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微网:星星之火可以燎原

北极星输配电网  来源:中国电力企业管理  作者:刘亮  2019/1/15 10:51:06  我要投稿  
所属频道: 微电网  关键词:微电网 增量配电 智慧能源

北极星输配电网讯:过去一百多年来,电力工业生产经历了第一阶段的分散式和第二阶段的大工业集中式,现已进入集中式与分散式并举的第三阶段。由于我国东西部能源资源分布的不均衡性,需要在东部地区大力发展分布式能源。作为分布式能源接入系统的重要方式,我国微网将迎来重要的发展战略机遇期。

(来源:微信公众号“中国电力企业管理” ID:zgdlqygl 作者:刘亮)

然而,事与愿违,近几年来我国微网发展却举步维艰。国家发改委、国家能源局在2017年5月启动了28个新能源微电网示范项目,同年 7月又启动了55个“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目,此外还先后公布了三批共320个国家增量配电改革试点项目。据本刊记者调查了解, 28个新能源微电网示范项目启动1年多以来,大都停留在技术应用探索与示范阶段,至今基本没有拥有成功运营管理模式和市场化交易机制的可复制的案例,更谈不上从运营中获得盈利。55个“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目遭遇了同样的境况,据有关专家统计,这55个示范项目中,有三分之一的项目至今还没有启动,有三分之一的项目运行后停滞不前,剩下的三分之一在运项目形势也不乐观。320个国家增量配电改革试点项目同样面临重重困难,发展之难远超人们的预想。

就我国当前微网发展中的种种问题,本刊记者专访了华北电力大学输配电系统研究所原所长、科技部973计划能源领域咨询专家张建华教授和中国电力企业联合会行业发展与环境资源部副主任(正主任级)薛静。两位专家一致认为,微网面临的困难只是暂时的,随着国家政策的逐步完善和电力市场化体制的逐步建立,终将在能源绿色转型和建设现代能源体系中迎来发展的春天。

消纳分布式新能源,微网将迎来大发展

微网是微能源网的简称,是一种靠近用户侧的微型综合能源系统,涵盖天然气、太阳能、风能等一次能源及电、热、冷等二次能源,以电能为核心,通过多能互补、信息能量耦合及市场经济引导,实现多种能源和负荷的“供-需-储”协调优化和互补运营。最初,国内外均是从微电网研究开始,在局部区域内实现电源和负荷的匹配和平衡。研究者发现仅仅建微电网满足不了用户的用能需求,于是探索冷、热、气、电之间多能互补,微电网概念开始延伸,也就是现在所指的微网。

张建华教授是国内最早研究微网的电力专家之一。2008年,他承担了微电网研究的第一个国家863项目,主要研究微电网的概念和技术。那时,还没有微网的概念,国内新能源也才刚起步,但国际上很多国家已经开始建设微网。2010年7月,他出版了我国第一本研究微电网的专著——《微电网运行控制与保护技术》。

张建华教授介绍,在大电网供电为主的时期,微网作为大电网的有效补充,主要发挥两大功用。一是给边远地区或者孤岛等无电区域供电,二是提高城区重要用户及特殊用户的供电可靠性。在国家电网、南方电网、蒙西电网公司实施的“户户通电”工程中,为解决边远地区少数民族牧民和海岛等地区的供电问题,在牧民定居点和部分海岛投资建设了一批“小风机+屋顶光伏”型微网,实现电网、电视、通讯三网融合,不仅解决了这些地区的用电问题,还满足了当地居民对文化、通讯等基本生活的需要,获得了非常好的社会效益。由于孤岛电网储能投资较大,加上用电负荷的不确定性,这类微网的经济收益非常不好,却彰显了电力企业在主动履行社会责任中的担当。

张建华教授指出,由于我国能源资源东西部分布的不均衡性,以及远距离输电的通道建设问题、安全性问题以及经济性问题,决定了新能源集中式开发、远距离输送的单一发展模式的不可持续,我国新能源发展必将进入集中式和分布式齐头并进的时代。就分布式光伏和分布式风电而言,消纳是最大的问题,这就需要发展微网。国外微网也是这样发展起来的,比如丹麦。在上世纪80年代,丹麦全境只分布了几家大电厂。2010年后,分布式风电和小水电密布丹麦全境,约占丹麦发电总装机的60%-70%。这些分布式电源,不能都并入大电网,很多是就地消纳,丹麦因此建设了很多微网,比较成功地实现了能源供应与消费的绿色转型。

张建华教授认为,近年来,太阳能和风能发电成本大幅下降,这意味着太阳能和风能发电已经或者即将具备与传统化石能源发电相当的成本竞争力,这使得微网能够在完成稳定电力供应这一主要任务的同时,以经济可行的方式实现清洁能源目标。可见,微网在建设我国现代能源体系中有着非常重要的意义,微网的美好未来可以预见。

制定配套国家政策,提高微网经济性

近几年来,无论是国家公布的微网示范类项目,还是电网企业投资建设的微网项目,我们几乎找不到已成功运行并能广泛复制的案例。其原因是微网主要是消纳分布式光伏发电和分布式风电,运维成本高,导致微网用能价格高于大电网价格。

张建华教授指出,计算大电网供电经济,还是微网供电更合适,我们需要算经济账。我国现阶段的分布式微网之所以发展不起来,主要是因为大电网供电比分布式微网供电还要便宜。而在法国、德国、丹麦等国家,对分布式电源有补贴,对微网也有很好的激励措施。更重要的是其电价机制,我国微网发展最大障碍是电价政策,比如微网内部的分布式燃机,一般能量转换率为80%,高的能够达到90%,其中发电转换率为40%,余热转换率达50%。能源转换效率非常高,但是在国内不能产生盈利。而国外类似的机组能够盈利,因为有尖峰电价机制,发电出力时享有尖峰电价,是平时电价的几倍甚至10几倍,即使一天只发电几十分钟也能实现盈利。目前,国内的分布式能源主要靠自身优化运行,电和热互补,有的地方可以持平,大部分地方则出现亏损。目前,我国还没有配套出台的电价政策。

微网在国外的发展也不是一帆风顺。法国电力公司刚开始也很反对建微网,后来发现当用电负荷增长后,如果没有微网参与进来,满足新的用电需求就只能通过升压并入大电网,损耗很大,效率也不高。而建微网既可以延缓配电网投资,又能满足新增负荷的需求,于是开始积极投资建设微网项目。2010年后,法国电力公司在里昂建了很多微网群,发展分布式光伏和分布式燃气发电,并获得了较好的经济效益。

目前,国内微网主要着眼于优化控制,技术上偏重于源荷平衡,需求响应价格机制尚未确立,需求响应的新技术考虑得少些。张建华教授建议,应该依据价格来测算微网的最优运行方式,这是微网企业现在要做的工作。依据价格参数,以此设计微网的控制策略,从而提高微网效益。张建华教授团队曾计划在某地开展“用户侧微网响应机制”试点,在微网实行内部价格机制,对外实行国家统一价格机制。他们设计了不同类型的价格,微网内部按市场机制运行,价格随着需求波动,用户可以响应价格,还设计了价格套餐,使微网运营成本最低而能源利用效率最高。通过模拟运行,用户响应价格,使得用能价格降下来了,总的能源消耗也下降了。但是,由于没有相关国家政策,地方发改委也没有批复,地方政府也认为风险太大,导致项目最后没有做成。同样的案例还有江苏某市垃圾发电项目,他们在事前开展了广泛深入的项目可行性研究论证,该项目既解决了当地的环境污染问题,又将产生较好的经济效益,同时也有投资方愿意投资。但是,当地政府担心居民反对,最后搁置了该项目。政府考虑问题的角度主要是稳定,地方政府更关心稳定。

大电网格局在短期内不会发生根本性变化的情况下,微网作为大电网的有效补充,要着力提高离网并网技术上的成熟性,使之不对大电网运行产生冲击,既给大电网提供稳定性负荷,同时也进一步提高微网内部的供电可靠性。同时,我们还要抓紧制定配套的价格政策,切实提高微网的经济效益。

做好用户用能服务,让微网活下来

近年来,微网示范项目以及增量配电改革曾一度带动了社会投资配电网的热情。中国电力企业联合会行业发展与环境资源部副主任薛静分析指出,当前大工业化集中大规模生产时代正在过去,大用电量增长时代也将相随逐步退出历史舞台,新工业园区和增量区也不再是一个大用户聚集区,微网或增量配电想靠不断的增量电量拉动获得效益的商业模式已经行不通了。投资者先前以为能和国网、南网一样,经营配电项目会有很好利润,其结果却背道而驰。因为国网和南网经营成本和利润可以实现内部相互交叉,东部利润较好,西部亏损。即使在小范围里也同样如此,广东省域范围内就存在东西互补。另一方面,配电网建设成本比过去建设成本要高,用户也是逐步进入。如果配电设施建设太超前,会出现过多冗余投资。如果仅满足小范围内的现有用户,新用户又不愿意进入。在输配电价格核定过程中,也存在不同电压等级投入成本留给不足,以致不能平抑成本而产生亏损。尤其是2018年以来,国家要求工商业电价下降10%,地方政府还寄希望通过增量配电项目降低输配电价,以支持实体经济发展,更加重了微网以及增量配电企业的困难。

微网示范项目之所以没有实现预期目标,薛静主任认为,这里面既有政策上的刚性约束,也有项目选点上的失误,加上投资企业遇到各种瓶颈知难而退等,多种因素综合所致。我们应遵循“发现问题——解决问题——扩大试点”的逻辑,对每个试点项目进行评估总结,并进行分类评价,消除政策障碍和体制造成的壁垒,而不是如野韭菜那样任其生与死,同时要同步开展技术—市场—电价—标准等多方面研究。当然,作为投资运营企业,微网首先要做好用能服务,提高用户黏性,提高用户用能效益,以服务求生存,同时结合政策环境不断好转,选择优势突破口,求得多元化创新发展。在现有条件下,微网要进一步创新商业模式,根据内部用户的负荷曲线及需求侧响应的特点,做好自我平衡、自我调剂,以精细化价格机制提高微网的经济性,尤其是发挥终端用能中多能互补的综合效益。当前对于微网企业来说,确实是非常难熬的时期,但我们要看到微网未来的发展空间,这是能源转型不可逆转的大势。

大电网技术设备要求高,影响面大,要求不计成本地进行保护,常常会导致高备用容量长期闲置。而微网保护原理简单,但是功能齐,关键是电、热、汽等多种能源之间的实现交换和耦合,体现多能互补和能源高效利用。大电网分工细,微网却要求综合。热和汽的调节特性是慢过程,电的调节特性要求瞬间完成的快过程,综合能源服务系统可以把电的发输配用实时平衡特性,通过热和汽的慢转换过程,实现能源供应的可存储性,改变电力需求快反应与电力生产爬坡“慢”过程的不适应、不灵活问题。电制冷或者电制热,时间上可以延长,成为可调节负荷,实现电、热、冷互补。因此,微网设计理念要区别于大电网,通过低成本的电力装备,确保更高的可靠性,不断提高客户用能的满意度,从能源互补和能量转换之间获得经济收益,这是当前微网企业坚持活下来可以腾挪和拓展的空间。

做好顶层设计,促中国微网走向国际

当前,对微网的监管在政府层面上体现出来的是九龙治水,不同部委以及不同司局组织实施各种类型的示范项目,相关制度没有统一起来。近几年来,关于微网的标准有了不少,也并没有统一和规范起来,使得上游的制造业无所适从。在电力市场建设过程中,微网内部市场机制建设也需要启动,比如可否在微网内部建设有别于六级调度中心的“微网能源调节中心”?可否在微网内部形成有别于省级交易市场电、汽、热综合的“分布式能源交易市场”?可否明确定义微网的市场主体并赋予经营多种能源供应与服务的市场责任,微网与大电网在系统衔接中的关系以及市场定位关系是什么?用户负荷通过改造可以成为可中断负荷,这实际就是系统可调节资源,可以委托微网运营商参与调节交易或者自己直接参与市场获得市场回报。微网交易就要出现金融结算业务,我国结算业务在监管环境下是否可以适当放开?从微网自身来说,面临方方面面的政策、体制的松绑和技术的创新完善,这些均在考验顶层设计的智慧,考验我国改革开放的勇气和市场化建设水平。对投资经营微网的企业而言,还面临人才、技术、资金短缺以及用户认可等诸多问题。

薛静主任指出,在能源领域放任市场肯定是行不通的。要把新能源发展、能源转型、电力改革、电力市场化交易以及现代制造业等协调整合起来,政府要思考整体解决方案,先做好顶层设计,尤其是政策框架的设计,统筹协调微网、大电网,促进现代能源体系建设与优化,协调好政府及相关机构、电网企业、用户四者的利益关系,以及微网跟热力、天然气等多种能源之间的关系。最近,国家能源局发文计划组织对55个“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目进行验收工作,正好利用这个机会逐个对试点项目做好归纳总结,哪些是政策瓶颈,哪些是技术瓶颈,哪些是人才瓶颈,将政策、市场、技术、人才等问题逐个解决,让能够发展起来的试点项目起到示范带动作用,然后把试点扩大,形成标准向全国推广,这样星星之火就可以燎原。在微网标准上更要尽快形成统一,促进设备制造业生产规范化,这样中国智能制造业才能走在世界前列。

薛静主任强调,我们要从能源战略角度、从制造业发展战略角度以及提质增效的角度,来思考微网未来的发展。我们要站在建设清洁低碳安全高效的现代能源体系的高度,积极推进微网的可持续发展。以微网发展带动中国设备制造业的创新发展,最终要落脚在中国微网设备制造业引领世界,推动微网全产业链参与国际竞争,成功打造国际能源合作中的“中国微网”品牌。

原标题:微网:星星之火可以燎原

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