可變可再生能源(VRE)或間歇性可再生能源(IRES)是由于其波動性而無法調度的可再生能源，例如風能和太陽能，而不是可控的可再生能源，例如大壩水電或生物質能，或相對恒定的來源，例如地熱能。使用少量間歇性電力對電網運行影響不大。使用大量間歇性電力可能需要升級甚至重新設計電網基礎設施。將大部分可變能源吸收到電網中的選擇包括使用存儲、改善不同可變能源之間的互連以平滑供應、使用可調度能源（如水力發電）和產能過剩，以便即使在天氣不太有利的情況下也能產生足夠的能源。能源部門與建筑、交通和工業部門之間的更多聯系也可能有所幫助。

大多數電網中間歇性可再生能源的滲透率很低：2021年全球發電量為7%風能和4%太陽能。然而，到2021年，丹麥、盧森堡和烏拉圭40%以上的電力來自風能和太陽能。可變可再生能源的特征包括其不可預測性、可變性、低運行成本以及它們受限于特定位置的事實。這給電網運營商帶來了挑戰，他們必須確保供需匹配。解決方案包括儲能、需求響應、產能過剩的可用性和行業耦合。較小的孤立電網可能對高水平滲透的耐受性較差。使電力需求與供應相匹配并不是間歇性電源特有的問題。現有電網已經包含不確定因素，包括需求的突然和巨大變化以及不可預見的發電廠故障。盡管電網已經被設計為具有超過預計峰值需求的一些容量來處理這些問題，但可能需要進行重大升級以適應大量間歇性電力。幾個關鍵術語有助于理解間歇性電源問題。這些術語不是標準化的，可以使用變體。這些術語中的大多數也適用于傳統發電廠。

• 間歇性或可變性是電源波動的程度。這有兩個方面：可預測的可變性（例如晝夜循環）和不可預測的部分（不完善的當地天氣預報）。術語間歇性可以用來指代不可預測的部分，而變量則指的是可預測的部分。
• 可調度性是給定電源根據需要快速增加和減少輸出的能力。這個概念不同于間歇性；可調度性是系統運營商將供應（發電機的輸出）與系統需求（技術負載）相匹配的幾種方式之一。
• 滲透率是發電量占年消耗量的百分比。
• 標稱功率或銘牌容量是發電廠在正常運行條件下的xxx輸出。這是最常用的數字，通常以瓦特表示（包括kW、MW、GW等倍數）。
• 容量因子、平均容量因子或負載因子是發電機的平均預期輸出，通常在一年內。它以銘牌容量的百分比或十進制形式表示（例如30%或0.30）。
• 供應商保證在承諾涵蓋的期間內始終可用的堅定能力或堅定權力。
• 容量信用：在保持可靠性的同時可能從系統中移除的常規（可調度）發電量，通常表示為標稱功率的百分比。
• 可預見性或可預測性是操作員對發電的預測精度：例如潮汐能隨潮汐變化但完全可預見，因為可以準確預測月球的軌道，改進的天氣預報可以使風力發電更可預測。

大壩水電、生物質能和地熱是可調度的，因為它們都有潛在的能量儲存；沒有存儲的風能和太陽能可以減少，但不能調度，除非自然提供。在風能和太陽能之間，太陽能的每日周期比風能變化更大，但在白天比風能更可預測。與太陽能一樣，潮汐能每天在開啟和關閉周期之間變化，與太陽能不同，沒有間歇性，潮汐每天都可用。

電網運營商使用前一天預測來確定第二天使用哪些可用電源，并使用天氣預報來預測可能的風能和太陽能輸出。盡管風能預測已在運營中使用了數十年，但截至2019年，IEA正在組織國際合作以進一步提高其準確性。風力發電是一種可變資源，給定工廠在任何給定時間點產生的電量將取決于風速、空氣密度和渦輪機特性（以及其他因素）。如果風速太低，則風力渦輪機將無法發電，如果風速太高，則必須關閉渦輪機以避免損壞。雖然隨著當地風速的變化，單個渦輪機的輸出可能會發生很大和迅速的變化，但隨著越來越多的渦輪機連接到越來越大的區域，平均功率輸出的變化會變得越來越小。

• 間歇性：小于天氣尺度的區域（長度小于約1000公里，相當于一個普通國家的大小）的天氣基本相同，因此風能大致相同，除非當地條件有利于特殊風。一些研究表明，分布在不同地理區域的風電場作為一個整體很少會完全停止發電。然而，對于愛爾蘭、蘇格蘭和丹麥等具有統一地理的較小地區來說，這種情況很少見，這些地區每年有幾天幾乎沒有風力發電。
• 容量系數：風電的年容量系數通常為25-50%，海上風電的表現優于陸上風電。
• 可調度性：由于風電本身不可調度，風電場有時會建有儲能。
• 容量信用：在低滲透水平下，風電的容量信用與容量因子大致相同。隨著風電并網集中度的提高，容量信用百分比下降。
• 可變性：取決于站點。海風比陸風更穩定。季節性變化可能會使產量減少50%。
• 可靠性：風電場在刮風時具有很高的技術可靠性。也就是說，任何給定時間的輸出只會由于風速下降或風暴（后者需要關閉）而逐漸變化。一個典型的風電場在極端情況下不太可能在不到半小時的時間內關閉，而一個同等規模的發電站可能會在沒有警告的情況下完全瞬間失效。風力渦輪機的完全關閉可以通過天氣預報進行預測。風力渦輪機的平均可用性為98%，當渦輪機發生故障或停機進行維護時，它只會影響大型風電場的一小部分輸出。
• 可預測性：雖然風是可變的，但它在短期內也是可預測的。風輸出有80%的機會在一小時內變化小于10%，有40%的機會在5小時內變化10%或更多。

由于風力發電是由大量小型發電機產生的，因此個別故障對電網的影響不大。風的這種特性被稱為彈性。

間歇性本質上會影響太陽能，因為太陽能產生的可再生電力取決于給定地點和時間的陽光量。太陽能輸出全天和四季變化，并受灰塵、霧、云層、霜或雪的影響。許多季節性因素是相當可預測的，一些太陽能熱系統利用蓄熱來產生一整天的電網電力。

• 可變性：在沒有儲能系統的情況下，太陽能在夜間不發電，在惡劣天氣下很少發電，并且在季節之間變化。在許多國家，太陽能在風能不足的季節產生大部分能源，反之亦然。
• 容量因數標準光伏太陽能的年平均容量因數為10-20%，但移動和跟蹤太陽的電池板的容量因數高達30%。太陽能熱拋物槽，存儲56%。具有73%儲能的太陽能熱發電塔。

太陽能發電間歇性的影響將取決于發電與需求的相關性。例如，內華達州太陽能一號等太陽能熱電廠在某種程度上與美國西南部等有大量冷卻需求的地區的夏季高峰負荷??相匹配。小型西班牙GemasolarThermosolarPlant等熱能存儲系統可以改善太陽能供應和當地消費之間的匹配。使用熱存儲提高的容量系數代表xxx容量的降低，并延長了系統發電的總時間。

由于水庫對環境的影響，許多國家不再建造新的大型水壩。潤江工程繼續建設。沒有水庫會導致發電量的季節性和年度變化。

潮汐能是所有可變可再生能源中最可預測的。潮汐每天反轉兩次，但絕不是間歇性的，相反，它們是完全可靠的。世界上只有20個地點被確定為可能的潮汐發電站。

波浪主要是由風產生的，因此波浪產生的能量往往會跟隨風產生的能量，但由于水的質量比風力的變化小。風力與風速的立方成正比，而波浪能與波高的平方成正比。

被取代的可調度發電可以是煤炭、天然氣、生物質能、核能、地熱或蓄能水力發電。與其啟動和停止核能或地熱能，不如將它們用作恒定的基本負載電源更便宜。任何超過需求的電力都可以取代加熱燃料，轉換為存儲或出售給另一個電網。當間歇性不發電時，可以保存生物燃料和傳統的水力發電。產生較少溫室氣體的燃燒煤炭和天然氣的替代品最終可能使化石燃料成為留在地下的擱淺資產。高度集成的電網有利于靈活性和性能而不是成本，從而導致更多的工廠運行時間更短，容量系數更低。所有的電力來源都有一定程度的可變性，需求模式通常會導致供應商向電網供電的電量大幅波動。在可能的情況下，電網運營程序旨在以高可靠性使供需相匹配，并且影響供需的工具得到了很好的開發。引入大量高度可變的發電可能需要改變現有程序和額外投資。可靠的可再生能源供應的容量可以通過使用備用或額外的基礎設施和技術來實現，使用混合可再生能源產生高于間歇平均水平的電力，這可用于滿足定期和意外的供應需求。此外，儲存能量以填補間歇性短缺或用于緊急情況可以成為可靠電源的一部分。在實踐中，隨著風能輸出的變化，部分負載的傳統電廠已經存在以提供響應和儲備，因此會調整其輸出以進行補償。雖然間歇性電力的低滲透率可能會使用現有水平的響應和旋轉備用，但在較高滲透率水平下較大的整體變化將需要額外的儲備或其他補償方式。

所有受管理的電網都已經擁有現有的運營和旋轉儲備，以彌補電網中現有的不確定性。增加間歇性資源（如風能）不需要xxx備用，因為運行儲備和平衡要求是在系統范圍內計算的，而不是專門針對特定發電廠的。一些天然氣或水力發電廠部分負荷，然后根據需求變化進行控制，或替換快速損失的發電量。隨著需求變化而變化的能力稱為響應。快速替換丟失發電的能力，通常在30秒到30分鐘的時間范圍內，稱為旋轉備用。一般來說，作為調峰電廠運行的熱電廠的效率將低于作為基本負荷運行的熱電廠。具有蓄水能力的水力發電設施（例如傳統的大壩配置）可以作為基本負荷或調峰電廠運行。電網可以與電網電池廠簽約，提供一個小時左右的即時可用電力，從而在發生故障時讓其他發電機有時間啟動，并xxx減少所需的旋轉備用量。

需求響應是能源消耗的變化，以更好地與供應保持一致。它可以采取關閉負載的形式，或吸收額外的能量來糾正供需失衡。在美國、英國和法國的系統中已經廣泛創建了使用這些系統的激勵措施，例如優惠的費率或資本成本援助，鼓勵負載大的消費者在容量不足時將其下線，或者反過來增加有盈余時加載。如果電力不足，某些類型的負載控制允許電力公司遠程關閉負載。在法國，CERN等大型用戶在EJP關稅的鼓勵下，按照系統運營商-EDF的要求削減了電力使用。能源需求管理是指調整用電的激勵措施，例如在高峰時段提高費率。實時可變電價可以鼓勵用戶調整使用情況，以利用電力便宜的時期，避免電力更加稀缺和昂貴的時期。一些負載，如海水淡化廠、電鍋爐和工業制冷裝置，能夠存儲它們的輸出（水和熱）。幾篇論文還得出結論，比特幣采礦負荷將減少棄電、對沖電價風險、穩定電網、提高可再生能源發電站的盈利能力，從而加速向可持續能源的過渡。但其他人認為，比特幣開采永遠不可能可持續。瞬時需求減少。根據一些互利的合同，大多數大型系統還具有一類負載，它們會在發電短缺時立即斷開連接。這可以立即減少（或增加）負載。

在風能和太陽能的不可調度輸出可能很高的低負載時，電網穩定性需要降低各種可調度發電源的輸出，甚至增加可控負載，可能通過使用儲能將輸出時間轉移到更高需求的時間.這種機制可以包括：抽水蓄能水電是最普遍使用的現有技術，可以顯著提高風電的經濟性。適合存儲的水電站的可用性因電網而異。典型的往返效率為80%。截至2020年，傳統鋰離子電池是電網規模電池存儲中最常用的類型。可充電液流電池可以作為一種大容量、快速響應的存儲介質。氫氣可以通過電解產生并儲存以備后用。飛輪儲能系統比化學電池具有一些優勢。除了使它們能夠頻繁循環而不會顯著降低壽命的堅固耐用性外，它們還具有非常快的響應和斜坡率。它們可以在幾秒鐘內從完全放電到完全充電。它們可以使用無毒和環保材料制造，一旦使用壽命結束，就可以輕松回收。熱能儲存儲存熱量。儲存的熱量可以直接用于供暖需求或轉化為電能。在CHP工廠的背景下，儲熱器可以以相對較低的成本用作功能性電力儲存器。冰蓄冷空調冰可以按季節儲存，在需求旺盛期間可用作空調來源。目前的系統只需要儲存冰幾個小時，但已經很好地發展了。電能的存儲會導致一些能量損失，因為存儲和檢索不是完全有效的。存儲還需要資本投資和存儲設施空間。

單個風力渦輪機的生產可變性可能很高。只要每個渦輪機的輸出之間的相關性不完美，并且由于每個渦輪機之間的距離，相關性總是不完美的，那么組合任何額外數量的渦輪機（例如，在風電場中）會導致較低的統計變化。同樣，地理位置較遠的風力渦輪機或風電場具有較低的相關性，從而降低了整體可變性。由于風力發電依賴于天氣系統，因此這種地理多樣性對任何電力系統的好處都是有限的。多個風電場分布在廣闊的地理區域，并網在一起，與較小的裝置相比，發電更穩定且可變性更小。可以使用天氣預報以一定程度的信心預測風力輸出，尤其是來自大量渦輪機/農場的預測。隨著數據的收集，預測風力輸出的能力預計會隨著時間的推移而增加，尤其是來自較新設施的數據。太陽能產生的電力往往會抵消風能產生的波動供應。通常在夜間和多云或暴風雨天氣時風xxx，在晴天少風時陽光較多。此外，風能往往在冬季有一個高峰，而太陽能在夏季有一個高峰；風能和太陽能的結合減少了對可調度備用電源的需求。

• 在某些地方，電力需求可能與風力輸出具有高度相關性，特別是在低溫驅動電力消耗的地方（因為冷空氣更密集并攜帶更多能量）。
• 隨著對備用發電的進一步投資，允許的滲透率可能會增加。例如，有些日子可以產生80%的間歇性風力，而在許多無風的日子里，可以替代80%的可調度電力，如天然氣、生物質能和水電。
• 現有高水平水力發電的地區可能會增加或減少以吸收大量風能。挪威、巴西和馬尼托巴省的水力發電水平都很高，魁北克省90%以上的電力來自水力發電，而Hydro-Québec是世界上xxx的水力發電生產國。美國太平洋西北部已被確定為風能與現有水電互補的另一個地區。水電設施的蓄水能力將受到水庫規模、環境和其他因素的限制。

在盈余時向鄰近電網輸出能源，并在需要時進口能源通常是可行的。這種做法在歐洲以及美國和加拿大之間很常見。與其他電網的整合可以降低可變電力的有效集中度：例如，丹麥在與之互連的德國/荷蘭/斯堪的納維亞電網的背景下，VRE的高滲透率在整個系統中的比例要低得多。補償可變性的水電可以在各國之間使用。輸電基礎設施的容量可能必須大幅升級以支持出口/進口計劃。在傳輸過程中會損失一些能量。輸出可變電力的經濟價值部分取決于輸出電網在有用時間以有吸引力的價格為輸入電網提供有用電力的能力。

當交通、熱力和天然氣等部門與電力系統相結合時，需求和發電可以更好地匹配。例如，預計電動汽車市場將成為xxx的存儲容量來源。與其他靈活性來源相比，這可能是一種更昂貴的選擇，適合可變可再生能源的高滲透率。國際能源署表示，需要行業耦合來彌補季節性需求和供應之間的不匹配。電動汽車可以在低需求和高產量期間充電，并且在某些地方將電力從車輛送回電網。

滲透率是指一次能源（PE）在電力系統中所占的比例，以百分比表示。有幾種計算方法可以產生不同的穿透力。滲透率可以計算為：

• PE電源的標稱容量（裝機功率）除以電力系統內的峰值負載；或者
• PE電源的標稱容量（裝機功率）除以電力系統的總容量；或者
• PE源在給定時期內產生的電能除以該時期電力系統的需求。

由于以下原因，間歇性可變源的滲透水平很重要：

• 具有大量可調度抽水蓄能的電網、帶有水庫或蓄水池的水電或其他調峰發電廠（如天然氣發電廠）能夠更容易地適應間歇性電力的波動。
• 沒有強大互連的相對較小的電力系統（例如偏遠島嶼）可能會保留一些現有的柴油發電機，但消耗更少的燃料，以保持靈活性，直到更清潔的能源或存儲（如抽水蓄能或電池）變得具有成本效益。

在2020年代初期，風能和太陽能生產了全球10%的電力，但已經在多個系統中實施了40-55%滲透率范圍內的供應，到2030年英國計劃超過65%。沒有普遍接受的xxx滲透水平，因為每個系統補償間歇性的能力不同，并且系統本身會隨著時間而變化。對可接受或不可接受的滲透率數據的討論應謹慎對待和使用，因為相關性或重要性將高度依賴于當地因素、電網結構和管理以及現有發電能力。對于世界范圍內的大多數系統，現有滲透水平明顯低于實際或理論xxx值。

在沒有區域聚合、需求管理或存儲的情況下，風能和太陽能的xxx滲透率估計約為70%至90%；存儲12小時時高達94%。經濟效率和成本考慮更有可能成為關鍵因素；技術解決方案可能允許在未來考慮更高的滲透水平，特別是如果成本考慮是次要的。

風能和太陽能成本的估算可能包括風能和太陽能可變性的外部成本估算，或僅限于生產成本。所有電廠都有與生產成本分開的成本，例如，任何必要的輸電容量或備用容量的成本，以防發電容量損失。許多類型的發電，特別是源自化石燃料的發電，也會產生成本外部性，例如污染、溫室氣體排放和棲息地破壞，這些通常不直接考慮。經濟影響的程度存在爭議，并且會因地點而異，但預計會隨著滲透率的提高而上升。在低滲透水平下，運營儲備和平衡成本等成本被認為是微不足道的。間歇性可能會引入與傳統發電類型不同或不同程度的額外成本。這些可能包括：

• 輸電容量：由于負荷系數較低，輸電容量可能比核電和煤電更昂貴。傳輸容量通常會根據預計的峰值輸出進行調整，但風能的平均容量將顯著降低，從而提高了實際傳輸的單位能源成本。然而，傳輸成本僅占總能源成本的一小部分。
• 額外運營儲備：如果額外的風能和太陽能不符合需求模式，與其他發電類型相比，可能需要額外的運營儲備，但這不會導致額外電廠的資本成本增加，因為這只是現有電廠以低產量運行-旋轉儲備。與所有風電都必須由等量的備用容量支持的說法相反，只要在高峰期有一定的輸出概率，間歇性發電機就會為基本容量做出貢獻。備用容量不屬于單個發電機，因為備用或運行備用僅在系統級別有意義。
• 平衡成本：為了保持電網穩定性，可能會產生一些額外的成本來平衡負載與需求。盡管改善電網平衡可能代價高昂，但它們可以帶來長期的節約。

在許多國家，對于多種類型的可變可再生能源，政府不時邀請公司進行密封投標，以建設一定容量的太陽能以連接到某些變電站。通過接受最低出價，政府承諾在固定年限內以每千瓦時的該價格購買，或達到一定的總電量。這為投資者抵御高度波動的批發電價提供了確定性。然而，如果他們以外幣xxx，他們仍可能面臨匯率波動的風險。