随着世界各国政府承诺到2050年减少碳排放或实现净零排放，对净零经济的承诺无疑在最近有所加快。为了实现这些雄心勃勃的目标，全球能源体系无疑需要变革，而变革已经在发生。从禁止销售新的汽油和柴油汽车到关闭燃煤电厂，各国正在制定电力、交通和供热的脱碳目标。与此同时，能源部门脱碳的技术解决方案正在不同程度地迅速部署。这包括使用可变的可再生能源发电来代替煤和天然气，用氢来驱动火车，转向新型的加热技术，如热泵和氢燃料锅炉，以及向电动汽车过渡。但也有局限性。
例如，热泵和电动车辆对能量系统增添了大量的额外需求。这导致网络约束，因为我们现有的网络未构建以满足此新需求。在此之上，使用风和太阳等变量可再生能源降低了电力系统的灵活性，因为与传统的化石燃料发生器不同，可变可再生发电不能轻松上升和下降以满足需求。当风吹和阳光闪耀时，产生能量，但不一定是我们需要为我们的汽车充电或加热家园时。
在大多数新兴经济体，尤其是亚洲和拉丁美洲，这些国家的脱碳速度一直较慢，如果要使全球升温保持在1.5摄氏度以下，就需要比发达国家更快的转型。它们目前的能源系统往往仍然高度依赖煤炭和柴油发电机，以确保持续的能源供应，然而，随着生活水平的提高，实现净零的起点较低，加上对能源的需求不断增加，进一步加大了挑战的规模。由于供应安全是这些地区的首要任务，如何运行一个以可再生能源为基础的可变系统的不确定性，正影响着这些地区的脱碳愿望。因此，在这些地区的一些国家的国家能源计划中，尽管人们普遍认为风能和太阳能等低碳发电技术更具成本效益，但预计在未来10-20年内仍将发展新的化石燃料发电。运营一个清洁、安全和可靠的系统所需的低碳能源选项缺乏技能、供应链和融资，也阻碍了转型的能力。
没有灵活性，就无法实现净零
在能源系统中引入更大的灵活性是解决这些挑战的关键，不仅是在最富裕的国家，而且是在全球范围内。灵活性可以定义为能源供应或消费的变化，以响应市场价格信号，为更广泛的系统提供利益。有时这些行动可能是非常短期的，甚至是几秒钟的事。例如，这可能意味着使用电池来缓解风能输出的波动。长期解决方案的一个例子是夏季太阳能的季节性储存，然后可以用来帮助我们的家庭在寒冷、黑暗、无风的冬天。
这种灵活性可以来自四种不同的来源：灵活的生成，公用事型存储，需求侧的灵活性和与其他国家或各州的更大互连，允许共享资源。通过我们的工作，我们发现，使用所有四种来源的组合导致总体成本最低 - 最终意味着以较低的成本实现净零。灵活性可以被认为是能源世界的汽车俱乐部。我们需要在我们的汽车俱乐部需要足够的单独汽车来满足需求，但我们希望尽可能多地利用每辆车来降低每个人的成本。与汽车俱乐部允许更多的方式使用每辆车，因此需要购买更少的时间，灵活性使我们能够提高我们可再生能源生成和网络基础设施的利用，使需求与可用的发电和平滑负载相同网络。它还提供了更大的系统稳定性和可靠性，加倍作为使我们的汽车俱乐部崩溃的机械师。
这些益处具有很大的经济影响。例如，在英国，英国的联合行业项目灵活性分析了大不列颠省跨越热，运输，工业和电力部门的灵活性的系统级值。The findings provide evidence that a fully flexible energy system has the potential to deliver material net savings of between £9.6 billion and £16.7 billion per annum by 2050. The analysis was highlighted in the UK Government’s Department for Business, Energy and Industrial Strategy’s 2021 Smart Systems and Flexibility Plan. Similarly, in other parts of the world our work has demonstrated that demand-side flexibility could enable the Colombian electricity system to be fully decarbonised by 2040, generating potential savings of around US$730 million per annum by 2040. This influential analysis contributed to the Colombian government decision of adopting an enhanced National Determined Contribution for COP26 in Glasgow.
“全系统”方法是必需的，以实现灵活的低碳能量系统
在全球范围内，无论位置如何，在实现灵活的低碳能源系统方面，从整个系统的角度都有好处。这意味着考虑到整个部门所做的每种决定的互动，相互依赖和敲门声，包括不仅仅是技术决策，还包括政策，监管和市场。启用灵活性涉及在巨大不确定性的情况下广泛改变现有流程和政策。然而，有一些决定可以采取的，而不管氢锅炉VS热泵的相对成本如何，提供有益。其中的例子是：
- 技术的：应在网络规划和运营中的低碳产生相同的灵活性。这包括促进能量系统的更大数字化，从而可以在资产之间实时协调来运行同步以提供整个系统的利益。它还应包括开发在运输，热电部门的解决方案，例如氢技术以及虚拟发电厂中的加热和运输资产的应用。
- 政策：一个完整的系统方法意味着，交通、供热、电力等各个方面的政策不能孤立地制定。我们需要协调这些地区的脱碳战略，从一开始就实现跨矢量解决方案，并整合灵活性的需求。
- 监管：需要清晰的监管环境，例如整个扇区一致，例如围绕通信协议和网络安全要求，使得所有能耗或生成技术都可以彼此流畅地通信，并为网络运营商提供对其网络上的负载的可见性。
- 能源市场：市场价格信号需要奖励为系统提供福利的玩家。这也需要市场运营商之间有效协调，以支持部署灵活性，而不仅是他们的利益，而且还支持更广泛的系统。
- 与消费者一起参与：卷起的灵活性需要考虑所有部署阶段的用户。了解消费者需求，使不同类型的消费者的适当叙述和构建他们的用户体验将成为成功部署需求侧反应，EV智能充电和热存储器的关键。我们需要建立优质的能源世界的Uber和Airbnb，使消费者可以轻松参与和利益。
现在采取行动，加速成本效益和强大的能量转换以及绿色的至关重要。
在全球范围内，只有采取行动推动能源灵活性，使能源系统能够完全整合和充满活力，当前实现净零排放的承诺才有可能实现，而且具有成本效益。在经济脱碳方面取得较大进展的国家，灵活性将使它们能够降低价格波动，避免为实现净零而过度支出。在仍然高度依赖化石燃料的国家，灵活的低碳来源可以加速目前逐步淘汰煤炭的计划，同时也减少发展或加强其能源网络以满足日益增长的需求所需的总投资。这将使这些国家在实现脱碳目标和雄心时更加大胆，而不会潜在地抑制经济增长。
