人们能以多快的速度克服能量转换的悖论？A.

是 否 +2 论坛币

k人 参与回答

经管之家送您一份

应届毕业生专属福利!

求职就业群

赵安豆老师微信：zhaoandou666

经管之家联合CDA

送您一个全额奖学金名额~ !

立即领取

感谢您参与论坛问题回答

经管之家送您两个论坛币！

+2 论坛币

英文标题：
《How fast can one overcome the paradox of the energy transition? A
  physico-economic model for the European power grid》
---
作者：
Laurent Pagnier and Philippe Jacquod
---
最新提交年份：
2018
---
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.
---
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。
---
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。
--
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
--

---
PDF下载：
--> How_fast_can_one_overcome_the_paradox_of_the_energy_transition?_A_physico-econom.pdf (508.16 KB)

2022-5-31 21:23:25 上传

扫码加我 拉你入群

请注明：姓名-公司-职位

以便审核进群资格，未注明则拒绝

分享0 收藏0 回帖

关键词：能量转换 Quantitative Applications QUANTITATIV Electricity

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。

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。

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。

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

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。

下面我们将特别讨论以下内容PDA和PDA0随碳税和天然气价格的变化而发生质的变化。我们认为pda（t）是一个可靠的日前电价，因为它在质量上甚至几乎总是在数量上再现了我们关注的所有欧洲国家的真实现货市场日前电价的历史时间序列。我们的方法没有捕捉到极端事件，例如对应于记录低（高）分辨率的产品，同时记录高（低）需求，给出异常高的价格最大值（异常低的价格最小值）。借助pda（t），我们最终研究了德国和西班牙能源转型和电价的平行演变，并计算了各种类型发电厂的预期未来收入，重点是水泵假设日前价格和剩余负荷之间存在线性关系，如我们在公式（1.1）中所做的那样，系数由租赁方确定，Ris是皮尔逊相关系数的平方。2015年，我们发现德国的r=0.89，相应的toR=0.8，甚至高于冯·鲁南德·胡贝尔（2010）报告的最大值。蓄水和常规大坝水电站。在我们的假设下，即在可预见的未来，消耗量和天然气价格都不会发生显著变化，我们的调查表明，如果可再生能源产量增长更快，并且如果这种转变伴随着超级热生产的同时逐步淘汰，收入将迅速反弹并提高。1.3。大量文献回顾研究了新能源普及率的增加对电价的影响。他们中的许多人调查了历史数据与新可再生能源的渗透情况，以实证方式将电价表示为绿色饲料的函数（Cl\'o等人，2015年；Paraschiv等人，2014年）。

在自由化的欧洲市场，电价由优序供应曲线决定，其中生产能力根据边际成本排序。Cludius等人（2014年）研究了此类优序对新可再生能源渗透率增加后历史电价的影响，他们推断了他们的发现，以评估光伏和WT的未来收入。更进一步，许多研究调查了电力市场，其中价格由以边际成本为输入的模拟分馏器确定（Sensfuss等人，2008；Haas等人，2013；Auer和Haas，2016），这通常依赖于自洽优化。尽管这些工作很有趣，但它们基于大量算法以及许多假设（例如未来燃料价格）来构建价值排序。Schlachtberger等人（2016年）发现，随着新可再生能源渗透率的增加，需要更灵活的生产，而当新可再生能源渗透率达到50%时，灵活的来源变得至关重要。根据定义，剩余负荷指示了新资源的生产过剩或不足的时期。因此，评估EES所需容量的许多近期调查都将其作为重点，热储存和其他可调度生产，以帮助吸收新RES的大量渗透（Schill，2014；Saarinen et al.，2015；Ueckerdt et al.，2015；Schweiger et al.，2017）。在尼科洛西（2012）对负价格制度的分析中，他说明了剩余负荷与价值顺序之间的联系。据我们所知，vonRoon和Huber（2010）是迄今为止唯一报告剩余负荷与现场电价之间直接相关的。

他们在2010年之前对德国电力市场的调查进一步假设，煤炭和天然气价格在很大程度上决定了电价，因为当时的德国负荷要求煤炭和天然气发电厂在大部分时间生产。因此，他们建议将电价建模为天然气价格和剩余负荷的函数。考虑到未来天然气价格（以及其他化石燃料价格）和同轴度水平的不确定性，我们不再进行分析，而是更进一步，仅使用剩余负荷对价格进行建模。1.4. 我们的贡献在这本手稿中，我们构建了一个模型来调查欧洲电力部门未来的经济状况。为了构建我们的定价算法，我们从von Roon和Huber（2010）的观点出发，（i）我们仅将电价建模为剩余负荷的函数，（ii）我们在研究中考虑了生产流量和其他场景的变化，（iii）我们将研究应用于大多数欧洲国家，因为它们也表现出日前价格和剩余负荷之间的高度相关性，以及（iv）我们的定价程序可能会并入一个聚合的欧洲电网（Pagnier和Jacqud，2017）。我们将得到的模型称为Eurotranelec。2010年至2015年期间，在冯·鲁恩和胡贝尔（2010）的工作之后，德国新的可再生能源渗透率大幅增加，WT产量增加了一倍多，PV产量增加了三倍多。因此，第（i）点是von Roon和Huber（2010）的一个重要且必要的偏离，因为随着新可再生能源容量的强劲增长，天然气价格直接决定了电价。在分析其他欧洲国家时，我们还观察到，在RES渗透率较高的国家，剩余负荷与日前价格之间的相关性通常更强。

由于预计未来RES将显著增加，因此很自然地预计这种相关性也会增加。此外，日前市场在总交易电能中占有重要地位（见下表1），这一份额将随着自由化欧洲市场长期合同的到期而增加。因此，似乎可以合理地预期，随着能量转换的进行，我们在本文中提出的pricingmodel将变得越来越精确。虽然Levon Roon和Huber（2010）发现了剩余负荷与现货市场价格之间的重要关联，但据我们所知，目前的手稿使用了第一时间这种关联背后的全部分析能力。我们的结果使WTO能够预测下一步如何进行能量转换，以克服上述悖论。预计欧洲电力市场将随着能源转型快速发展。新的激励措施和税收可能会出现，与电力相关的不同金融产品可能会推出，天然气和其他燃料价格可能会发生变化。所有这些都将改变电力的生产和消费方式，并将显著影响发电厂的收入。然而，我们在本手稿中的目的是调查相对较近的未来，并了解未来几年电力行业的财务状况将如何演变。因此，我们的调查故意假设欧洲电力市场中可再生能源的渗透增加，热电厂被撤回，所有其他因素保持不变。我们强调，为了将我们的调查延伸到更长的时间范围，我们需要重新审视我们的方法，例如考虑不同的场景和定价参数PDA和pda0，或不同的消费比例。