目前，德國(guó)超過(guò)三分之一的發(fā)电量来自可再生能(nén事樂g)源。德國(guó)如何在可再生能(néng)源發(fā)电的未来少麗中继续保持优越性，是對(duì)德國(guó)能(néng)源行业最紅到重要的问题。

      德國(guó)向(xiàng)绿色兵資能(néng)源的转型仍在继续。但是，在沒(méi)有太阳或者风的時(做呢shí)候，完全建立在可再生能(néng)源基础上的电力系统將(jiāng雨花)如何给世界第四大經(jīng)济体供电？能(néng)源過(亮多guò)渡计划的反對(duì)者认为德國(guó)必然面(miàn)對(d光照uì)电力能(néng)源短缺的挑战，然而能(néng)源转型的樹水支持者则提供了一系列解决方案。

      在不依赖核电以及煤，天然气這(zhè)種(zhǒng)對(du家生ì)环境有危害的燃料的情况下，把對(duì)天气依赖性极高的风力發(遠還fā)电，太阳能(néng)發(fā)电和用电需求進(jìn)會海行匹配，這(zhè)是德國(guó)向(xiàng)无核和低碳經(jīng金相)济進(jìn)行能(néng)源转变的巨大挑战。

      根据德國(guó)的气候改善计划，門又目前可再生能(néng)源發(fā)电已經(jīng)可以满足德國(guó舊你)三分之一的电力需求，到(dào)2030年將(jiāng)會(huì廠來)达到(dào)50%。這(zhè)项计划還(hái)意味著(zhe)，截雨門止到(dào)本世纪中叶，德國(guó)必须全面(miàn)实现可再生能(n好兵éng)源發(fā)电，因为工业和农业中不可避免會(huì)产物用生二氧化碳，這(zhè)些二氧化碳會(huì)耗尽德國(guó)剩間短余的二氧化碳排放预算。

      長(cháng)远来看，德國(guó)將(jiāng)不再能(néng)依靠核电站（所有的核电明我站都(dōu)要在2022年关闭），也不能(néng)依靠煤炭或天志是然气發(fā)电，来提供所需要的基本电能(néng)——称为“基本负荷”。反對(duì)者答開认为，德國(guó)永远不能(néng)单纯依靠可再生能(n多媽éng)源發(fā)电满足电力需求，因为即使有大量的风力涡轮机裡火和太阳能(néng)發(fā)电厂，他们也不能(néng)在无风，无光的条件下靜醫产生足够的电力来满足需求。在能(néng)源转型的背景条件下靜生，這(zhè)種(zhǒng)天气状况得到(dào)了广泛的讨论，德语吃區中有了一个新的词汇：Dunkelflaute（无光且无风）。

      2017年初，這(zhè)作市種(zhǒng)天气状况十分常见，如下图所示，1月中旬的风能(né慢道ng)和太阳能(néng)發(fā)电量非常低：

图|發(fā)电量与消耗量

      从上图可以看出，即使风能(néng)和太阳能(néng)發(fā)电容量增加三倍商訊，也无法满足用电需求。

      理论上，有许多方法作些可以弥补可继续能(néng)源供电過(guò)程中的供需不平衡问题。國(gu歌村ó)际能(néng)源署（IKA）的专家研究认为，由于电力系统中的可知匠再生能(néng)源份额不断增長(cháng)，应当从成(chéng)本、实用性和特定需求三个方面(miàn)提升可持续能(néng)源供电的实用性：

1.   使能(néng)源供需更加灵活（可再生燃气，沼气，数字化） 些城
2.   提高效率
3.   从國(guó)外获得能(néng)源（能(nén國能g)源的出口与進(jìn)口）
4.   能(néng)源储存技术（抽水蓄能(néng)，蓄电員也池，能(néng)源与气体转换，能(néng)源与热力转换，蓄科裡热技术等）

      下面(miàn)的图表國雨展示了其中一些解决方案。其中，使用储存系统由于其本身成(chéng)本唱就较高，建议在尝试其他方法後(hòu)再使用。

图|弹性单元取决于可再生能(néng)源（RE）的份额

调整需求以匹配供应

      不是一味地调整供应量来满足是車需求，相反而是通過(guò)调整需求量来适应供应量，這(zhè)種(zhǒn拿新g)具有巨大潜力的解决方法往往會(huì)被(bèi)忽略。

      一般来說(shuō)，這(zhè)事司種(zhǒng)解决方法有兩(liǎng)種(zhǒng)实土物现的途径：一種(zhǒng)是通過(guò)提高效率来降低电力消耗；還(hái)可姐樂以通過(guò)调节使短時(shí)期的用电需求量更灵活。但很多专家认为，到(dào)本世纪中叶，德國(guó)的用电需求量將(j好分iāng)會(huì)持续增長(cháng)，因为大部分运输和供暖需書影要由电力提供，所以即使提高效率也并不能(néng)對(duì)降低电力消城謝耗有明显的帮助。因此，提升短期用电需求的灵活性將(jiāng)变說做得更加重要。正如在自动控制原理基础模型中，需求侧的响应對(duì雪什)系统优化有重要意义。Agora Energiewende委習銀托進(jìn)行的一项研究显示：需求侧响应可以降低电力供应成(chéng)本，進(jìn)一步整合可再生能藍不(néng)源，促進(jìn)能(néng)源供应安全；无论是在总体需求量低但可再生能(néng)源投入高，或是总体需求量高但下愛可再生能(néng)源投入低的情况下，需求侧响应调节都(dōu)腦店會(huì)發(fā)挥重要作用。

      對(duì)于大型工報老业电力消费者，可以选择在可再生能(néng)源密集時(shí)接通电源，从低明還电价中获益，在资源稀缺是切断消费，避免直接碰撞电力市场的高价位。关闭电力消费通常被(bèi)称为“负载脱落”，而延迟电力需求坐房则被(bèi)称为“负载转移”。

      毫无疑问，“数字化”是当今能(né線姐ng)源领域最重要的流行词。信息技术可以是很多種(zhǒng)平衡知答供需关系的方法得以实现，例如管理家用电器的耗电量，或將(jiāng)电动汽车習開的电池集成(chéng)到(dào)电力系统中。

      当然，在可再生电力能地鄉(néng)源系统中，灵活的电力供应也是必不可少的。在未来，风能(nén紙雪g)和太阳能(néng)供电必然需要其他能(néng)源的补充，書到而這(zhè)些替补能(néng)源必定有较高的灵活性，例如传站民统的燃气發(fā)电厂可以在几分钟時(shí)间内快速启动补充电力产量，因此，術人他们可能(néng)會(huì)在一个越来越依赖可持续能(néng匠看)源的电力系统中扮演重要角色。在一个100%使用可再生能(néng)源訊影的未来，燃气發(fā)电厂會(huì)使用可再生能(néng)源生产的內制天然气，实现在不排放废气的情况下运行。

能(néng)源的出口与進(jìn)口

       國(guó)外的电力能(電場néng)源也可以用来弥补可再生能(néng)源系统的供需缺口。例如，德國(guó)可以从拥有大量水力發(fā)电系统的邻國(guó)靜知進(jìn)口电能(néng)，比如多山的奥地利。

      此外，欧洲电网的一体化程度正在畫件通過(guò)电网的扩展逐步提高，所以德國(guó)可以从其他气候不同的國(化數guó)家来進(jìn)口太阳能(néng)和风能(néng)。例如，从希腊匠窗進(jìn)口太阳能(néng)和从西班牙進(jìn)口风能南南(néng)。无风且无太阳光的天气在德國(guó)十分常见，但是算車整个欧洲都(dōu)是這(zhè)種(zhǒng)天气的可能(néng)我通性就(jiù)很低了。

      德國(guó)也即將(j去近iāng)与水力资源丰富的斯堪的纳维亚半岛直接连通。在2017年初，行化电网运营商50Hertz宣布计划建造一条德國(guó)连接瑞典的电力线行商。同時(shí)，连接德國(guó)和挪威的第一条直通线NordL了老ink的建设工作已經(jīng)開(kāi)始。从2019年起(qǐ年相)，电缆將(jiāng)允许可再生能(néng)源的运输交换。在德國(g黃黑uó)风力發(fā)电量丰富時(shí)，多余的电力可以用于位于山上的挪威水大新库抽水。在德國(guó)可再生能(néng)源匮乏時(shí)，水女件可以通過(guò)涡轮机释放来發(fā)电，然後(hòu)送回德國(路呢guó)。

如何储存可再生能(néng)源

       可再生能(néng)源在电力市场所占的份额越大，對(duì)于储照她能(néng)技术的要求就(jiù)越高。但大多数能(néng)源专家认为，在了樹未来几十年内并不需要大规模的能(néng)源存储技术，因为有討那性价比更高的方法来對(duì)可再生能(néng)源电力系统進煙煙(jìn)行优化（见上文）。能(néng)源智库Agora Ener微書giewende委托進(jìn)行的一项研究得出结论，德國(guó)著資未来20年的风能(néng)和太阳能(néng)系统發(fā化我)展均不需要新的电力存储。

      尽管這(zhè)樣(yà生嗎ng)，世界各國(guó)對(duì)于能(néng)源存储技兵白术的研究都(dōu)在如火如荼地進(jìn)行。许多技术人员、工程师和其他领域看物的专家，各类公司企业，都(dōu)在寻找新方法来储存多余的可再生能那你(néng)源，以备在恶劣天气状况下电力系统的正常运行。世界能門跳(néng)源理事(shì)會(huì)(World energy C低弟ouncil)在报告中写道(dào):“在可再生能(néng)源的同時如舞(shí)，將(jiāng)能(néng)源储存与可再生能(néng)源一好子起(qǐ)使用，這(zhè)一前景令全球能(néng)源行业著(zhe)迷。”些說

      由于德國(guó)风力涡轮机和太阳那拍能(néng)电池装机容量不断提升，在风能(néng)和太阳能兵技(néng)资源充足的夏季，可再生能(néng)源發(fā)电的产金吃量將(jiāng)大大超越整个國(guó)家的电力需求。但目前，足呢師以覆盖整个國(guó)家电力市场的大规模储能(néng)技术成她弟(chéng)本過(guò)高，必须寻找更加經(jīng)济有效的方法来利用讀匠剩余的能(néng)源。在國(guó)际层面(miàn)上，任何突破性技术都(雪房dōu)會(huì)获得巨大收益。

      目前，储能(néng)技术厭新主要有物理储能(néng)(如抽水蓄能(néng))、化學(xu讀技é)储能(néng)(如锂离子电池)和电磁储能(néng)(如超导电磁储看秒能(néng))三大类。 對(duì)比物理储能(néng)而公匠言，电化學(xué)储能(néng)具有使用方便、环境污染少議個、效率高等优点。不同的电池类型性能(néng)各异，其中锂离子妹個电池發(fā)展最为迅速，储能(néng)应用前景最佳。锂离子电池无明显短低事板，领跑电池技术之争。锂电池性能(néng)大幅提升，与铅酸电森木池相比优势明显，且有逐步取代钠硫电池和液流电池在大容量储能(nén雨生g)领域的历史垄断地位。在 2016年全球电化學(xué)储能(néng)新大時建项目中，锂电池装机占比约为 90%，成(chéng)为应用最广泛的新型储能(資拿néng)技术。100MW级高性能(néng)锂离子电池储能(néng)有場討望在 2020年之前完成(chéng)技术攻关、2025年開光短(kāi)始推广应用，带来更广阔的市场空间。

图|全球储能(néng)市场累计装机规模（2000-2018）

      根据 CNESA 全球储能(néng)项目库的不完全统计，截至 2017 年底，全球已投运储能(néng)项目累计装机规模175.4GW，同比增長(cháng) 4%；抽水蓄能(néng)的累计装机规模依旧占据最大比重，为 96%；电化學(xué)储能(néng)的累计装机规模紧随其後(hòu)，规模为 2926.6MW，同比增長(cháng) 45%。

图|2017 年全球新增投运电化學(xué)储能(néng)项目分布（MW%）

      此外，在未来的能(néng)源系化厭统中，分散的小规模存储技术系统(例如家用电池)也可能(néng)發(fā)挥重要作用。汽车制造商和公用事(s腦影hì)业公司之间的各種(zhǒng)合作，也將(jiāng)使用過(guò車中)的电动汽车电池作为第二種(zhǒng)大规模存储方式，也可以平衡电网。特斯拉紙我(Tesla)、戴姆勒(Daimler)和索尼(Sonnen)等公司生产的电池，在安装了屋顶光伏系统的家庭中已經(jīng)变得越来越普笑西遍。

      或者，過(guò)剩的电力路北可以用来制造氢气或其他气体，這(zhè)些气体可以无限期地储存，然後(綠數hòu)在传统的燃气發(fā)电厂燃烧發(fā)电，或者用来为家庭供暖。但是這員商(zhè)项技术目前很昂贵，因为在转换過(guò)程中會(hu藍紅ì)损失很多能(néng)量。

      现在德國(guó)是全球最大的户聽資用储能(néng)市场。GTM（Greentech Media）發(f科來ā)布德國(guó)储能(néng)市场报告，预测2015-202習如1 年期间德國(guó)储能(néng)市场规模將(jiān關行g)增長(cháng) 11 倍，达到(dào)每年 10.3 亿美元。關電推动德國(guó)储能(néng)市场發(fā)展的因素包括逐年下降的税费、高間用额的零售电价、高比例的可再生能(néng)源發(fā)电、KfW 户用從市储能(néng)补贴等。對(duì)于现在市场中多種(zhǒn可玩g)多樣(yàng)的储能(néng)可能(néng)性，究竟哪種(zh城個ǒng)更适合德國(guó)國(guó)情，能(néng)够实现大规模能(n動近éng)源存储，只有实践和時(shí)间能(néng)够给我们答案。