解开电网叛逃之谜：能源格局转变背后的博弈论

Josiah02 · 发表于 2024-9-4 17:57:14

当消费者自己发电比从电网购买电力更便宜时，就会发生电网叛逃。例如，如果消费者无论实际用电量多少都面临高昂的每月公用事业费，并且可以使用价格实惠的本地发电机发电，他们可能会选择脱离电网。从大范围来看，这种趋势可能会导致电网运作方式发生重大变化，需要更好地理解和管理。
本地能源系统（例如微电网和能源社区）对于向可再生和分散式能源系统过渡至关重要。例如，在欧洲，有超过 7,700 个能源社区，超过 200 万成员采用 DER，通常为其成员提供独立的电价。随着成本的降低，这些本地系统可以开发足够的资源来实现能源自主，并选择脱离电网。
然而，电网叛逃可能会产生重大负面影响。它可能会减缓向低碳经济的转型，因为它使支持可再生能源所需的电网扩建投资更难得到证明。最近的报告建议大规模扩建电网以支持可再生能源整合，全球每年的成本估计为数千亿美元。电网叛逃威胁到此类项目的成本回收。
此外，如果太多消费者退出电网，剩下的消费者可能会面临更高的电费，从而导致经济不平等。如果一部分消费者退出电网，这种情况可能会发生，而那些留下来、可能没有能力自己发电的人将支付高得多的电费。
电网叛逃的另一个深远后果是“公用事业死亡螺旋”，即电力公司因正反馈循环而面临财务崩溃：随着消费者离开电网，电价上涨，导致更多人叛逃。如果这种循环继续下去，集中式电力系统可能会被不太稳定的分散式结构取代，危及能源安全、系统可靠性和价格稳定性。
用博弈论方法理解电网叛逃的复杂动态
为了应对电网叛逃带来的挑战，最近的一项研究引入了一种新颖的博弈论框架，深入研究了利益冲突的消费者的战略行为。这种方法为电网叛逃如何展开提供了新的见解。这项研究发表在《iScience》杂志上。
该研究强调，在制定电网设计决策时忽视消费者之间的相互依赖性会导致效率低下和不可预测的脱网现象。一项重要发现是，脱网率并不会随着脱离电网的成本下降而简单地线性上升。相反，脱网率会呈非线性增长，在某些成本条件下会突然飙升。这些飙升是由“条件脱网”驱动的，即消费者决定脱离电网只是因为其他人已经这样做了。
此外，较小消费群体的背叛可能会引发较大消费群体的背叛，从而产生随着时间的推移而不断演变的多米诺骨牌效应。这种现象可能会显著提高那些仍保持连接的人的电力成本，其影响堪比“无条件背叛”。了解这些动态对于政策制定者做出明智的决定以保护社会福利和维持稳定的能源网络至关重要。
研究还发现，电网的物理特性对其是否容易发生叛逃起着至关重要的作用。特别是，配电网（例如为社区或城市服务的配电网）通常不易发生叛逃。这是因为消费者从在这些本地网络内共享电力中获得了巨大的利益。然而，当涉及到输电网（例如国家级电网）时，叛逃的风险就更加复杂了。
这些大型电网的脆弱性取决于其长度、复杂性以及负载在电网中的分布情况等因素。了解这些物理影响对于设计能够抵御大规模电网故障的潜在不利影响的电网至关重要。
重新思考未来独立能源系统的电网扩张
当前的电网扩建计划基于所有消费者都将保持联网的假设，这使得这些投资可能受到电网叛逃的影响。如果消费者开始叛逃，这些计划可能会面临重大延迟或可能永远无法实现。通过在规划阶段考虑电网叛逃预测，电网扩建可以更加高效。
例如，政策制定者可以在离网可能性较高的地区推动独立微电网的发展，从而避免不必要且昂贵的扩张。此外，公用事业公司可以选择性地在经济上有利的地方提供离网服务，以防止电网离网。
总之，这项研究强调了消费者相互依赖在推动电网叛逃方面的关键作用，揭示了传统方法可能忽略的潜在热点。通过将叛逃过程和消费者互动纳入需求预测模型，规划人员可以做出更明智的决策，以应对现代能源系统的复杂性。这种方法不仅为管理电网叛逃提供了宝贵的见解，还强调了在设计未来能源基础设施时需要考虑消费者的多样性和行为。
通过深入了解电网缺陷动态，政策制定者和公用事业公司可以制定有效的策略来引导向更加分散的能源格局的持续转变。

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