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报告概述

本报告以电力系统灵活性为核心研究对象，覆盖全球以及G20、G7等区域，基于IRENA的1.5°C情景和计划能源情景，对日、周、月时间尺度下的灵活性需求进行量级估算。报告分析了太阳能和风能占比对灵活性需求的影响，并评估了电池储能、互联电网、需求侧管理、长时储能等解决方案的潜在贡献。通过提供清晰、可测量的灵活性需求量化视图，帮助政策制定者、规划者和投资者理解未来灵活性需求的规模及多样化解决方案的必要性，为制定系统规划和投资策略提供参考。

报告的核心结论

全球日灵活性需求在2050年约为2019年的10倍

在IRENA的1.5°C情景下，全球日灵活性需求从2019年的1550 TWh（占年需求7%）增至2030年的4225 TWh（13%），到2050年达到15100 TWh（30%）。周和月尺度需求分别约为2019年的6倍。这一增长主要由可再生能源占比从9%（2019年）提升至70%（2050年）驱动。

太阳能主导的系统需要更多日间灵活性，风能主导的系统需要更多季节灵活性

分析显示，在非洲脱碳案例中，太阳能占比高的国家日灵活性需求更高，而风能占比高的国家周和月灵活性需求更突出。因此，灵活性解决方案的组合需根据当地资源特性调整，例如高太阳能地区更依赖电池储能，高风能地区更需长时储能或互联。

单一灵活性解决方案无法满足所有时间尺度的需求，需组合多种技术

基于非洲案例的指示性分析，电池储能对日灵活性最有效（降低日需求从16%到13%），但周和月效果仅分别为24%和12%。互联电网对周灵活性最有效（降低周需求从5.3%到1.8%），需求侧管理主要影响日尺度，长时储能在周和月尺度效果显著。最优方案需通过技术经济评估实现组合配置。

灵活性需与电网投资协同规划以优化成本与可靠性

报告强调，灵活性和电网基础设施是互补的：灵活性通过时间转移缓解拥堵，电网通过空间连接扩大灵活资源池。系统性规划应同时评估两者，避免孤立决策，从而实现可靠、经济、低碳的电力供应。

报告回答的关键问题

为什么电力系统需要灵活性？

电力系统灵活性是指系统以经济方式响应供需变化的能力。随着太阳能、风能等可变可再生能源占比提高，发电的波动性加大，同时需求侧因电气化和数据中心变得复杂。缺乏灵活性会导致弃电、负电价或供电短缺，因此灵活性是保障可靠性、经济性和可再生能源高效利用的关键。

如何衡量电力系统的灵活性需求？

报告采用净负荷（需求减去可再生能源出力）在各时间尺度（日、周、月）内偏离平均值的累积能量偏差来量化灵活性需求。该指标反映了系统为平衡供需所需调度的能量规模。例如，2019年全球日灵活性需求为1550 TWh，占年需求7%；到2050年预计达15100 TWh，占30%。

电池储能在提供灵活性方面效果如何？

电池储能对日间灵活性效果显著，以非洲脱碳案例为例，2050年可将日灵活性需求从16%降至13%（降低约21%）。但对周和月尺度的效果有限，仅为日效果的24%和12%。因此，电池适合应对日内波动，但需与长时储能、互联等其他方案配合。

不同灵活性方案（储能、互联、需求响应）分别适用于哪些时间尺度？

报告基于非洲案例指出：电池储能最擅长日尺度；互联电网在周尺度效果最好（降低需求从5.3%到1.8%），且对月尺度也有显著贡献（98%效果）；需求侧管理（假设转移10%晚峰负荷）可减少日需求约1.6个百分点；长时储能（LDES）在周尺度效果突出（降低周需求从5.3%到2.9%），且对月尺度效果为周尺度的90%。

报告中的代表性数据

15,100 TWh

全球日灵活性需求（1.5°C情景）

2050，预计到2050年，全球日灵活性需求将从2019年的1,550 TWh增至15,100 TWh，占年度电力需求的30%。2019年该占比为7%。

3,325 TWh

全球周灵活性需求（1.5°C情景）

2050，2050年周灵活性需求约为2019年（550 TWh）的6倍，占年度电力需求的6%。

从15.9%降至12.6%

电池储能对日灵活性需求的潜在降低（非洲脱碳案例）

2050，在非洲完全脱碳案例中，电池储能可将日灵活性需求从1,082 TWh（占年需求15.9%）减少至859 TWh（12.6%），效果显著。

以上数据根据报告摘要整理，具体统计口径和数值请以完整报告原文为准。

完整报告包含什么

  • 附录1：灵活性需求计算方法学，详细介绍净负荷偏差计算、数据来源及假设，包括日、周、月尺度的偏差累积公式，以及如何从净负荷时间序列计算各尺度下的灵活性需求。
  • 附录2：关于系统爬坡需求及容量角度的灵活性需求估算，补充说明除能量偏差外，系统对爬坡速率和备用容量的要求，以及相关计算方法和结果。
  • 全球及区域（G20、G7）灵活性需求在1.5°C情景和计划能源情景下的详细分年度图表（2019、2030、2050），包括TWh数值及占年度需求百分比的可视化对比。
  • 灵活性解决方案的指示性潜力分析：基于非洲脱碳案例，分别评估电池储能、互联电网、需求侧管理、长时储能在日、周、月尺度下减少灵活性需求的具体数值和效果百分比。
  • 全球电网与灵活性协同规划的框架讨论，包括如何通过系统性规划优化投资组合、减少弃电、缓解拥堵，以及案例说明互联电网与灵活性的互补作用。
  • 电力市场与监管进展的回顾，如欧盟灵活性需求评估方法、英国消费者主导的灵活性计划、日本和美国独立系统运营商（ISO）的日内市场发展。
  • 用例与多利益相关方倡议：Utilities for Net Zero Alliance (UNEZA) 的实践，包括灵活性交易所、自动化分析工具、以及“解锁受阻GW”等交付机制。
  • 术语表与参考文献，涵盖关键术语定义（如净负荷、IBR、Dunkelflaute等）及所有引用的IRENA报告、IEA报告和学术文献列表。

本页内容由川海智库整理，用于帮助读者快速了解报告主题、核心观点和主要内容。由于报告量大、人工能力有限，部分观点、数据、统计口径或表述可能存在偏差，具体内容请以完整报告原文为准。

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