新型电网导向指标NGI：评估可再生能源系统对电网灵活性的负面影响

本研究针对高比例可再生能源并网导致的电网灵活性挑战，创新性提出Negative Grid Impact（NGI）指标，通过意大利和西班牙三地案例对比分析，发现风电系统较光伏系统（含4小时储能）的负向电网影响降低6%，为优化可再生能源配置提供了量化工具。

　　

随着全球可再生能源（RES）装机容量在五年内翻倍增长，电网运营商面临前所未有的灵活性挑战。光伏（PV）和风电（WT）的间歇性特性导致传统火电机组频繁启停，不仅降低效率、增加碳排放，更可能引发限电甚至停电风险。尽管现有指标如自给率（SS）和自消纳率（SC）能评估系统经济性，却无法区分能源交换对电网灵活性的正负影响。这一盲点可能误导政策制定——例如在意大利，77.5%的光伏发电直接馈入电网，加剧了供需失衡。

意大利卡利亚里大学（University of Cagliari）机械、化学与材料工程系的Luca Migliari和Daniele Cocco团队在《Sustainable Energy Technologies and Assessments》发表研究，提出创新性指标Negative Grid Impact（NGI）。该指标通过量化增加电网爬坡率的负向交换能量占比，首次实现从电网视角评估能源系统性能。研究人员选取意大利乌拉萨伊和西班牙阿拉贡、卡斯蒂利亚-拉曼恰三个典型区域，采用相同负荷曲线但不同配置（光伏/风电、0-16小时储能）的能源系统进行对比，结合MATLAB?建模分析年度运行数据。

关键技术方法包括：1）基于残余负荷（RL）动态阈值法划分正/负向交换；2）采用实际电网数据构建西班牙和撒丁岛电网区域模型；3）利用PVGIS和ENTSO-E平台获取光伏/风电时序数据；4）设定90%往返效率的锂离子电池储能系统（BESS）多容量场景模拟。

问题描述

现有指标如电网容量因子（GCF）仅反映连接利用率，而最大日差异（maxDDD）无法区分交换方向。NGI创新性地引入残余负荷日均值作为分界点：当RL高于日均值时，馈电（E_toG）为正向交换；反之购电（E_toS）为正向，反之则为负向。

案例研究

以卡斯蒂利亚-拉曼恰为例，无储能时光伏系统最小NGI为0.4（γ=0.25），风电为0.35（γ=0.35）。引入4小时储能后，光伏NGI降至0.31，风电降至0.28，显示风电系统天然更适配电网需求曲线。值得注意的是，传统指标SPGI此时仍错误推荐光伏系统（SPGI=0.54）。

结果讨论

研究发现：1）所有系统NGI呈U型曲线，存在最优γ值；2）储能对光伏的改善效果比风电显著（12小时储能时光伏NGI降至0.15-0.20，风电仅至0.30）；3）西班牙电网因负荷特性较意大利降低NGI基准值9%。

该研究为能源政策制定提供新范式：通过NGI指标激励风电等电网友好型技术，可减少30%的灵活性调节成本。未来若将NGI纳入电价机制，或将重塑可再生能源投资方向，加速全球脱碳进程。