編者按：風(fēng)電、光伏、微燃機(jī)、地源熱泵等多種能源與儲(chǔ)能結(jié)合的綜合能源互補(bǔ)系統(tǒng)有效解決各能源資源短板，備受業(yè)內(nèi)各界關(guān)注，但受前期投資成本高，收益周期長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)政策不確定等因素影響，項(xiàng)目落地仍較困難。
時(shí)光匆匆，打馬而過，站在新舊更迭，年度更替的時(shí)間點(diǎn)上，對(duì)未來的展望是各行各業(yè)經(jīng)久不衰的主題。最近，新疆金風(fēng)科技股份有限公司(下稱“金風(fēng)科技”)董事長(zhǎng)武鋼向媒體表達(dá)了其對(duì)未來國(guó)內(nèi)能源格局的看法：中國(guó)能源發(fā)展問題必須要站在全國(guó)一盤棋的大格局下考慮;分布式電源是進(jìn)一步推動(dòng)能源靈活使用、提升清潔能源利用效率的必然選擇;多能互補(bǔ)系統(tǒng)解決方案，風(fēng)電、光伏、微燃機(jī)、地源熱泵等多種能源與儲(chǔ)能結(jié)合的綜合能源系統(tǒng)將會(huì)成為靈活、方便、可靠、經(jīng)濟(jì)的供電方式。
分布式、多能互補(bǔ)、綜合能源系統(tǒng)以及與之緊密相關(guān)的智慧能源、智能微網(wǎng)等概念，早已是能源領(lǐng)域里備受關(guān)注的熱點(diǎn)。近年來，以風(fēng)電、光伏為代表的可再生能源裝機(jī)規(guī)模迅猛增長(zhǎng)，有關(guān)可再生能源的產(chǎn)業(yè)政策正朝著市場(chǎng)化的方向逐步調(diào)整，隨著售電側(cè)、增量配電業(yè)務(wù)的放開，智能微網(wǎng)已成為諸多能源企業(yè)戰(zhàn)略布局的重點(diǎn)，金風(fēng)科技便是其中的先行者之一。從宏觀形勢(shì)來看，微網(wǎng)的“春天”似乎已到來，但當(dāng)夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，卻發(fā)現(xiàn)所謂的夢(mèng)想仍需“再飛一會(huì)兒”。
先行者的闖關(guān)之路
在北京亦莊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的涼水河畔，一臺(tái)2.5兆瓦的風(fēng)機(jī)高高矗立。這份別樣的景致是金風(fēng)科技總部園區(qū)的顯著標(biāo)識(shí)，也是金風(fēng)智慧園區(qū)智能微網(wǎng)項(xiàng)目中的電源之一。
金風(fēng)智慧園區(qū)微網(wǎng)項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)首個(gè)兆瓦級(jí)的智能微網(wǎng)項(xiàng)目，項(xiàng)目一期建設(shè)內(nèi)容包括一臺(tái)2.5兆瓦直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、500千瓦光伏及2臺(tái)65千瓦微型燃?xì)廨啓C(jī)組成的冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)。儲(chǔ)能系統(tǒng)采用了鋰電池、釩液流電池、超級(jí)電容等多種儲(chǔ)能方式，負(fù)荷運(yùn)用于金風(fēng)科技辦公樓、生產(chǎn)車間、數(shù)據(jù)中心、體育館等設(shè)施，3000余名公司員工享受著來自微網(wǎng)的綠色電能。
作為國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)制造領(lǐng)軍企業(yè)，金風(fēng)科技也是國(guó)內(nèi)最早一批布局智能微網(wǎng)業(yè)務(wù)的能源企業(yè)之一。2010年，國(guó)內(nèi)風(fēng)電經(jīng)歷多年高速發(fā)展后，建立了全球最大的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集群。彼時(shí)“棄風(fēng)”尚不明顯，光伏未成大勢(shì)，憑借著深厚的行業(yè)積累，金風(fēng)科技著手開展微網(wǎng)業(yè)務(wù)。“我們當(dāng)時(shí)對(duì)未來能源發(fā)展趨勢(shì)的判斷是，電源方面集中式和分散式并存，電網(wǎng)方面骨干網(wǎng)架與微網(wǎng)互濟(jì)。因此，金風(fēng)科技很早就開始思考和研發(fā)如何在用戶端實(shí)現(xiàn)高比例清潔能源的應(yīng)用。”金風(fēng)科技全資子公司北京天誠(chéng)同創(chuàng)電氣有限公司(下稱“天誠(chéng)同創(chuàng)”)副總工程師谷延輝如是說。
2010年，金風(fēng)科技以北京亦莊總部園區(qū)為示范，開展了對(duì)智能微電網(wǎng)核心技術(shù)的研究。建設(shè)之初，沒有指導(dǎo)意見，沒有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，沒有統(tǒng)一的開發(fā)模式，甚至連微網(wǎng)的定義也未曾明確。在這樣的情況下，該項(xiàng)目在核準(zhǔn)流程、土地批復(fù)、并網(wǎng)支持等方面遭遇的挑戰(zhàn)顯而易見。“就拿備案核準(zhǔn)來說，現(xiàn)在的暫行管理規(guī)定提到了源網(wǎng)荷分別備案和核準(zhǔn)，但我們當(dāng)年建設(shè)時(shí)相關(guān)部門尚未出臺(tái)管理辦法，加之風(fēng)電和光伏的管理權(quán)限本身就不一樣，因此核準(zhǔn)難度非常大。”谷延輝說，“另外，當(dāng)時(shí)分散式的概念并未普及，分散式風(fēng)電審批極為不易。在建設(shè)成本上，微網(wǎng)中的很多單元，比如儲(chǔ)能、光伏甚至風(fēng)電在當(dāng)時(shí)處于成本高位。也正因如此，該項(xiàng)目的建成具有重要的示范意義。”項(xiàng)目一期建成后，年發(fā)電量392萬(wàn)千瓦時(shí)，可再生能源占比32%，能耗總量下降約15%，節(jié)能率(折合標(biāo)煤)14.3%。
2013年2月，國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)布《關(guān)于做好分布式電源并網(wǎng)服務(wù)工作的意見》，分布式并網(wǎng)得到了明確的支持信號(hào)。2014年3月，金風(fēng)智慧園區(qū)微網(wǎng)項(xiàng)目順利并網(wǎng)。在風(fēng)電大發(fā)而負(fù)荷處于低谷時(shí)，微網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的余電可以返送電網(wǎng)。目前該微網(wǎng)系統(tǒng)每年可向大電網(wǎng)返送約40萬(wàn)千瓦時(shí)的電量，從大電網(wǎng)獲取的電量約為800多萬(wàn)千瓦時(shí)。“并網(wǎng)型微網(wǎng)的特點(diǎn)是有大電網(wǎng)做電量保底，在北京或者工業(yè)園區(qū)等電網(wǎng)條件較好的地區(qū)，客戶無(wú)須擔(dān)心電能質(zhì)量問題，不過同樣的配置如果放在電網(wǎng)薄弱的地區(qū)，支撐能力便會(huì)被削弱, 需要考慮更復(fù)雜的技術(shù)問題。”谷延輝說。
隨著園區(qū)用電負(fù)荷的不斷攀升，項(xiàng)目二期建設(shè)加大了光伏和風(fēng)電的容量，增加了微型燃動(dòng)機(jī)以及水蓄冷裝置。水蓄冷項(xiàng)目依托園區(qū)消防水池而建，利用夜間低谷電價(jià)時(shí)段的電力蓄冷，在白天高峰電價(jià)時(shí)段放冷，在為冷機(jī)提供可靠備用冷源的同時(shí)，還能滿足園區(qū)空調(diào)供冷需求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電力的移峰填谷、節(jié)能降耗以及電網(wǎng)負(fù)荷側(cè)響應(yīng)功能。項(xiàng)目二期增容計(jì)劃完成后，園區(qū)清潔能源發(fā)電與園區(qū)總耗電占比將達(dá)70%左右。
經(jīng)過多年的研發(fā)與探索，金風(fēng)科技在動(dòng)態(tài)穩(wěn)控技術(shù)、暫態(tài)穩(wěn)控技術(shù)、智能負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)、微電網(wǎng)孤島風(fēng)光柴儲(chǔ)燃控制系統(tǒng)等方面取得了階段性的成果。“現(xiàn)在的技術(shù)水平較之當(dāng)年已有很大的提升，技術(shù)已不再是制約微網(wǎng)發(fā)展的主要因素。”谷延輝說。
經(jīng)濟(jì)性從何而來?
除了亦莊工業(yè)園區(qū)，金風(fēng)科技目前已開展與歐伏電氣、嘉澤集團(tuán)、江蘇大豐工業(yè)園區(qū)等合作的微網(wǎng)項(xiàng)目，并不斷從項(xiàng)目開發(fā)和運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)中摸索提升經(jīng)濟(jì)性的有效途徑。
江蘇大豐工業(yè)園區(qū)智能微網(wǎng)項(xiàng)目是江蘇省首個(gè)智能微網(wǎng)項(xiàng)目，該微網(wǎng)系統(tǒng)由1臺(tái)金風(fēng)自主研發(fā)的2.0兆瓦低風(fēng)速風(fēng)機(jī)、100千瓦微型風(fēng)機(jī)、96千瓦光伏，540千瓦時(shí)鉛炭電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，以及能量管理系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)、微網(wǎng)發(fā)電側(cè)及負(fù)荷側(cè)全覆蓋監(jiān)控系統(tǒng)等組成。該項(xiàng)目采取合同能源管理的運(yùn)營(yíng)方式，為江蘇中車提供能源供應(yīng)及節(jié)能管理等服務(wù)，項(xiàng)目建設(shè)已實(shí)現(xiàn)了贏利。“江蘇中車是生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的公司，我們?cè)谧鲈O(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了可再生能源與負(fù)荷的匹配關(guān)系，微網(wǎng)綠色度達(dá)到27%。”谷延輝說。目前，江蘇大豐微網(wǎng)項(xiàng)目年發(fā)電量約為433萬(wàn)千瓦時(shí)，項(xiàng)目收益率接近9%。
考慮到如今風(fēng)電、光伏補(bǔ)貼加速退坡，以及用戶更關(guān)注電價(jià)而非電力來源等因素，成本仍是影響微網(wǎng)普及的關(guān)鍵。隨著競(jìng)價(jià)上網(wǎng)政策的落地，度電成本將成為衡量新能源市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的標(biāo)尺。因此，在項(xiàng)目規(guī)劃階段，如何評(píng)估資源、選擇高收益機(jī)組等成為商業(yè)化微網(wǎng)項(xiàng)目需要考慮的重點(diǎn)。
“客戶的資信情況、負(fù)荷特點(diǎn)、項(xiàng)目所在地的資源情況、電價(jià)水平等是金風(fēng)科技在開發(fā)商業(yè)化微網(wǎng)項(xiàng)目時(shí)考量的主要因素。比如大豐項(xiàng)目，風(fēng)資源比較好，每年折合約2000小時(shí)左右，光資源超過1000小時(shí)，江蘇工業(yè)園區(qū)的電價(jià)普遍較高，客戶資信情況較好，負(fù)荷水平穩(wěn)定，因此項(xiàng)目推進(jìn)得較為順利。”谷延輝說。
負(fù)荷側(cè)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)是金風(fēng)科技在用戶側(cè)的一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，并在江蘇大豐工業(yè)園區(qū)項(xiàng)目的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了較為可觀的收益。在實(shí)施大豐微網(wǎng)項(xiàng)目之前，金風(fēng)科技微網(wǎng)項(xiàng)目組發(fā)現(xiàn)該工業(yè)園區(qū)中沖擊性負(fù)載較多，功率因數(shù)較低。根據(jù)供電相關(guān)規(guī)定，功率因數(shù)一旦低于0.9，用戶將面臨罰款。
針對(duì)這樣的實(shí)際情況，金風(fēng)科技在微網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)中安裝了一個(gè)能夠下探到具體負(fù)荷的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，可實(shí)時(shí)反饋其用能情況并出具能效診斷報(bào)告。同時(shí)，針對(duì)電能質(zhì)量功率因數(shù)低的問題，金風(fēng)科技采用風(fēng)機(jī)的無(wú)功調(diào)節(jié)能力，最終將該園區(qū)的功率因數(shù)提升至0.95。“功率因數(shù)超過0.9，供電公司會(huì)有獎(jiǎng)勵(lì)。從罰變獎(jiǎng)，使得這項(xiàng)服務(wù)在大豐項(xiàng)目里產(chǎn)生了顯著收益。”谷延輝說。
微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性更大的提升空間，在于負(fù)荷側(cè)響應(yīng)等輔助服務(wù)機(jī)制。谷延輝坦言，如果微網(wǎng)只通過增加設(shè)備來實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目?jī)?yōu)化，而不能提供增值服務(wù)，收益率就難以提升。要實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性的提升，需要進(jìn)一步明確更多的輔助服務(wù)機(jī)制，包括備用機(jī)制、主動(dòng)調(diào)頻、主動(dòng)調(diào)壓、黑啟動(dòng)、需求響應(yīng)以及多樣化需求的整合等，但這些往往也需要經(jīng)濟(jì)性驅(qū)動(dòng)下的技術(shù)與市場(chǎng)需求的結(jié)合。
2017年7月，國(guó)家發(fā)改委、能源局印發(fā)《推進(jìn)并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設(shè)試行辦法》，從政策上保障了微電網(wǎng)可以開展統(tǒng)一的分布式發(fā)電交易和售電服務(wù)。并網(wǎng)型微網(wǎng)對(duì)于分布式電源交易具有技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，其源網(wǎng)荷儲(chǔ)統(tǒng)一管理的特性亦為其參與輔助服務(wù)市場(chǎng)創(chuàng)造了有利條件。但即便擁有政策的鼓勵(lì)，在實(shí)施上仍然存在諸多困難。“如果市場(chǎng)明確了哪些輔助服務(wù)可以是可以做的，區(qū)域微電網(wǎng)群會(huì)很快地去響應(yīng)政策，從而實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。”谷延輝說。
除了布局國(guó)內(nèi)微網(wǎng)業(yè)務(wù)，金風(fēng)科技將眼光也投向了海外。“國(guó)外的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和國(guó)內(nèi)不一樣，電源較為分散，大電網(wǎng)較之國(guó)內(nèi)略顯薄弱，對(duì)于微網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用需求更迫切。”谷延輝說。
風(fēng)光儲(chǔ)之難點(diǎn)何在?
2017年5月5日，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局下發(fā)《關(guān)于新能源微電網(wǎng)示范項(xiàng)目名單的通知》，28 個(gè)新能源微電網(wǎng)示范項(xiàng)目獲批，寧夏嘉澤微網(wǎng)項(xiàng)目位列其中。寧夏嘉澤智能微網(wǎng)項(xiàng)目在某種程度上屬于大豐項(xiàng)目的一個(gè)復(fù)制，該項(xiàng)目運(yùn)用了金風(fēng)科技自主研發(fā)的智能微網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)控裝置，實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)的智能化、遠(yuǎn)程無(wú)人值守控制。項(xiàng)目位于寧夏吳忠市紅寺堡區(qū)工業(yè)園嘉澤基地，盡管當(dāng)?shù)仉妰r(jià)較低，客戶負(fù)荷不算太高，但風(fēng)、光資源極為豐富，這也使得該項(xiàng)目可再生能源滲透比更甚于江蘇大豐。
和大豐項(xiàng)目不同，嘉澤微網(wǎng)項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)孤島運(yùn)行。較之并網(wǎng)型微網(wǎng)系統(tǒng)，孤島型微網(wǎng)中的儲(chǔ)能作用更為突出。近年來，儲(chǔ)能技術(shù)雖有一定進(jìn)步，但并未出現(xiàn)顛覆性的技術(shù)革新，儲(chǔ)能系統(tǒng)價(jià)格仍然偏高。在微網(wǎng)中，如果儲(chǔ)能占比過高而可再生能源占比相對(duì)較低，便意味著整個(gè)微網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性將大大降低。“現(xiàn)在政策要求風(fēng)和光不能棄，但如果風(fēng)光發(fā)電與負(fù)荷無(wú)法匹配，就只能上儲(chǔ)能，目前光伏發(fā)電的成本加上儲(chǔ)能后成本約是0.8~0.9元/千瓦，這個(gè)成本傳導(dǎo)到用戶端便大幅提升了銷售電價(jià)。所以說儲(chǔ)能是個(gè)很美好的功能，但如果儲(chǔ)能系統(tǒng)成本不降的話，從收益率的角度來說儲(chǔ)能容量會(huì)受到很大的限制。”谷延輝說。
作為微網(wǎng)系統(tǒng)中最為重要的電源形式之一，分散式風(fēng)電的容量大小直接影響其可再生能源滲透比的水平。但較之分布式光伏的迅速推廣與普及，風(fēng)機(jī)無(wú)論是在征地、安裝還是環(huán)評(píng)等方面都更加復(fù)雜。“分散式風(fēng)電開發(fā)的難點(diǎn)之一便是土地批復(fù)。由于國(guó)家對(duì)土地、林地的保護(hù)性政策，以及對(duì)生態(tài)紅線的規(guī)避，分散式項(xiàng)目在選址上面臨著眾多問題。”谷延輝說。目前，我國(guó)分散式風(fēng)電市場(chǎng)雖逐步向中東部轉(zhuǎn)移，但由于各地的資源條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r不盡相同，推動(dòng)其發(fā)展還需更多的政策細(xì)則。
記者在采訪中了解到，分散式風(fēng)電具有開發(fā)主體多、同等規(guī)模下項(xiàng)目分散但數(shù)量眾多、開發(fā)流程與環(huán)節(jié)多等特點(diǎn)，這無(wú)形中提升了其開發(fā)的單位成本。2018年4月，國(guó)家能源局下發(fā)《分散式風(fēng)電項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)暫行管理辦法》，釋放出鼓勵(lì)分散式風(fēng)電發(fā)展的明確信號(hào)，從規(guī)劃指導(dǎo)、項(xiàng)目建設(shè)和管理、電網(wǎng)接入、運(yùn)行管理、金融和投資開發(fā)模式創(chuàng)新等方面進(jìn)一步完善了分散式風(fēng)電開發(fā)的政策與機(jī)制。但核準(zhǔn)時(shí)間長(zhǎng)、電網(wǎng)接入細(xì)則不清晰、接入容量有限仍是分散式風(fēng)電發(fā)展的主要掣肘因素。簡(jiǎn)化流程規(guī)范，地方政府提供一站式服務(wù)，與電網(wǎng)公司更為密切的溝通是分散式風(fēng)電開發(fā)商目前的主要訴求。
另外，相對(duì)于集中式風(fēng)電，分散式風(fēng)電還存在其特有的技術(shù)難點(diǎn)。首先，分散式風(fēng)電對(duì)風(fēng)機(jī)捕風(fēng)能力的考驗(yàn)更高，其應(yīng)用多為超低風(fēng)速機(jī)型;其次，分散式風(fēng)電對(duì)環(huán)境友好性要求更高，在風(fēng)機(jī)噪聲、電磁騷擾等方面的限制更為嚴(yán)格;第三，分散式風(fēng)電在運(yùn)輸、安裝等方面的成本上不具優(yōu)勢(shì)。“在運(yùn)輸和安裝上，相對(duì)于集中式開發(fā)一個(gè)風(fēng)場(chǎng)，分散式風(fēng)電只運(yùn)輸?shù)跹b一兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，單位成本無(wú)疑更高。包括吊裝平臺(tái)的設(shè)計(jì)都需要根據(jù)分散式項(xiàng)目的吊裝環(huán)境定制設(shè)計(jì)，”谷延輝說，“另外，還必須為項(xiàng)目并網(wǎng)配備涉網(wǎng)設(shè)備，但這樣的設(shè)備成本如果讓一兩臺(tái)風(fēng)機(jī)去分?jǐn)偟脑?，投入就太高了?rdquo;
相對(duì)于非技術(shù)成本，金風(fēng)科技在機(jī)型設(shè)計(jì)、資源評(píng)估等方面已有成熟的技術(shù)手段予以支撐。金風(fēng)科技研發(fā)的超低風(fēng)機(jī)型風(fēng)機(jī)可以在風(fēng)速2.5米/秒甚至更低風(fēng)速時(shí)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。不同風(fēng)速、湍流、切變大小的風(fēng)況，需要采用不同單機(jī)容量、葉輪直徑、塔架高度的機(jī)組，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目最佳的發(fā)電能力與最低的投資成本。在機(jī)組方面，金風(fēng)科技能夠提供由小容量的1.5兆瓦機(jī)組至大容量的4.2兆瓦間的多種單機(jī)容量機(jī)型，通過搭配不同葉輪直徑與不同高度的塔架，可實(shí)現(xiàn)從年平均風(fēng)速4.8米/秒的低風(fēng)速區(qū)域到至年平均風(fēng)速10米/秒以上的超高風(fēng)速區(qū)域，均實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的投資收益最優(yōu)并滿足項(xiàng)目的安全可靠運(yùn)行。
在資源評(píng)估方面，金風(fēng)科技通過激光雷達(dá)加大數(shù)據(jù)等多種技術(shù)疊加，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)獲得較為準(zhǔn)確的風(fēng)資源信息，同時(shí)通過仿真系統(tǒng)來判斷噪音影響，并根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)行定制化的降噪處理。
隨著后補(bǔ)貼時(shí)代的到來，新能源領(lǐng)域尤其是光伏行業(yè)加速“洗牌”，其中的“陣痛”不言而喻。“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，微網(wǎng)雖“小”，卻是多能應(yīng)用、發(fā)配售一應(yīng)俱全的完整體系。目前，全球微電網(wǎng)市場(chǎng)向亞洲轉(zhuǎn)移，國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)空間潛力巨大，但在廣闊的市場(chǎng)空間里如何耕耘，仍需政策進(jìn)一步明確。隨著新能源市場(chǎng)的不斷完善，電力市場(chǎng)交易范圍的不斷擴(kuò)大，微網(wǎng)發(fā)展或?qū)⒂瓉砀鄼C(jī)遇。
原標(biāo)題：微網(wǎng)商業(yè)化:市場(chǎng)機(jī)制仍是最大痛點(diǎn)
掃描關(guān)注微信
寧德時(shí)代吳凱...
天合光能陳奕...
劉巖: 追光行...
黃震院士：大...