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，热泵和电动汽车为能源系统增加了大量额外需求。这导致了网络限制，因为我们现有的网络不能满足这一新的需求。此外，使用风能和太阳能等可变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电机不同，可变可再生能源发电不容易根据需求上下调节。风能是在刮风和阳光的时候产生的，但不一定是在我们需要给汽车充电或给家里供暖的时候产生。
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个不同的来源:灵活的发电、公用事业规模的存储、需求侧的灵活性以及与其他国家或州更大的互联，从而允许共享资源。通过我们的研究，我们发现使用所有四种来源的组合会导致最低的总成本——这最终意味着以更低的成本实现净零。灵活性可以被看作是能源世界的汽车俱乐部。我们的汽车俱乐部需要足够多的汽车来满足需求，但我们希望每辆车都能被尽可能多地使用，以降低每个人的成本。以同样的方式,汽车俱乐部允许更大的每辆车的使用,因此需要购买较少的地方,灵活性使我们能够改善我们的可再生能源发电的利用率和网络基础设施,可用匹配需求生成和平滑网络负载。它还提供了更大的系统稳定性和可靠性，加倍作为机械师，使我们的汽车俱乐部发生故障。
这些好处有很大的经济影响。例如，在英国，我们的联合工业项目《英国的灵活性》分析了在英国的供热、运输、工业和电力部门部署灵活性的系统级价值。研究结果证明，到2050年，一个完全灵活的能源系统有潜力每年节省96亿英镑到167亿英镑的物质净成本。英国政府商业、能源和工业战略部门的《2021年智能系统和灵活性计划》强调了这一分析。同样，在世界其他地区，我们的工作已经证明，需求侧的灵活性可以使哥伦比亚电力系统到2040年完全脱碳，到2040年每年产生约7.3亿美元的潜在节省。这一有影响力的分析促使哥伦比亚政府决定为在格拉斯哥举行的第26次缔约方会议采纳一项加强的国家自主贡献。
需要一个“整体系统”的方法来实现一个灵活的、低碳的能源系统
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:在网络规划和运行中，灵活性应与低碳发电同等重要。这包括促进能源系统的更大程度的数字化，实现资产之间的实时协调，同步操作，以提供整个系统的效益。它还应包括跨运输、热力和电力部门的解决方案的开发，如氢技术和虚拟电厂中热力和运输资产的使用。
- 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:需要一个清晰的监管环境，使整个行业保持一致，例如围绕通信协议和网络安全要求，以便所有能源消耗或生成技术可以相互流畅地通信，并让网络运营商看到其网络上的负载。
- 能源市场:市场价格信号需要奖励那些为系统提供利益的玩家。这也需要市场运营者之间的有效协调，以支持灵活部署，这不仅有利于他们自己，也有利于更广泛的系统。
- 与消费者一起参与：灵活性的推出需要考虑所有部署阶段的用户。了解消费者需求，为不同类型的消费者精心制作适当的叙述，并将其融入用户体验，将是成功部署需求侧响应、电动汽车智能充电和热存储的关键。我们需要打造能源领域的优步(Uber)和爱彼迎(Airbnb)，让消费者更容易参与进来并从中受益。
至关重要的是，现在就采取行动，加快实现具有成本效益和强有力的能源转型，并实现绿色转型。
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。
