編者按：“雙碳”背景下，隨著科技水平不斷進步和能源行業快速發展，分布式能源已成為引領能源領域發展的重要趨勢之一。第十九屆中國分布式能源國際論壇”于2023年12月12日在重慶召開，本次大會由中國能源研究會與中國能源網聯合主辦。會上，

德國PSI軟件公司高級業務經理郭欣博士做了主題為《德國消納高比例可再生能源的平衡機制》的報告。

以下內容根據論壇演講實錄進行整理。

郭欣：大家好，我今天報告的題目是德國消納高比例可再生能源的平衡機制，在報告開始之前，我先介紹一下報告的背景。

目前德國新能源用電比例已經超過了50%，在沿海地區早已經超過了百分之一百，有一些地區新能源比例已經達到了80%，這都是因為德國在各個方面全面提高了電力系統的靈活性，包括電力設備的靈活性，規劃容量的靈活性，以及運行方式的靈活性和所謂網源儲的靈活性，最后當然還包括電源和負荷的靈活性，在提高靈活性的時候，德國全面的放棄了傳統了概念，引入了許多新的概念，不然這件事情是做不到的，因為德國擴建電網是一件非常困難的事情，審批需要長達5年時間，另外還有民眾的阻礙靈活，所以到現在為止，德國所需擴建的電網只完成了12%，從另一個方面說明，引入這些新概念的有效性，由于時間關系，今天只能談一個新概念，所謂平衡機制的新概念。

下面來看一下報告內容。

首先來看一下幾個基本的概念作為引言，作為平衡機制，包括三個重要方面。

一、平衡能源的結算。

三、調頻能量市場。

三、調頻能量的需求。

在這些內容里，調頻的責任方，負責做調頻三項工作的負責方，他扮演了非常重要的關鍵角色，整個報告都是圍繞著平衡負責方來鋪開的，看一下平衡責任方的主要責任，不平衡實際上有三個方面。

一、預測誤差。

二、計劃條約。

三、安全裕度。

詳細的說，預測誤差主要是新能源預測和負荷的預測，其中新能源誤差是非常主要的。計劃條約包括發電計劃的條約，比如交易時的計劃改變和所謂再調度，再調度是什么意思?在電網有堵塞的情況下，通過兩側電場發電的調度，一邊升一邊降來緩解電網的堵塞情況，這叫再調度，這時候要改變發電計劃。還有小時跳躍，因為發電都不是連續的，都是按小時定的計劃，所以計劃連續性也會引起不平衡。

最后安全裕度，比如調頻在德國是兩個核電廠同時停電來定的量，其他的是所謂系統備用。

下面我們來看所謂德國的平衡駁論，這是一個很出名的工作，這張圖怎么看?隨著風光的裝機容量不斷擴大，所需要的平衡能量也越來越大，新能源比例越高，系統波動性越大，系統的調頻備用需要的越多，系統平衡的成本越高，在德國系統平衡被認為是繼棄風棄光之后又一項重大挑戰，這里面我舉了兩個例子，一個是英國到2007年的時候，調頻備用等價了18%，系統平均費用增加了差不多三倍。還有奧地利，奧地利的情況跟德國差不多，而且比德國也小，但是平衡成本是德國的十倍以上，德國曾經自己也做過預測，當時預測到2020年調頻備用會翻番，從圖上來看是招標的統計，不是成正比上升，反而是下降的，不但是招標的規律，下面可以看到費用也是下降的，統計2010年到2020年，還有實際調頻費用也都是下降的。

德國的經濟學家對這個問題做了非常仔細的研究，下面是他們的研究結果，經過分析以后，發現到2017年對調頻容量的需求和調頻的電量分別減少50%多，實際上應該是成正比上漲的，現在反而是成反比下降的，所以節約的經濟成本是達到了近乎一倍，因為量很大，所以是非常可觀的，而且至少在2017年的時候，在歐洲或者在世界上僅僅德國一家，所以被稱為德國的調頻駁論，德國是為什么做到這一點?下面看一下剛才提到的所謂平衡責任方，舉一個例子。

這是德國地圖，上面我把輸電平衡責任方，有很多不同的平衡責任方，分別大概講一下。最重要的是，左邊的是灰色的，地網的所謂平衡責任方，平衡責任方的任務是什么?買電跟賣電需要達到平衡，自己沒有能力達到平衡的時候，就需要通過交易的方式達到平衡，既是物理的也是虛擬的概念，淺綠色的是新能源的參與，新能源的責任方或者是平衡集團，什么意思?德國法律規定，所有超過一百千瓦的新能源，都必須賣到電力市場上，而且他們一直在改進預測誤差，從2010年到2018年，預測誤差減少了50%，數據也是相當可觀，剛才第一條曲線里面可以達到下降60%，德國下降了50%，原因就是所有的這些新能源都必須賣到現貨市場上。

再上面紅的平衡集團，再強調一下平衡集團就是要達到所有發電或者買的電，或者賣的電都要達到平衡，這是虛擬的概念，橫的是發電廠，發電集團作為平衡集團也是非常重要的參與方，主要是靠海那一方，主要靠風電捆綁的方式來減少風電預測的誤差，下面看一下有哪些新概念。

傳統的概念是符合進行集中的區域預測，新的概念是對分布式的新能源進行區域的預測，剛才我們看到了，達到的很準確。過去德國一共有四大電網，負責優化和調頻，現在平衡責任方在德國有一千多家，采用一千多種方式進行平衡，過去用的管理系統EMS，虛擬電廠，過去僅僅是調頻，現在是儲氫這一刻之前一直在做平衡，減少所謂的計劃條約。

過去是靠經驗來估算，現在都是要進行實時的預測，簡單的看一下平衡價格系統。平衡價格系統在德國是非常復雜，搞這一行的人也不是在所有的方面都有所了解和熟悉，所以在這里我只能對價格系統做通俗的解釋，平衡所需要的費用是非常非常大的，實際上在德國把平衡的費用一部分她出來，讓所謂的平衡責任方有一個賺錢的機會，他們賺到了一部分錢，也給國家省了很多錢，實際上這是核心的地方，貢獻越大獲利越多，同時在過程中電廠進行靈活性改造，使得電廠越來越靈活。

價格機制里也有一些規則，假如你發現對系統不利，需要進行所謂的負極力，只能簡單的解釋一下。

國際合作對平衡的作用。剛才談到平衡的集團或者平衡負責方，十多年前，2001年以前，德國四大電網各有一個所謂的平衡區，互相區之間的調頻或者做平衡工作都是不協調的，有的時候會產生所謂的政府對沖，另外每一個所謂的平衡責任方必須和四個平衡區進行協調，加大管理費用，結算也是四套，所以也增加了管理費用。

由于這個原因，下面可以看到德國合成了一個統一的平衡區，做的很成功，在這個基礎上成立了國際平衡聯盟，聯盟最后是擴大到了整個歐洲，德國比較小，德國是相當于中國的省，歐洲類似是跟整個中國相比較，所以所謂的國際合作講的在中國來說就是省與省之間的協調。

看一下具體的項目，有兩個項目，一個是二次調頻的優化，一個是三次調頻，二次調頻是非常了解，是我們的主項目，二次調頻在整個歐洲甚至整個全國、各個省都進行了優化，要求在一秒鐘之內完成所有的調頻優化，但是整個的市場還是各國都有各國自己的市場，通過交易耦合，調頻市場和現貨市場大家要注意是兩個市場。

現在來看效果，灰色的部分可以看到整個調頻的電量是不斷在減少，灰色的部分通過國際合作，在中國來說是省與省之間的合作來進行優化的，效果是非常顯著的。

最后做一個簡單的總結，德國系統調頻的機制，它的成功與市場機制、組織結構、價格體系、國際合作等各種各樣的原因，通過各方面的共同努力來完成的，里面我講到很多規律，這些規律是和制度本身在我看來是無關的。比如新能源的區域預測以及直接上市一百千瓦以上的新能源必須上市，平衡價格的激勵措施、調頻聯盟、調頻的備用功率的預測以及市場的耦合，這些都是和制度無關的，所以有可能以某一種方式的形式可以借鑒。

每個國家都有自己的國情，所以德國的平衡系統方面經驗也只能作為參考，在我看來對中國來說，調頻調峰的改革還是比較關鍵的，在德國是沒有調峰的概念，調峰在德國都是屬于系統平衡的，單獨拿出來平衡問題和現貨市場理論上是可以協同，但實際上操作起來是非常非常困難的，從我的角度來看有必要把調峰納入到現貨市場。

最后一條是我對德國能源轉型的總結，回過頭來看德國新能源的發展，許多問題實際上不是技術問題，而是經濟問題，許多經濟問題實質上是市場問題，很多市場問題最后又歸結為政策問題，一環扣一換，一層更比一層高。

謝謝大家。