绿色星球的能源转型

是时候用风能、太阳能和水力发电等清洁能源中的碳中性能源替代化石燃料，为应对全球变暖做出积极贡献。

未来 10 年将决定地球的未来。现在，比以往任何时候都更需要进行绿色转型。在接受《电力电子新闻》的独家采访时，Enel 集团战略、经济和情景规划负责人 Francesca Gostinelli 将分析将改变市场以实现完整能源转型的各种技术和承诺。

得益于与可再生能源相关的战略和商业模式，以及最终用途的电气化，包括以前未电气化的部门，大幅减少温室气体排放的道路越来越明显。在脱碳较为复杂的地区，使用可再生能源生产的绿色氢将发挥关键作用。除此之外，网络数字化促进了能源效率的提高，将进一步减少温室气体排放。

Francesca Gostinelli，Enel 集团战略、经济和情景规划负责人

可再生能源、微电网和其他能源趋势更加重视世界各地老化的电力基础设施和输配电线路的可靠性。输配电线路和微电网沿线的电力监控和基础设施监控的设计特点是什么？

在 Enel，我们相信公用事业公司有潜力扩大其当前的作用，通过提供技术创新、能效解决方案和新型服务，引领能源转型并充当可持续能源模型的促进者和加速器。是未来净零世界的重要推动者。电力公司确实通过促进能源最终使用的电气化和提供“超越商品”的服务，加速采用高度电力到完全电力的行为，从而为脱碳能源世界开辟了道路。

整个基础设施的数字化以及数字设备和现场传感器的集成正在将网络转变为智能电网，并实现对电网状况和能量流动的实时观察。为了实现对潮流和网络本身状态的连续监测，第一步是安装智能电表，这是一个真正的电网传感器，即使在低电压水平下也能提供信息，涉及最终配备此类设备的客户。这奠定了智能电网的基础，其数字化水平可以通过远程控制和先进的自动化以及控制系统进一步提高，这些功能不仅可以改善电网监控，还可以改善其管理，通过自我修复或实时潮流预测等创新功能。这种电网数字化还有助于将混合开/关微电网和灵活性服务无缝集成到能源系统中。

10 年后，绿色能源投资的成果将越来越多地成为我们日常生活的一部分。能源生态系统变得越来越大，联系越来越紧密。我们今天如何开始节约用电？

到 2050 年向净零排放过渡需要大幅增加对电力和基础设施部门的投资，以及促进采用创新的终端服务。电力处于能源阶段的中心，为加快脱碳和能源使用效率提供了前所未有的机会。能源生态系统确实变得越来越大，联系越来越紧密，但对最终用户来说也越来越复杂。在值得信赖的能源合作伙伴的指导下，将风险转化为机遇，降低成本，增强可持续性和弹性，并产生新的收入来源。

与其他能源载体相比，对于相同的最终能源使用效率更高，因此可以实现大量节能。在运输部门，通过大规模部署比内燃机汽车效率高 5 倍的电动汽车，可以显着提高效率[国际能源署，IEA，2020 年世界能源展望]。在建筑领域，主要通过部署比燃油或燃气锅炉使用的能源少 4 倍的热泵来实现能效提升 [IEA，2020 年世界能源展望]。在工业部门，通过工业过程的电气化，特别是在化学、食品和造纸部门，有很大的机会提高效率。

太阳能和风能等新的可再生能源越来越多地与传统发电系统集成，以满足不断增长的需求，同时帮助减少 CO 2排放。告诉我有关此集成的信息。市场方面的下一个挑战是什么？

未来十年，能源转型必须以前所未有的速度加速。这意味着能源生态系统将由越来越脱碳的能源容量组成，可再生能源的份额将大幅增长，无论是在传统发电[供应]方面，还是在需求方面，由于分布式能源。至于太阳能和风能，我认为我们不能再说它们是新能源，因为它们已经在发电组合中发挥了重要作用。在全球范围内，这些能源已经在许多国家代表了从新工厂生产电力的最便宜的方式，并且在 20 年内，全球可再生能源容量预计将比今天增长 4 倍以上 [IEA，2020 年世界能源展望]，移动朝向更小的装置。结果将是满足总能源需求所需的发电厂数量显着增加。此外，由于其固有的性质，可再生能源发电厂将比旧的集中式传统发电厂分布更广，更靠近最终消费地点。与配电网直接相连的可再生能源的份额不断增加，这一趋势突显出来，到 2050 年，可再生能源将从目前的 24% 增长到 67% [BNEF NEO 2020]。发电厂规模的缩小和非本地化意味着发电和配电的新范式。可再生能源发电厂将比旧的集中式常规发电厂分布更广，更靠近最终消费地点。与配电网直接相连的可再生能源的份额不断增加，这一趋势突显出来，到 2050 年，可再生能源将从目前的 24% 增长到 67% [BNEF NEO 2020]。发电厂规模的缩小和非本地化意味着发电和配电的新范式。可再生能源发电厂将比旧的集中式常规发电厂分布更广，更靠近最终消费地点。与配电网直接相连的可再生能源的份额不断增加，这一趋势突显出来，到 2050 年，可再生能源将从目前的 24% 增长到 67% [BNEF NEO 2020]。发电厂规模的缩小和非本地化意味着发电和配电的新范式。

配电将在直接互连所有这些具有间歇性行为的新一代资源方面发挥关键作用，需要对能量流进行细致的协调以确保电力供需之间的平衡，管理所有连接到电网的设备及其需求. 在这种新能源场景中，配电运营商必须保证可靠的服务以及在市场、政策和客户的推动下可能导致最终消费更快电气化的所有行动。与此同时，新的市场设计必须对所有人开放和透明，以参与为能源供应商和客户创造新的机会。后者需要得到明确的监管和市场框架的支持，该框架定义了不同参与者的角色和职能，主要是电力分销商的角色和职能，从而促进电力系统可用灵活性的优化，并促进适当的投资水平由电网运营商提供。此外，基于上一代能源的边际成本的能源定价可能无法在可再生能源占主导地位的渐进式、几乎为零的边际成本系统中提供所需的投资信号，因此需要努力调整市场设计，其中新的充足来源发电方面的灵活性需要通过一致的定价来奖励。从而促进电力系统可用灵活性的优化，并促进电网运营商的适当投资水平。此外，基于上一代能源的边际成本的能源定价可能无法在可再生能源占主导地位的渐进式、几乎为零的边际成本系统中提供所需的投资信号，因此需要努力调整市场设计，其中新的充足来源发电方面的灵活性需要通过一致的定价来奖励。从而促进电力系统可用灵活性的优化，并促进电网运营商的适当投资水平。此外，基于上一代能源的边际成本的能源定价可能无法在可再生能源占主导地位的渐进式、几乎为零的边际成本系统中提供所需的投资信号，因此需要努力调整市场设计，其中新的充足来源发电方面的灵活性需要通过一致的定价来奖励。

最终目标是建立可行且高效的能源转型。

生长和支持可再生能源有很大的挑战，不仅从氮化镓和碳化硅器件'的视点而且还取决于考虑到良好的控制定义，优化和分布式能源的数字管理的点。在这种情况下有哪些挑战？

传统上，系统运营商依靠旋转质量产生的惯性来提供电网稳定性和质量。热力发电的稀缺性将几乎完全使水力发电和基于数字技术（例如“需求响应平台、电池储能”）的普遍渗透所赋予的新的灵活性解决方案发挥作用。

为了有效地从分布式能源系统的灵活性中受益，公用事业公司需要在技术支持解决方案和智能电网技术的边缘开展工作，以优化电网管理（智能电表、数字双胞胎、需求响应、车辆到电网等） ，解决网络拥塞并提供高分辨率的价格信号（负载曲线优化、可再生能源和电动汽车与存储的集成）。

为了应对分布式能源和发电的高级管理挑战，Enel多年来一直致力于实现配电网络条件和能量流的实时可观察性。作为世界上最大的配电网运营商之一，Enel正在为其网络做好准备，以更积极地参与能源系统的可靠性，通过采购和采用灵活的服务和解决方案来进行拥塞管理以及电压调节，当这些是系统的最佳解决方案时。此外，由于我们的“开放式”Enel灵活性实验室基于位于西班牙和意大利的四个设施，我们使参与新兴灵活性市场的所有利益相关者能够在模拟、仿真甚至真实互联电网中协作、测试和验证其灵活性解决方案的互操作性。

我们有不同的可再生能源、光伏和风能。但我们还有其他来源。当前的趋势是什么，哪些技术可以为领导力提供创新？

可再生能源、电气化和数字化的扩大是加速能源转型和经济脱碳的主要支柱。我们坚信可再生能源将需要大幅增加，我们已准备好做出贡献：在 10 年内，Enel 计划增加总计 95,000 兆瓦的新可再生能源容量，达到约 145,000 兆瓦的可再生能源总容量，大约是3×今天的容量。为实现这一目标，我们将在 10 年内筹集约 1900 亿欧元的投资。到 2030 年底，我们的可再生能源占总发电量的份额将高于 80%，同时我们将减少 CO 2根据巴黎协定，与 2017 年基准年相比，单一排放量减少了 80%，达到了科学目标计划认证的目标，与 1.5˚C 气候路径保持一致。

风能和太阳能是当今成熟且具有成本竞争力的技术，但我们正与合作伙伴不断创新，以达到更高的效率和有效性水平，同时促进循环，端到端地融入整个价值链。此外，我们正在寻求储能系统的整合——我们的目标是到 2030 年达到 20 TWh——以提高太阳能和风能的能力，为电网提供灵活性和足够的服务，并降低限电风险。此外，绿色氢正在补充由可再生能源驱动的电气化。当然，电气化仍然是对大部分最终能源消耗进行脱碳的最具成本效益的方式；由可再生能源生产的绿色氢可以为所谓的“难以减排”行业的脱碳做出宝贵贡献，如化工、航空和海运。由于电解槽成本的降低，预计到 2030 年，该技术将与基于化石燃料的替代品竞争。此外，还有其他技术，例如潮汐能，正在以原型的形式进行测试，并且可能与下一次脱碳浪潮相关。

请务必记住，除了有形资产外，数字资产还代表着一系列关键的“技术”。在不断变化的监管框架内管理这种日益增加的复杂性、推动可持续能源转型时，数字平台一直并将继续成为关键。作为基于平台的公用事业公司，Enel 能够创造共享价值：开设有助于提高利润率的新业务，降低整个价值链的运营成本，并使利益相关者和整个社会的利益最大化。

政府和消费者对可持续未来的压力越来越大，这意味着脱碳和电气化解决方案的需求比以往任何时候都大。此外，超级跑车正在投资电动汽车。您如何预测未来几年电动汽车市场的演变？

世界瞬息万变，电动汽车也是如此。据彭博新能源财经 [BNEF] 和国际能源署称，要在本世纪中叶实现净零排放，到 2030 年全球销售的所有汽车中有 60% 必须是电动的，而到 2035 年这一比例必须达到近 100% [BNEF, Electric车辆展望，EVO 2021；IEA，2021，到 2050 年净零]。未来的出行是电动的，因为它更高效 [IEA，2020 年世界能源展望]，它可以实现零排放的驾驶体验，改善我们居住社区的空气质量并提高驾驶时的舒适度。

但电动汽车已经成为我们现在的一部分。如今，全球道路上已经有 1200 万辆乘用电动汽车，其中仅 2020 年就售出超过 300 万辆 [BNEF，EVO2021]。许多汽车制造商通过在该领域进行大量投资，迅速改变了他们的价值主张，从而向市场发出了明确的信号。

10 年来，Enel 一直处于部署电动汽车充电技术和相关服务的最前沿，旨在实现向电动汽车的过渡。

此外，电动汽车市场的发展以及随之而来的对增强型充电基础设施的需求，正在引领配电网络的重大更新和授权。此外，在该领域，Enel 正在努力应对不断增加的电力消耗，同时部署能够应对智能充电技术的电网，并为电力系统提供灵活性，同时降低总体成本。如果我们想加快交通部门的脱碳和电气化，这将是关键。

电动汽车和储能在能源转型中的作用是什么？

电动汽车是能源转型的关键驱动力，预计将导致对可再生能源产生的电力需求增加。这意味着对电力系统灵活性的需求正在快速增长。如前所述，在 20 年内，全球可再生能源容量预计将比现在增长 4 倍以上 [IEA，2020 年世界能源展望]，这为可再生能源创造了一个巨大的市场，但也为由储能和电池确保的系统灵活性创造了新的机会。因此，人们对储能系统的开发及其在能源矩阵中的集成越来越感兴趣。

我们认为，能够最大限度地利用储能的解决方案是将可再生能源生产设施与储能资产并置，这可以使混合电厂为电网提供灵活性和充足的服务，从而提供完整且具有竞争力的服务。能源转型下电力系统需求的脱碳解决方案。这就是为什么在我们的战略计划中，一个重要的章节专门用于可再生能源工厂的存储。如前所述，我们的目标是到 2030 年达到 20 TWh 的电池储能。

与此同时，我们预计零售业将出现增长，小型电池系统将被放置在工厂甚至建筑物中。我们可以考虑拥有自己的存储系统的公寓。电池和存储等灵活性解决方案的增长速度必须与对电气系统灵活性的需求一样快。

另一方面，根据用户行为特征和相关的充值优化模型，包括商业模式的进一步演进（例如，旨在降低同时期的管理系统、车辆到电网、智能充电等），电动汽车可以发挥作用作为灵活性服务提供者的角色。为此，配电网的作用再次成为实施相关智能充电技术的关键，它应该能够确保电力系统的灵活性，同时降低总体成本。

“能源转型是一项需要许多不同参与者共同努力的挑战：我们可以共同建立一个具有气候适应能力的未来，我们可以利用改变我们生产和消费方式的需求来推动大流行后的经济复苏能源，技术和创新不会停止让我们感到惊讶，”戈斯蒂内利说。

能源转型正在进行中。其目的是在未来几年进行大量投资，从而大幅减少排放。可再生能源、电气化和数字化的扩大是加速经济脱碳的主要支柱。软硬件部署、政策完善、融资创新、制度建设等方面的突破将加快进程。

审核编辑 黄昊宇