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分布式能源與智能電網漸成趨勢

來源:合肥徽寶電力技術有限公司發布日期:2020-04-07 10:09:47

12月6日,第七期能源微論壇“分布式能源與智能電網”在上海電力學院舉行。論壇邀請了相關學術界的專家、政府部門的負責人和能源企業的高管,以及上海電力學院的專家學者。與會代表們就分布式能源與微電網的國際形勢、產業政策、企業面臨的問題與出路等進行了探討?,F將論壇的精彩發言整理編發,以饗讀者。

分布式發電還有很長的路要走

分布式發電是將發電系統以小規模、分散式的方式布置在用戶附近,可獨立地輸出電、熱或冷能的系統。它具有節能減排、損耗低、效率高、系統可靠性高、能源種類多等優點,因此成為21世紀電力工業發展的方向之一

隨著我國政府2012年底與2013年的一系列政策的推出,分布式發電在中國受到了極大的重視,正迎來前所未有的發展機遇,但也應該看到,盡管政策紅利頻出,體制性障礙逐一破除,但中國推廣分布式發電依然有很長的道路。而分布式發電存在的諸多問題,如影響電網運行安全、成本回收時間長、發電收益不穩定等問題還需要深入研究。我們應當借鑒國際有益經驗,結合國情,努力在補貼政策完善、規劃信息引導、標準體系建設、運營管理機制創新等方面下功夫。

同時,上海電力學院也建設了一個覆蓋整個校區的智能微電網示范平臺,該平臺是一個集示范、應用、科研、教學、對外服務的綜合性示范性工程,集成了風電、光伏、復合儲能、微網、微型燃氣輪機、燃料電池、智能用電與電動汽車等多項智能電網關鍵技術,將成為國內高校領先的分布式發電與微網示范平臺。

發展模式和商業模式主導行業發展

分布式能源與光伏產業是未來能源發展的方向之一。11月,國家能源局在無錫召開了關于促進光伏產業發展的會議。會上討論了光伏產業一定要以市場化為取向,堅持分布式和集中式相結合的模式,堅持可持續發展為原則。

同時,分布式能源的發展模式和商業模式怎么確立,怎么樣把政府推動轉化成企業的自主行為,這一直是行業發展的關鍵問題。在實際操作中,補貼方式和標準規范需要進一步探討完善。還有用戶普遍反映的并網時間比較長、比較難的問題,與電網結算方式也需要創新。

我國的電力結構發展不均衡,是長期困擾電力發展的問題之一。從政府到企業,都希望發展大機組,但是像上海這樣的特大型城市,電力需求量大,但是峰谷差也很大。這就給分布式能源的發展帶來了機會,它可以作為大電網的有力補充。上海只是一個縮影,從全國來看,各省市有不同的特點,有不同的電源結構,分布式能源也有不同的發展空間和模式。

并網經濟效益分析是分布式電源大發展的關鍵

做好分布式電源并網的經濟效益分析,是分布式電源規?;l展的關鍵之一。如何通過建立科學合理的多目標規劃模型,利用有效的方法計算各方利益主體都能接受的上網電價、并網費、系統使用費等相關費用,結合我國新能源分布的實際情況,根據各地區新能源的轉換效率分別制定不同地區不同種類的新能源電源接入系統的政策,給出對于電網公司和項目所有者都有利的政策機制,如分布式電源上網的價格補償機制、電網投資建設扶持和保障服務收益等政策來有效地提高分布式電源并網的經濟效益。未來的分布式電源發展一定是組合多種分布式電源形成微網,如何通過多種電源的組合,協同多種目標之間的關系,有效降低發電成本,提高微網發電效率。做好分布式電源并網與微網的經濟效益分析,是未來一個重要研究課題,也是分布式電源與微網大規模利用發展的重要環節和有效途徑。

分布式能源是智能電網建設的需要

為了應對未來能源電力發展的形勢,世界許多國家制定了建設智能電網的規劃與藍圖。在美國、歐洲和日本,發展智能電網有一個堅實的基礎和實實在在的市場,這就是從上世紀70年代“石油危機”以來逐步發展起來的分布式能源系統。

我國的智能電網建設是以“堅強、自愈、兼容、經濟、集成和優化”為主要的發展方向?!皥詮?、自愈”主要是從集中式供電系統自身著手,通過信息技術、自動控制手段的運用來提高電網的安全性和穩定性、實現電力傳輸效率的提升。而“兼容、經濟、集成和優化”則需要將電網從一個有限封閉系統逐漸轉變為一個安全開放系統,允許更多分布式、間歇式電力的接入、實現需求側、供應側數據的互通和反饋,提高全網的經濟、技術、環境效率。

智能電網是高度信息化的下一代電網,是一個集信息技術、新能源技術、分布式發電技術等眾多發展趨勢為一體的未來電網發展重要方式。智能電網相較傳統電網的優點在于可以針對網絡中的各供電節點進行實時的電力調節,對于現在大力提倡并推廣的分布式能源來說無疑是個好消息。規?;植际侥茉措娏Φ陌踩咝Ю檬侵悄茈娋W建設的核心內容與基本目標。

微電網作為智能電網的重要組成部分,它能為可再生能源多點分散接入配電網提供技術支撐,可以實現中低壓層面上分布式電源的靈活、高效應用,解決分布式電源并網運行問題,提高分布式能源的利用率。隨著分布式能源快速發展,接入管理政策和電網升級改造不斷發力,將給智能電網分布式能源設備市場帶來發展良機。

分布式電源發展需要調動用戶的積極性

目前,國家密集出臺了一系列的相關的以光伏發電為代表的分布式發電的政策,上海市也相應地在光伏、燃氣等領域出臺了具體的實施方案與相關政策。但目前,要推動分布式發電的發展,關鍵是要調動用戶與企業的積極性,一方面,要積極借鑒國外的成熟經驗,形成一個完善的分布式發電的商業模式,包括光伏發電項目目前存在的融資困難,居民屋頂光伏利用方面物業與業主之間如何協調,同一供電區域內用戶之間自發自用如何協調等問題,都需要深入研究予以解決;另一方面,針對不同地區、不同類型的用戶,能否在補貼政策、管理方式等方面進一步明確與細分,如東西部地區光照資源條件差別較大,所以適用于各地的光伏發電模式也不一樣——西部地區比較適合發展大型商業性光伏發電站,而東部地區則更適合發展小型分布式光伏發電站。

最后,分布式發電接入對電網的影響也不容忽視,在目前分布式發電占比極小的情況下,這方面問題尚不突出,但一旦大量的風電、光伏等間歇式分布式能源接入配電網,將對配電網的調度、運行、維護等帶來極大的影響,這方面在國外部分發達國家已有體現。如德國2012年風電光伏與生物質能發電量已超過總發電量的1/4,風電光伏最大出力已經占到總負荷的一半,給電網調度運行帶來了很大的問題,這方面需要未雨綢繆,加大研究力度,并指導分布式發電的科學、可持續的發展。

城市的新能源規劃要有區域特色

發展有區域特色的分布式發電模式,發揮各類資金的作用,政府要對城市的新能源發展做出創新性規劃,我有以下幾條建議:

1.中國區域太大,南北東西發展水平、資源稟賦、支付能力不均衡,各地區要有自己的新能源發展規劃。

2.上海作為中國經濟發展水平最高的城市,要有在新能源應用引領全國的心態,敢于作為,目標向德國、美國加州看齊。

3.上海的光伏產業有一定規模,新應用模式的探索可以推進上海光伏產業鏈的應用。

4.上海年投入2億元的補貼就可以支撐1GW的裝機,帶動100億的投入。

5.分布式能源的發展以目前的模式很難進一步推進,長期盈利性很難保持。小規模的裝機形式一定要鼓勵居民尤其是農村居民參與。城市建筑的光伏應用可以鼓勵居民小區用維修基金投入,物業公司維護,維修基金可以獲取比銀行利息更高的收入。農村發展庭院、屋頂光伏,增加收入。

智能電網使終端與大電網實現互動

互動是智能電網的基本特征之一,它要求用戶的參與。國外智能電網對用戶參與比較重視,相關的研究成果、技術和產業發展較快。國內由于各種因素的制約,現階段受到的重視還不夠,但也在不斷進行嘗試和實際項目的推進。最終來看,用戶參與是智能電網必不可少的機制和功能。

用戶參與增強了電網的可控性,豐富了電網的可控資源。電網可控性增強的受益是深遠的。由于增加了可控負荷,相當于增加了電源的備用容量,使電網運行的安全性提高,并為波動、間歇的新能源接入提供良好的條件;同樣重要的是,電網獲得了負荷高峰平移的可能性,能夠實現移峰填谷,降低峰谷差,降低電網的冗余和備用。

要有效地實現用戶參與,就需要在硬件和軟件兩個方面做工作。一方面,要建立起物理的、硬件的平臺。包括正確、適當的系統架構設計,系統關鍵設備的研發和部署。需要結合資源狀況,進行不同地區、不同場合下多種典型方案的研究。另一方面,要有健全的政策、機制。為確保與電網雙方利益的均衡和社會效益的優化,應設計合理的用戶參與互動機制,使用戶在參與負荷控制的過程中,保持便利性與舒適性,并獲得節能的效果和效益。硬件和軟件兩個方面的工作應該相互借鑒,共同發展。

集中式供應與分散式就地利用相結合

燃氣、太陽能、風能等是現今主要的分布式發電所采用的能源形式,這樣的發展現狀,是基于三者發電技術發展到一定成熟程度,引起了社會對于該產業鏈中包括金融在內的所有環節的興趣。在可以預見的未來,隨著技術的不斷進步與成熟,更具節能降耗能力的“能源基”并適用于分布式發電的能源類型將進入人們的視野,并不斷實現成本合理化,最終成為分布式發電的主要能源形式。

未來,我國能源生產和供應方式將從集中式大規模生產為主的模式逐步向“集中式供應與分散式就地利用相結合”發展,規模因地制宜。分布式發電采用的一次能源以天然氣和可再生能源為主,間歇性可再生能源的持續規?;l展,要求傳統能源的協調配合,不斷提高能源系統的靈活性和接納能力,各類能源間的互補、替代、耦合和協調將日益深化,一次能源的多能互補將是我國能源供給方式的重要特征。

因此,對于分布式發電系統,以節能降耗為目標建設時,需要根據當地一次能源的飽有特征,充分分析地理位置,二次能源的用能特性,以充分利用可再生能源為前提下,合理配套多類型能源互補,實現分布式能源高效性、經濟性。以滿足社會經濟發展需求為目標,考慮投資建設的影響因素時,則要充分考慮現有技術發展程度、公共環境政策、電能質量可靠性與穩定新以及電力市場影響等。

儲能技術是分布式能源發展的有力支撐

電化學儲能電池由于具有可模塊化組裝、能源轉換效率較高等優勢,正成為儲能家族新興的一員,有代表性的儲能電池有鋰離子電池、鈉硫電池、全釩液流電池等。然而,在電池儲能技術示范和商業運行的過程中,也有儲能電池系統建造成本較高、深充放電條件下循環次數較少的問題。如何在現有的電池儲能技術條件下促進電池儲能產業的可持續發展,提出以下幾點建議:

(1)儲能與可再生能源同步規劃、同步發展。由于可再生能源發電不穩定,具有間歇性的特點,通過儲能電池的淺充放電可實現對可再生能源出力的平滑輸出,減少可再生能源接入對電網的沖擊,大大增加接入電網的可再生能源發電量,而淺充放電可大大延長儲能電池的循環壽命。因此,在規劃新能源發電和電網輸送線路的同時,應配套相應的儲能解決方案,促進儲能與可再生能源同步發展。

(2)拉大峰谷電價差和分時電價差,推行儲能電價政策。拉大峰谷電價差和分時電價差,實現電力資源合理配置,同時創造儲能投資價值。推行儲能電價政策,通過成本效益核算,形成含儲能配套的可再生能源上網電價。

(3)探索新的儲能產業商業模式。儲能產業是一個新興產業,推動新興產業離不開商業模式的創新,建議相關政府管理部門和科技單位根據經濟規律,探索清潔發展機制、金融租賃、能源合同管理等商業模式或市場機制來促進儲能產業的可持續發展。

(4)推進分布式光儲電站市場化運行。在國家大力支持分布式光伏發電的政策激勵下,應積極推進配置儲能系統的屋頂光伏電站的研究與示范運行,挖掘社區儲能系統的潛在市場需求,將多余電力直接銷售給用電大戶,而不是賣給電力公司,探索“自發自用、自發他用”的分布式光儲電站的市場化運行機制,實現儲能產業的可持續發展。

制約分布式光伏發電發展的三大瓶頸

對分布式光伏發電來說,光伏發電市場能否上規模取決于三個關鍵問題:

一、光伏發電盈利模式問題

目前按照1元/度的發電成本計算,加上政府0.42元/度的補貼,對于工業和商業用電已經有10%左右的投資回報率,因此,很多地區出現了搶占商業屋頂的局面,商業企業或工業園區成為最主要的投資對象。居民與事業單位的電價較低(0.60元/度+0.42元/度=1.02元/度),除非政府加大補貼力度,否則完全沒有投資價值。鑒于此,未來上海地區分布式發電的投資主體應該還是以工業園區和商業用房為主。居民一家一戶的投資分散,管理難度較大,除非政府出臺力度更大的居民投資補貼政策,否則居民也缺乏投資積極性。

二、光伏電價補貼的差異化問題

高成本是制約分布式光伏發電規?;l展的主要因素,目前要解決這一問題的關鍵之處在于制定差異化的電價補貼政策:

1.電價補貼的地區差異問題。在江浙滬三地的分布式發電成本比西部高,那么1元錢的上網電價是無法盈利的,因此,不同地區的地方政府應該在全國統一電價補貼的基礎上制定差異化的電價補貼政策。

2.電價補貼的用戶差異問題。當前光伏發電的電價補貼是一樣的,由于居民和事業單位電價和企業電價不同,也必須制定差異化的電價補貼,否則,在居民和事業單位很難發展光伏分布式發電。

三、光伏發電并網問題

2013年國家電網公司發布《關于做好分布式光伏發電并網服務工作的意見》(下稱“并網意見”),標志著光伏探路內需市場邁出實質性一步。從宏觀角度看,國網是在將自己的一部分利益轉給國內光伏行業。如果希望光伏分布式發電長期持續發展下去,還必須考慮國網公司的利益,否則很難順利實施。


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