隨著風電和光伏在發電量中所占比例持續增長，發電過剩和短缺的變化或將從到每小時或每日擴展到季節性時間尺度。解決可再生能源的季節性變化意味著在電力系統中，全年都需要不同程度的靈活性資源。

國際能源署日前發布題為《管理可再生能源的季節性和年際波動》的報告(下稱“報告”)。報告指出，波動性可再生能源(下稱“VRE”)在未來電力系統中的發電占比將超過70%，這需要多種靈活性資源來管理其在時間尺度和季節性方面的波動性。值得注意的是，具有高VRE水平的電力系統所需要的季節性靈活服務，可由現有的火電和水電來提供。最終，隨著能源系統向凈零排放過渡，電力系統中的所有彈性服務都需要完全脫碳。

可再生能源正迅速改變全球電力系統。報告指出，預計到2025年，可再生能源將超過煤炭，成為全球最大的電源種類;預計到2027年，全球將新增2400吉瓦可再生能源裝機容量，發電量將增長10%，達38%。這相當于過去20年可再生能源增長的總量，也相當于中國目前的可再生能源總裝機容量;預計到2030年，可再生能源的增長速度將超過全球電力需求的增長速度。從長遠來看，可再生能源將成為全球主要的電力來源。報告顯示，到2027年，VRE將占未來5年全球可再生能源發電增量的80%，改變電力系統運行方式。

國際能源署的最新數據表明，化石燃料的需求峰值正在臨近。國際能源署署長法提赫·比羅爾近日在《金融時報》發表文章指出，當前清潔技術正蓄勢待發。“清潔技術正迅速發展，這一點眾所周知，但很多人沒有意識到這種變化有多快。”

法提赫·比羅爾進一步分析稱，以太陽能為例，過去兩年，光伏在全球的安裝速度與2050年實現凈零排放路徑中設想的完全一致;與此同時，全球許多地方的核電重啟，也在推動低碳電力發展;熱泵對建筑的可持續和安全供暖至關重要，過去兩年在歐洲和其他地方的銷量一直在快速增長。以這種增速看，到2030年，熱泵在全球建筑供暖中的份額將翻番;電動汽車銷量正在飆升，2022年占全球汽車市場的近15%，而兩年前這一數字還不到5%。

國際能源署預計，未來幾年，越來越多國家的VRE發電量占比將提高，這將導致越來越多的電力過剩。同時，在VRE發電相對較低的時期，更需要其他電源支撐。這種波動變化最終將不限于每小時或每天，而是擴展到每月和季節性的時間尺度。

要解決這種季節性變化，意味著在電力系統中，全年都需要不同程度的其他電源或靈活性調節資源。例如，中國處于溫帶氣候帶，季節變化較為復雜：夏季由于制冷而導致用電尖峰，冬季由于供暖而導致用電尖峰。由于冬季平均風力較大，風電有助于滿足電力需求高峰，而夏季太陽能發電通常處于高位，水力發電能力也較為充足。

報告認為，在未來高VRE的電力系統中，傳統的火力發電僅提供一年總發電量的5%-15%，它們是季節性靈活性發電資源的主要來源：在一年中的關鍵時期，火力發電將支撐一半到2/3的季節性靈活性用電需求。同時，火電廠每年的平均使用時間可能僅為500至2000小時，大大低于當前全球平均使用時間——4000小時。火電要實現從大規模發電到靈活供電的過渡，需要各方面的管理，以確保電力系統經濟、安全和清潔。

此外，水電是僅次于火電的第二大季節性靈活性發電資源，將提供季節性靈活性用電需求的1/3至一半。然而，由于每年降水和融雪的不確定性，水電有著顯著的年際變化。如果不把水電的波動性問題作為能源基礎設施規劃的一部分，并加以適當處理，可能會造成電力供應短缺問題。

據悉，國際能源署制定了一個安全且經濟的風能和太陽能一體化框架。這一框架要求，大幅增加電力系統中各種形式的靈活性資源，包括更強大的電網互聯和需求側措施，以及可負擔的儲能和可調度的電力供應能力。例如，電動汽車的智能充電和工業需求響應可支撐30%-35%的短期靈活性用電需求。

然而，隨著能源系統向凈零排放過渡，化石燃料發電最終將被其他清潔的靈活性發電資源所取代。報告指出，氫、氨等低排放燃料可以被視為助力脫碳的靈活性資源。目前，高成本仍然是氫、氨廣泛應用的關鍵障礙。在各國開始建設相關基礎設施的同時，對氫、氨燃料運輸、儲存和供應的投資也需要大幅加快。