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独立配电网崛起 电网如何应对"负荷"和"用户"脱网

导读: 在美国,分布式和储能也处在飞速发展的阶段,它们的发展已经开始给美国的能源系统带来革命性的改变。储能与分布式的结合已经开始显著减少美国电网的销售量,引发“负荷脱网”甚至是“用户脱网”现象。

随着技术的进步,分布式和储能技术的应用越来越广泛。国家已经看到了分布式与储能的发展前景,并作出了相应部署。国家“十三五”规划纲要将储能、分布式能源和新能源汽车列入战略性新兴产业发展行动计划。能源、电力和可再生“十三五”规划中也将太阳能的发展重点逐步由集中电站向分布式光伏转移,明确提出要全面推进分布式光伏发电。加之近年来飞速发展的以电动汽车为代表的储能技术,分布式加储能系统在中国未来的前景十分广阔。

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在美国,分布式和储能也处在飞速发展的阶段,它们的发展已经开始给美国的能源系统带来革命性的改变。储能与分布式的结合已经开始显著减少美国电网的销售量,引发“负荷脱网”甚至是“用户脱网”现象。

“负荷脱网”和“用户脱网”的经济性

用户利用分布式发电或储能系统,进行自发自用,从而逐步减少从电网购电量的现象叫做“负荷脱网”。用户可以通过分布式+储能系统实现能源自给自足,不从电网购电,只将大电网作为备用。更进一步地,随着分布式发电和储能系统成本的降低,用户甚至能选择通过过量装机来完成备用,从而完全脱离电网,实现“用户脱网”。

电网电价上升以及分布式和储能系统成本降低使得这类趋势越来越明显。因此,落基山研究所开展了一系列的研究,评估了“负荷脱网”和“用户脱网”的经济性。研究分析预测了2050年前美国“用户脱网”和“负荷脱网”的经济性,通过分析模拟用户自发电系统的度电价格与用户从电网购电的零售价格相持平的时间点,预测脱网趋势。

在非常保守的可再生和储能技术假设下,研究结果仍表明美国的有些地区已经具备了“负荷脱网”甚至是“用户脱网”的条件。如电网电价较高的夏威夷,商业用户利用分布式光伏和储能系统满足自己的全部电力需求(用户脱网)的度电成本已经比从电网购电的零售电价便宜。而其他地区的脱网平价时代的会在30年内陆续到来。这意味着,如果现在我们不能意识到并合理应对脱网趋势,电力系统可能会为未来脱网的负荷进行过度的基础设施建设,造成投资浪费和置产闲置。研究显示“负荷脱网”和“用户脱网”将大幅削减电网的售电量,使电力公司陷入固定资产单位成本越来越高的困境。即便是在用户大规模脱网的情况发生之前,早期脱网用户的增多也会触发电力公司售电量和电价间的恶性循环,售电量的下降伴随着电价的攀升,进而使太阳能发电+电池储能的脱网系统更具吸引力,从而引发进一步脱网。可以看出电力公司以售电为主业的传统商业模式将会受到极大的挑战。

无独有偶,世界的其他地区也开始出现分布式+储能系统带来的“脱网”趋势。例如在可再生发展进展迅速的欧洲,德国柏林附近的费尔德海姆镇就凭借锂电池系统和附近的可再生能源达到了能源独立,脱离了大电网。在中国,分布式光伏项目已经成为新的节能环保热点,多地开展的“低碳”、“零碳”试点也少不了分布式和储能的身影。这些都会导致“负荷脱网”,甚至最终引发“用户脱网”。尤其是现阶段中国的工商业电价远远高于居民用电,这使得分布式光伏在中国已经具备良好的经济效益。此外,中国积极推进的电改放开零售侧、微电网系统、以及能源互联网等都是“脱网”的助力。

电网企业该如何应对这一变化

落基山研究所的这项研究的本意并不是想鼓励用户进行负载脱网和用户脱网,也不认为自发自用电价低于零售电价,用户就一定会马上“脱网”。而是希望通过量化分析论证了脱网的经济动机,让电力公司正视脱网这个无可避免的未来,鼓励电力公司积极地去应对这个问题。

分布式能源和储能带来的“脱网”趋势把电网和电力公司推向通往未来的岔路口:一边是“脱网”,电网公司固守传统经营模式,利用定价结构、商业模式和监管手段等抵制分布式接入电网系统;另一边是“整合”,利用创新的商业和管理模式使分布式资源融入电力系统,将他们视为电网的有机组成部分。

有些电力公司已经开始偏向“脱网”路径,通过提高对分布式光伏用户的固定收费,或降低其输出电力的价格来削弱分布式发电/储能系统的经济性。然而,由于“用户脱网”情景不和大电网连接,其经济性完全不受电网定价机制的影响,此类手段只能延缓“负荷脱网”的速度,不能改变最终“脱网”的结果。相反,当经济效益和其它因素达到一定临界点时,用户可能会从至少还与电网保持连接的“负荷脱网”直接跃升至完全脱离电网的“用户脱网”,这将使电网公司的售电量遭遇断崖式的下降,造成大量电力基础设施投资的浪费。随着分担电网资产的负荷越来越少,电网供应电价上升,促使联网用户寻求分布式解决方案来降低电价,进一步造成“脱网”,从而电价螺旋式攀升,形成恶性循环。在这一情景下,电网和用户侧分布式资源都将面临过度建造但利用率较低的问题,使得电表两端的投资过剩。

另一些电网公司则在努力探索“整合”路径。尽管联网分布式系统可能导致大量负荷流失,但该系统能潜在地降低整个系统的成本,向电网提供诸多附加服务和价值,对未来建立可靠、弹性、经济的低碳电网做出贡。尤其是在辅以新的费率结构、商业模式和监管框架时,电网和分布式相辅相成,资金和实体资产得到高效利用。美国的E.ON和RWE等电力公司正在积极地寻求新的商业模式,从传统的火电发电经营转向侧重于电网运行和分布式可再生能源的新业务模式。与此同时,纽约州和加州等州的电力系统也在优化系统补偿机制,希望通过合理的市场机制结合分布式对系统带来的成本与收益,为用户和电网提供最优的解决方案。

两条路径间虽然并非铁板一块,但今天的决策将引领我们进入某一个轨道,随后再想做大方向性改变就会面临诸困难。这个决定的影响将会十分深远,而留给我们的时间已经不多了。在中国,电力系统改革正在寻找融合可再生能源的市场化解决方案,这正是选择路径的关键时刻。应该借着电改的东风,将分布式融入市场体系,利用市场化理清各类补贴关系,通过开放的零售市场增加良性竞争,催生创新的能源服务商业模式,最终为中国电力体系创造安全、高效、灵活、经济的未来。

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