耦合实践的概述供给了试点项目的历史背景以及终端消费部分以及多种来源分布式电源耦合的机制。要点是可再生动力制热和电池储能，这是两项不只能够耦合不同部分，也能让城市更有效响应VRE发电并网。

我国的许多城市动力体系现已越来越多地与其他城市功能，如城市废物管理体系联系起来。考虑到我国城镇人口持续增加、传统废物处理（如填埋式）能力约束以及传统处理方式的环境影响，这种方式十分要害。更先进的处理方式是与动力部分相耦合的废物燃烧和废物厌氧发酵制沼气，能够获得电力并更有效地使用有限的资源。

本陈述的其他试点研讨还包含哥斯达黎加。该国几乎100%由可再生动力发电（主要是水电），化石燃料为主的交通部分动力需求持续增加，因而能够从低碳愿景的部分耦合中获益巨大。模仿东西对GreaterMetropolitan区域的两个区Desamparados和SanRafael的部分耦合计划进行了剖析。

Desamparados模仿成果显现，假如选用部分耦合，动力消费中可再生动力的占比能够从36%进步到2035年的60.4%、2050年的100%。当地以房顶光伏为主的可再生动力发电能够经过交通电气化、储能和/或制氢消纳。住所部分也有部分耦合潜能，但是要依赖于家庭动力管理体系。需求采纳的措施包含现场控制体系的使用、高能效电器补助和高耗能设备的交税机制。

SanRafaeldeCoronado的住所部分是最大的动力消费部分。当地人口密度更低，因而能够选用地面安装的光伏电站甚至是风电场。根据剖析成果，研讨周期的后半部分的可再生动力占比会大幅提高：前半部分只有26%，而2035到2050年期间将到达68%。在供给侧战略研讨中，考虑了选用车网互动和氢气作为部分耦合计划的优化计划。在这个地方，10%的电动汽车电池容量能够被电网在区域层面上使用，而选用多种动力载体能够优化制氢和发电的运转战略。成果显现，由于对本地VRE发电安装约束变少了，本地100%可再生动力体系的动力成本下降了（该区域估量可下降15%）。

总之，城市现已经过进步本地和区域可再生动力的使用等尽力来应对全球气候应战。随着VRE发电份额的提高，电力体系需求电网电池储能、容量调节和监管手段之外更多的灵敏性，需求侧的灵敏性潜能巨大。

本陈述显现，使用需求侧部分耦合能够满意高份额可再生动力并网要求。此外，经过电解槽完成可再生动力制氢能够极大提高动力体系灵敏性。这是由于氢气能够直接贮存，也能够转换为其他动力、工业产品，因而有助于重耗能工业、远程海运等脱碳困难的部分减排。