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2022-05-31
英文标题:
《How fast can one overcome the paradox of the energy transition? A
  physico-economic model for the European power grid》
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作者:
Laurent Pagnier and Philippe Jacquod
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最新提交年份:
2018
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英文摘要:
  The paradox of the energy transition is that the low marginal costs of new renewable energy sources (RES) drag electricity prices down and discourage investments in flexible productions that are needed to compensate for the lack of dispatchability of the new RES. The energy transition thus discourages the investments that are required for its own harmonious expansion. To investigate how this paradox can be overcome, we argue that, under certain assumptions, future electricity prices are rather accurately modeled from the residual load obtained by subtracting non-flexible productions from the load. Armed with the resulting economic indicator, we investigate future revenues for European power plants with various degree of flexibility. We find that, if neither carbon taxes nor fuel prices change, flexible productions would be financially rewarded better and sooner if the energy transition proceeds faster but at more or less constant total production, i.e. by reducing the production of thermal power plants at the same rate as the RES production increases. Less flexible productions, on the other hand, would see their revenue grow more moderately. Our results indicate that a faster energy transition with a quicker withdrawal of thermal power plants would reward flexible productions faster.
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中文摘要:
能源转型的悖论在于,新可再生能源(RES)的低边际成本拖累了电价,阻碍了对灵活生产的投资,而灵活生产是弥补新可再生能源缺乏可调度性所必需的。因此,能源转型阻碍了其自身和谐扩张所需的投资。为了研究如何克服这一悖论,我们认为,在某些假设下,未来电价是通过从负荷中减去非柔性生产得到的剩余负荷来相当准确地建模的。借助由此产生的经济指标,我们调查了具有不同程度灵活性的欧洲电厂的未来收入。我们发现,如果碳税和燃料价格都没有变化,如果能源转型速度更快,但总产量或多或少保持不变,即以与可再生能源产量增长相同的速度减少火力发电厂的产量,那么灵活的生产将得到更快更好的经济回报。另一方面,灵活性较差的生产将使其收入增长更为适度。我们的结果表明,更快的能源转换和更快的热电厂退出将更快地奖励灵活的生产。
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分类信息:

一级分类:Physics        物理学
二级分类:Physics and Society        物理学与社会
分类描述:Structure, dynamics and collective behavior of societies and groups (human or otherwise). Quantitative analysis of social networks and other complex networks. Physics and engineering of infrastructure and systems of broad societal impact (e.g., energy grids, transportation networks).
社会和团体(人类或其他)的结构、动态和集体行为。社会网络和其他复杂网络的定量分析。具有广泛社会影响的基础设施和系统(如能源网、运输网络)的物理和工程。
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一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:General Finance        一般财务
分类描述:Development of general quantitative methodologies with applications in finance
通用定量方法的发展及其在金融中的应用
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2022-5-31 21:23:28
人们能以多快的速度克服能量转换的悖论?欧洲电网的Aphysico经济模型Laurent Pagniera,b,Philippe JacquodaaSchool of Engineering,University of Applied Sciences of Western Switsland HES-SO CH-1951 Sion,Switzerlandb Institute of Theory Physics,EPF Lausane,CH-1015 Lausane,瑞士能源转型的悖论在于,新可再生能源(RES)的低边际成本拉低了电价,阻碍了对灵活生产的投资,而这些生产是弥补新可再生能源缺乏可调度性所必需的。因此,能源转型阻碍了其自身和谐扩张所需的投资。为了研究如何克服这一悖论,我们认为,在某些假设下,未来的电价是通过从负荷中减去不灵活生产得到的剩余负荷来相当准确地建模的。借助由此产生的经济指标,我们调查了具有不同灵活性的欧洲发电厂的未来收入。我们发现,如果碳税和燃料价格都没有变化,如果能源转型速度更快,但总产量或多或少保持不变,即以与可再生能源产量增长相同的速度减少火力发电厂的产量,那么灵活的生产将得到更快更好的财政回报。另一方面,灵活性较低的制作将使其收入增长更为适度。我们的结果表明,更快的能源转换和更快的热电厂退出将更快地奖励灵活的生产。关键词:剩余负荷、电价、可再生能源1。引言1.1。能源转型的悖论能源转型的目标是以可持续的方式满足人类活动对能源的需求。
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2022-5-31 21:23:33
在电力部门,这种转变目前增加了新可再生能源(RES)生产的渗透率,特别是太阳能光伏板(PV)和风力涡轮机(WT)。这些产品与它们所替代的传统产品不同,至少有两个非常重要的方面。首先,它们缺乏调度能力,机械惯性小,其次,边际生产成本很低。由于缺乏可调度性和机械惯性,需要额外的灵活生产和可能的电能储存(EES),以确保电网的稳定性以及始终保持供需平衡。因此,随着新资源的不断渗透,应对投资回收期较长的新设施进行大量投资。然而,新可再生能源的低边际成本带来了现货电价,从而降低了电力公司的利润率,同时进一步延长了新设施投资的回收期。因此,能源转型面临着一个悖论,即它创造了经济条件,这至少暂时强烈阻碍了基础设施电子邮件地址:laurent。pagnier@epfl.ch(Laurent Pagnier),菲利普。jacquod@hevs.ch(菲利普·贾科德)投资需要进一步发展。因此,许多水电站项目目前在欧洲停滞不前。因此,为了规划能源转型的下一步,评估和预测其安全、稳定进展所需的投资,对未来的电价进行相对良好的定量估计非常重要。
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2022-5-31 21:23:36
关键问题是,生产灵活性是否会很快得到足够好的回报,从而激励对快速可调度发电厂的投资,并使EES ata水平与RES渗透率增加的速度保持一致。解决这些问题的传统方法是构建电力生产和消费的经济模型。这些模型标准地基于对一般经济条件、人口演变、不同燃料成本、维护和生产成本、税收和能源生产补贴金额等的大量假设。一旦确定了所有这些成分,就可以估算电力需求和不同生产的边际成本,从而确定电力的市场价格,并由此计算出预期的未来收入。从这些收入中,最终可以做出投资决策。该程序的准确性取决于其所依据的每个假设的准确性。不幸的是,最近的报告在很大程度上是武断的——经济增长率、失业率(表示工业活动的数量)、税额、燃料成本(尤其是天然气价格)、碳税等等,都不能在6月18日提交给Elsevier预印,2018年周一周二周三周四周六周日-20-10010203040剩余负荷【GW】0102030405060日前价格【欧元/兆瓦小时】周一周二周三周四周六周日剩余负荷【GW】1020304050日前价格【欧元/兆瓦小时】图1:2015年冬季(顶部)和夏季(底部)一周的德国剩余负荷(绿色)和日前电价(蓝色)[数据取自ENTSO-E(2015a)]。垂直虚线表示中午时间。准确预测数十年的时间尺度,对应于能源部门投资的典型回收时间。
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2022-5-31 21:23:39
在这篇手稿中,我们采用了一种刻意不同的方法,使用尽可能少的工作假设。我们将在下面介绍的模型Eurotranelec,主要基于从国家电厂规模和生产类型以及电力需求中提取的物理条件。我们认为,考虑到能源转型和由此产生的电厂电价演变的情况,它引入了一个可靠但非常简单的程序来评估不久的将来的未来电价。我们使用它来调查2020年前某个时间窗口内发电厂的收入。1.2。剩余负荷和电价从一开始就观察到,电价反映了供求规律。因此,它们与灵活电源必须产生什么来维持负荷具有一定程度的相关性——需求和不可调度供应之间的差异越大,电价就越高。事实上,当需求和不可调度供应之间的不平衡程度更大时,现货市场价格通常会更高,而这种不平衡严重地倾向于需求方面。相应的缺失电量由剩余负荷量化,剩余负荷定义为消耗量与所有非柔性生产之和之间的差异。随着剩余负荷的增加,新的可再生能源将在需求侧进行核算,而不是作为一种生产——它们被视为减少了市场其余部分的需求。这正是因为他们几乎消失的边际生产成本。虽然预计剩余资产和现货市场价格之间存在一定程度的相关性,但冯·鲁恩和胡贝尔(2010)在2007-2009年德国的特例中报告了二者之间的强相关性,其确定系数为∈ [0.5, 0.77]. 无花果
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2022-5-31 21:23:42
1确认2015年德国的剩余负债与日前市场价格之间存在高度相关性,这通过皮尔逊相关系数的高值来量化[见以下等式(4.1)]r=0.89。下文进一步研究了不同欧洲国家的日前价格与剩余负荷之间的相关性。我们发现,它总是对应一个大的正相关系数,r>0.5,而且,在RES渗透率较高的国家,r通常较高(如图3所示,将在下文讨论)。能源转型将不断增加可再生能源的渗透率,因此,预计未来可再生能源的渗透率将增加是合理的。如果这一点得到证实,剩余负荷将越来越好地反映前一天的价格。日前交易在等电交易中占很大比例(见下表1),随着自由化的欧洲电力市场长期合同的结束,其在总负荷中的份额预计将增加。综上所述,我们建议引入综合电价pda(t),作为基于剩余负荷R(t),pda(t)=pdaR(t)+pda0。(1.1)在本手稿中,两个参数PDA和PDA0是根据2015日前数据的最小二乘法(等式(1.1))按国家确定的。由于我们考虑的时间窗口相对较小,直到2020年,因此假设它们在未来保持不变。然而,可以考虑不同的情况,其中PDA和PDA0随着时间的推移而变化,例如,因为经济条件(燃料价格、补贴和税收)不同。
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