編者按:微網(wǎng)有效化解棄風棄電、解決就近能源消納問題,但受制于前期投資成本高、技術復雜、運維困難等因素,有待相關政策應引導。
隨著我國能源轉(zhuǎn)型的逐步加快,全球氣候政策的逐步收緊,可再生能源技術成本的不斷下降,超大規(guī)模電力系統(tǒng)的弊端也日漸顯現(xiàn)。微能源網(wǎng)(簡稱“微網(wǎng)”)以綠色、低碳、高效的特點,同時滿足電力用戶日益多樣化的用能需求,成為未來能源利用不可或缺的一種重要方式。
我國的微網(wǎng)發(fā)展尚處于起始階段,仍存在諸多問題,在相關領域急需做進一步發(fā)展研究,究竟能源市場化價格、基礎設施放開、轉(zhuǎn)供電服務、新舊利益主體資源再分配等改革“通病”對微網(wǎng)會產(chǎn)生什么影響?用戶、服務商、供應商多方利益分配的有效模式應該如何構建?微網(wǎng)、儲能、綜合能源服務協(xié)同又將產(chǎn)生什么樣的巨大價值?近日,本刊記者就相關問題采訪了積成電子股份有限公司副總經(jīng)理、積成能源有限公司總經(jīng)理馮東。
微網(wǎng)不能簡單理解為微電網(wǎng)
我國目前正處于能源轉(zhuǎn)型的關鍵階段,可再生能源開發(fā)規(guī)模不斷擴大,裝機占比持續(xù)提高,但由于可再生能源消納市場不足,外送通道不暢等因素,電力供大于求的矛盾日益突出,可再生能源出力受限,棄水、棄風、棄光現(xiàn)象嚴重,如何保證消納成為目前可再生能源發(fā)展亟待解決的難題。
同時,能源資源分布的極不合理,也給能源消納帶來了重大難題。我國能源主要分布在西部,負荷中心卻在東部。以電為例,煤炭基地在內(nèi)蒙古、山西、甘肅、新疆,水電資源在西南、瀾滄江、長江上游、雅魯藏布江、三峽,負荷中心在東部。能源資源分布的極不合理造成了“北煤南運”、“西能東送”的一個格局。而且從區(qū)域電網(wǎng)結(jié)構考慮,每一個區(qū)域電網(wǎng)基本上也是“西能東送”,或者“西電東送”的布局。在這種背景下,具有安全、清潔、利用效率高等優(yōu)勢的分布式能源日益受到重視、發(fā)展?jié)摿薮蟆?br />
如何滿足分布式能源對可靠性的要求以及對各種電力服務的要求?近年來探索出了一種新的分布式能源組織方式和結(jié)構——微網(wǎng)。
微網(wǎng)是一種新型網(wǎng)絡結(jié)構,由各種分布式電源、儲能電源、負荷以及監(jiān)控、保護裝置組成。包含了分布式光伏、分散式風電、小型燃氣輪機和蓄電池等微型電源形式的各種電源,還配備了能量管理系統(tǒng),通過數(shù)據(jù)采集并連接到能量管理系統(tǒng),可解決電壓控制、潮流控制、保護控制等一系列問題。在微電網(wǎng)中有各種不同類型的負荷,需要采取不同的能源供應策略,并可同時滿足用戶對電能質(zhì)量和供電安全等的要求。
微網(wǎng)依其靈活的配置結(jié)構和方便的運行方式,在近年來得到廣泛應用。它能在提高電力系統(tǒng)安全性和可靠性的同時,提高用戶的供電質(zhì)量和電網(wǎng)服務水平,促進可再生能源分布式發(fā)電的應用。
記者在采訪中了解到,微網(wǎng)和傳統(tǒng)大電網(wǎng)的最主要區(qū)別是,微網(wǎng)可以對分布式能源進行就地消納、就地平衡,同時也可以和大電網(wǎng)進行能量交換。
馮東表示,微網(wǎng)不僅涉及到電能的生產(chǎn)與供應,同時還涉及供冷、供熱和供汽等多種能源供給,因此微網(wǎng)不能簡單地理解為微電網(wǎng),而是微能源網(wǎng)。微網(wǎng)是分布式能源接入的有效方案,是人們利用新能源的一種重要途徑,也是滿足用戶用能個性化需求和提高供能可靠性的關鍵。而微網(wǎng)的市場因投資者背景不同,定位也應有所不同,但整體上需要在市場化的競爭和政策支持上找到平衡點,這樣才能更有力地發(fā)掘目前政策主導下的市場潛力。我國微網(wǎng)項目目前還處在示范階段,很多技術性問題還需要做進一步研究,市場化進程步子還在緩緩邁開。
技術不成熟和政策缺失是主要瓶頸
記者在采訪中了解到,微網(wǎng)的關鍵技術主要集中在五個方面:
第一是分布式多能互補技術。微網(wǎng)的容量現(xiàn)在還沒有一個完整的界定,從幾十千瓦到幾十兆瓦,所以運行方式要靈活,分布式電源要保證及時性和環(huán)保性;
第二是控制保護技術。由于微網(wǎng)分布式電源在用戶側(cè),所以過去傳統(tǒng)的控制和保護技術有一些不適應微網(wǎng)發(fā)展運行的情況;
第三是微網(wǎng)的儲能技術。隨著國內(nèi)儲能成本的逐漸降低,儲能對分布式可再生能源平抑波動性,在峰谷差的調(diào)節(jié)過程中發(fā)揮了很重要的作用,目前儲能之所以沒有被廣泛應用,主要是經(jīng)濟性能低。隨著儲能成本的下降以及儲能技術不斷的成熟,對平抑可再生能源波動性,提高經(jīng)濟性、靈活性,會發(fā)揮很重要的作用,這是其中的一項關鍵技術;
第四是微網(wǎng)的能量管理技術。如何管理分布式能源,如何管理微網(wǎng)中的各類負荷調(diào)節(jié),好的協(xié)調(diào)運行很重要,這是能量管理很重要的作用;
第五,當多個微網(wǎng)之間形成微網(wǎng)群的時候,如何進行協(xié)調(diào)和控制?這也是微網(wǎng)當中的一項關鍵技術。
微網(wǎng)的發(fā)展是電力市場化改革的產(chǎn)物,馮東認為,目前,微網(wǎng)接入主網(wǎng)以及微網(wǎng)內(nèi)部設備成本較高,部分設備技術尚未達到商用水平(比如制氫設備、燃料電池等)、能源價格偏高、微網(wǎng)運維復雜、投資回報率低等問題,都在成為阻礙微網(wǎng)快速、健康發(fā)展的重要因素。
2017年7月24日,國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)了《推進并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設試行辦法》,鼓勵各地政府對微電網(wǎng)發(fā)展給予配套政策支持。這份文件對促進能源小型化、清潔化發(fā)展具有重要意義,在推進能源供給側(cè)結(jié)構性改革,促進并規(guī)范微電網(wǎng)健康發(fā)展,引導分布式電源和可再生能源就地消納,建立多元融合、供需互動、高效配置的能源生產(chǎn)與消費模式,推動清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系建設具有重要的借鑒意義。
盡管微網(wǎng)可以實現(xiàn)分布式能源的就地消納轉(zhuǎn)換,減少長距離輸電帶來的損失,提高供電的可靠性,但由于受制于增量配電改革、售電側(cè)改革,以及電力市場化改革的推進進程,市場條件和相應政策仍顯不足,“隔墻售電”依然停留在“幼稚期”。
馮東告訴記者,目前,政策上還不支持能源的“跨墻交易”,即微網(wǎng)與微網(wǎng)外用戶無法進行直接交易,并且終端用能市場尚未開放,這些都成為限制微網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。
從目前發(fā)展的情況來看,作為大電網(wǎng)的有益補充,微網(wǎng)同時也存在著從大電網(wǎng)購電或余電上網(wǎng)的需求,無論是與大電網(wǎng)進行電能交換,或是微網(wǎng)與其外部的“隔墻售電”交易,目前的交易和電價機制均不能滿足微網(wǎng)發(fā)展的需要,仍需制定或調(diào)整相應的電價機制來規(guī)范微網(wǎng)的售電交易,包括實時電價機制、跨區(qū)交易電價機制、輔助服務電價機制等。同時,在能源交易中,售電側(cè)改革同樣影響微網(wǎng)的經(jīng)營模式,放開售電對微網(wǎng)發(fā)展起到非常重要的促進作用。
只有政策機制方面的系列問題徹底解決了,諸如出臺實時電價機制、微網(wǎng)參與電力交易機制、微網(wǎng)參與輔助服務、需求側(cè)管理等的價格機制和對微網(wǎng)融資、稅收的支持政策,以及碳排、綠證等能源衍生品政策的真正落地,我國的微網(wǎng)才能真正的大規(guī)模、迅速發(fā)展起來。
儲能是硬件支持也是軟件支撐
經(jīng)過近5年的快速發(fā)展,我國儲能技術正從小容量小規(guī)模的研究與示范向大容量規(guī)模化應用發(fā)展。儲能,作為一個新興產(chǎn)業(yè)正在崛起。儲能技術改變了電力工業(yè)即發(fā)即用的傳統(tǒng)模式,使電力系統(tǒng)由原來的一組發(fā)電側(cè)變量和一組用電側(cè)變量組成的兩組時刻保持平衡的簡單系統(tǒng)變?yōu)槿M變量平衡系統(tǒng),從而使電力系統(tǒng)的平衡關系變得多樣化,可選擇控制、可最優(yōu)化。儲能技術因而成為未來能源結(jié)構轉(zhuǎn)變和電力生產(chǎn)消費方式變革的戰(zhàn)略性支撐。當前,儲能在我國電力系統(tǒng)的細分領域應用,主要包括可再生能源接入儲能、電網(wǎng)調(diào)峰/調(diào)頻儲能、配電側(cè)分布式儲能和用戶側(cè)分布式微網(wǎng)儲能,儲能在這些領域的應用具有直接和間接經(jīng)濟價值。
儲能是電力系統(tǒng)“采—發(fā)—輸—配—用—儲”的重要組成部分,是構建新能源微電網(wǎng)的基礎。
如今,儲能技術已成為微網(wǎng)的核心技術之一,作為微網(wǎng)的重要單元,在微網(wǎng)發(fā)展中,既是物理形式的硬件支持,也是促進盈利的軟件支撐。然而,由于核心技術、制造成本等因素仍未取得有效突破,加之電價機制和市場化政策仍未對儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生利好,其商業(yè)模式仍處于單一峰谷差套利以及其他應用模式的“試錯”階段,對于微網(wǎng)發(fā)展的助力作用仍顯薄弱。馮東指出,目前,我國儲能技術除了在電池成本和壽命方面受到制約外,其商業(yè)模式也還停留在“吃電價差”的形式上。在作為獨立的市場主體進入競爭性電力市場中,儲能在參與輔助服務的價格機制上的缺失,以及電力調(diào)度在電網(wǎng)的不中立,都對其發(fā)展造成了影響。需盡快落實促進儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策及價格機制,使其對微網(wǎng)的發(fā)展帶來穩(wěn)定有效的推動作用。
用戶優(yōu)先, 微網(wǎng)或成下一個“藍海”
2011 年8 月,國網(wǎng)電科院微電網(wǎng)技術體系研究項目通過驗收。該項目首次提出了我國微電網(wǎng)技術體系。截至目前,我國已經(jīng)建設了一批微電網(wǎng)示范工程,這些微電網(wǎng)示范工程大致可以分為三類,邊遠地區(qū)微電網(wǎng)、海島微電網(wǎng)和城市微電網(wǎng)。
邊遠地區(qū)人口密度低、傳統(tǒng)電網(wǎng)建設成本高、風光資源豐富,微網(wǎng)是解決當?shù)毓╇妴栴}的好方法。這些示范工程主要集中在西北部地區(qū),如西藏阿里地區(qū)獅泉河微電網(wǎng)、西藏那曲地區(qū)丁俄崩貢寺微電網(wǎng),以及內(nèi)蒙古呼倫貝爾市陳巴爾虎旗微電網(wǎng)。
我國擁有大量的海島,許多島上有居民居住,他們大多依靠柴油發(fā)電,但柴油發(fā)電供給時間有限,且運輸成本高。這些海島同樣擁有大量的可再生能源,通過建設分布式微網(wǎng),能夠解決其缺電問題。這些示范工程大多集中在東南沿海,如廣東珠海市東澳島兆瓦級智能微電網(wǎng),浙江東福山島微電網(wǎng)以及海南三沙市永興島微電網(wǎng)等。其中,珠海東澳島微電網(wǎng)項目的建成,解決了島上長期以來的缺電問題,最大限度地利用了豐富的太陽能和風力資源,減少了柴油發(fā)電,使得其可再生能源發(fā)電比例由原來的30%上升到70%。
我國中東部城市并不像邊遠地區(qū)以及海島一樣缺乏能源,因而其城市微網(wǎng)示范工程主要是試驗,為今后微網(wǎng)建設提供經(jīng)驗。這些重點示范目標包括集成可再生分布式能源、提供高質(zhì)量及多樣性的供電可靠性服務以及冷熱電綜合利用等。這些示范工程有天津生態(tài)城二號能源站綜合微電網(wǎng)、江蘇南京供電公司微電網(wǎng)以及河北承德市生態(tài)鄉(xiāng)村微電網(wǎng)等。
無論是在離岸的海島、偏遠的邊疆無人地區(qū),亦或是在人群密集的都市樓宇、社區(qū)、工廠,人們越來越多地看到分布式能源應用的場景。記者在采訪中獲悉,過去5年,光伏發(fā)電的度電成本下降了50%以上,儲能成本下降50%以上,這兩項微網(wǎng)建設最重要的成本快速下降的趨勢仍在持續(xù)中,預示著微網(wǎng)的時代正在一步步臨近。
馮東告訴記者,目前,我國微網(wǎng)的商業(yè)模式主要包括BOT、BOO、合同能源管理、PPP、BT、EPC等。在當前的政策下,應當如何挖掘微網(wǎng)的盈利空間?馮東認為,一是通過滿足用戶個性化的多種能源需求,提升能源附加值,向綜合能源服務要效益;二是通過提升能源服務水平(增值服務等)要效益;三是通過共享經(jīng)濟,降低運維成本。
據(jù)了解,微網(wǎng)的經(jīng)濟效益主要表現(xiàn)于多樣化電能供給的可靠、安全、優(yōu)質(zhì)以及能源的高效利用等方面。目前主要研究集中在經(jīng)濟性設計和微電網(wǎng)運行的最優(yōu)化。此外,從電能供應的角度來看,微網(wǎng)范圍內(nèi)包括發(fā)、配、售三個環(huán)節(jié),在發(fā)電側(cè),微網(wǎng)主要以新能源和多能互補為主要支撐,在“531新政”出臺以后,無論光伏和風電未來都會以平價上網(wǎng)的姿態(tài)融入系統(tǒng),所以,新能源的補貼機制變化對當前微網(wǎng)的盈利模式也會產(chǎn)生影響。
隨著太陽能發(fā)電和儲能等分布式能源領域的實質(zhì)性進展,以及物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境為微網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造的全新協(xié)作和優(yōu)化能力,微網(wǎng)正在成為推動能源轉(zhuǎn)型的催化劑,并有望在政策支持下迎來新的增長。在中國,微網(wǎng)正在進入新的增長期,也將日漸成為越來越多的市場主體進入電力世界的途徑。
原標題:微網(wǎng)將成我國能源轉(zhuǎn)型催化劑