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吴俊宏:微电网大抉择 在发展十字路口的思考

北极星输配电网  来源:能源研究俱乐部  作者:吴俊宏  2020/8/25 8:18:35  我要投稿  
所属频道: 微电网  关键词:微电网 清洁能源 源网荷储

北极星输配电网讯:微电网分为离网型微电网与并网型微电网。离网型微电网一般用于解决偏远地区或海岛地区的供电需求,就技术经济性而言,它是主网延伸不得已的选择,其发展具有必然性;而并网型微电网则不同,它只是局部地区供电方式中可供选择的一种解决方案,而非唯一的解决方案。因此相比离网型微电网,并网型微电网如何发展更加值得思考。以下讨论均指并网型微电网,简称微电网。

(来源:微信公众号“能源研究俱乐部”ID:nyqbyj 作者:吴俊宏)

并网型微电网具备微型、清洁、自平衡、孤网运行等主要技术特征。近几年,无论是指导文件还是示范项目,均在鼓励并网型微电网商业化发展,然而实际效果却不尽如人意。业内比较一致的看法是,微电网陷入困境主要是由于垄断体制与市场机制的改革不到位,无法发挥微电网就近供电与售电的成本优势,以及支援系统的灵活性优势。但业内同时认为,只要未来有合适的市场机制,微电网的发展一定会有广阔空间。然而,市场机制的本质是资源的稀缺性和必要性,如果在未来电力系统中并不需要微电网这类资源,那么有利于微电网商业化发展的市场机制也许永远不会到来。

“十四五”电力系统格局的走向对微电网发展将有至关重要的影响。“十四五”电力负荷增速大概率会比过往进一步放缓,在此负荷增速的背景下,若仍然只重视大型电站、网架建设等传统电力解决方案,那么微电网是否需要发展、怎么发展是该产业值得深思的问题。

一、从技术角度而言,我们是否需要微电网

从并网型微电网的技术特征分析,它能通过配电设施建立与用户的直接供电关系,提高分布式清洁能源消纳比例与利用效率;通过有效管理局部区域的分布式清洁能源,减少局部分布式清洁能源并网比例较高情况下对电网的冲击;通过孤网运行能力,提升大电网故障下微电网内部负荷的供电安全;通过“源网荷储”协同响应,提升对外部电网的有功功率和无功功率的支援能力。

从上述角度分析,微电网是未来电力系统非常先进的一种解决方案,我们似乎是需要微电网的。然而,上述分析均是基于这些假设:

(一)系统主力电源(包括新能源电站)装机容量距离负荷发展有较大缺口,且缺口主要通过分布式清洁能源的发展解决;

(二)系统较为薄弱,较难承受大规模分布式清洁能源并网的波动;

(三)电网可靠性较差,用户需要通过一种技术革新提升供电可靠性并且保证经济性;

(四)系统调峰、调频、无功功率资源不足,需要更加灵活的资源维持系统安全稳定。

当“假设条件(一)”不满足时,从宏观发展和电力平衡角度看,分布式清洁能源不会有大规模发展的基础,那么为解决大规模分布式清洁能源消纳与管理而诞生的微电网自然不会有广阔的市场空间。

当“假设条件(二)”不满足时,即便分布式清洁能源能够得到大规模发展,那么因为系统资源(包括电网容量资源与辅助服务资源)足够强大,也不需要通过微电网减少分布式清洁能源对电网的冲击。

当“假设条件(三)”不满足时,在供电可靠性已经满足用户基本需求的情况下,微电网从“并网”到“孤网”无缝切换的技术成本,很难让用户愿意为之买单。

当“假设条件(四)”不满足时,系统对微电网的辅助服务容量需求并不强,通过微电网“源网荷储”统一控制手段而提升的灵活性资源,很难因为资源稀缺性而发挥市场价值。

事实上,通过近几十年电力系统的快速建设,目前我国大部分地区电源是足够的、电网是较为坚强的,这也是造成现在微电网应用价值并不太高最本质的原因。

二、未来电力系统格局决定了微电网发展空间

未来电力系统是否需要微电网呢?电力负荷的发展说明电力缺口终究会出现,这意味着系统会有满足新增负荷供电安全可靠性的需求,也意味着系统会有更多辅助服务容量的需求。那么这些缺口与需求是通过大电源建设、远距离输电、加强电网冗余度解决?还是通过大力发展分布式能源就近供电、加强局部区域“源网荷储”协同管理解决?两种不同的发展思路决定了未来微电网真正的市场空间与价值。

一个很简单的逻辑是,以微电网为代表的配电网有源化发展与输电网坚强化发展,相互间具有明显的排斥性。配电网的有源化程度越高,输电网的建设规模就越小;反之,输电网的输电容量规划越大,配电网的接入电源容量就越少。资金究竟是用于输电网及大电源等传统电力设施的建设,还是用于分布式电源及微电网等新型电力设施的建设?两者同时发展的冗余结果要么就是这两者投资都没有经济性,要么就是推升用户用电成本。

因此从发展的眼光来看,未来负荷的增量提供了重构电力系统格局的契机。虽然微电网是未来更加高效、更加绿色、更加安全的能源生产与供应解决方案,但是如果未来电力系统格局并没有颠覆性的发展,那么随着电源容量、电网容量等其他替代模式进一步发展,完整意义上的并网型微电网在未来也很难有广阔需求。

三、电改效果决定了当下微电网突破可能性

当然,无论是未来还是现在,微电网产业未必需要与传统模式分庭抗礼。重视分布式清洁能源大规模发展与就地平衡的电力系统发展思路的确有利于微电网的大规模应用,但是即便电力系统格局没有颠覆性变化,在负荷仍然主要靠大型电站和电网供电解决的基本面下,微电网作为电力系统技术模式的有效补充,对于微电网产业发展已经有足够空间。

在这种情况下,支撑微电网发展的不是宏观需求,而是可落地操作的微观解决方案。把分布式清洁能源电力就近供售给用户是微电网主要的生产经营模式,这种模式对于提升清洁能源利用率、降低用电成本具有积极作用。但这种模式能否运行通畅,恰是当下微电网发展的主要问题。简而言之,配售电改革的开放性与包容性、电力市场交易机制的合理性与公平性决定了微电网解决方案能否突破。

《推进并网型微电网建设试行办法》(发改能源〔2017〕1339号)将并网型微电网运营主体定位为拥有配电网经营权的第二类售电公司,赋予了微电网合法的市场主体身份。然而,恰是这种严谨定位,意外地将微电网和增量配电改革交织在一起。因此在增量配电项目落地还并不顺利的情况下,微电网项目落地也更加困难。

四、微电网监管模式可以更加灵活

微电网出现的初衷是为了管理大规模并网的分布式清洁能源,其发展重点也应是解决分布式清洁能源的就地消纳与安全管理,而非是与配电网形成“标尺竞争”的发展。对于微电网而言,面向用户供售电并不是目的,而是解决分布式能源消纳、提高分布式能源利用效率的手段。因此从这个角度出发,微电网监管模式上可以创新与突破,不以供电效果作为其主要监管目标,而是以分布式能源消纳效果和综合能效提升作为支撑微电网业务存在的依据。

一方面,对于较大规模的微电网,仍然可以将其定位为第二类售电公司,但在增量配电网遇到的区域划分、重复供电等难题上需要创新管理与突破。微电网存在的必要性和取得经营主体身份的合法性,应重点考虑分布式清洁能源、供电设施、用户负荷的匹配,以及从电气物理层面作为电力系统的一个可控响应单元的能力,而非空间层面供电区域的划分。基于配电设施电气物理层面的供电对象划分,对于分布式清洁能源就地消纳以及灵活性资源提升的意义更大,更加符合微电网这一形态出现的初衷。

另一方面,对于更小规模的微电网,可以将其定位为公共配电网末端环节的技术补充,服务于写字楼、商业综合体等转供电环节的综合能源服务业务,利用微电网模式赋予这类主体合法供电身份并优化其供电管理,既能够帮助解决我国转供电环节合法服务主体缺失的问题,又能够助力用户侧综合能源服务业态的发展。同时,微电网“源网荷储”统一管理思路更有助于这类负荷聚集单元的可控可响应,相比一般意义上的转供电,更有助于提升电力系统的灵活性。

五、微电网技术特征发展应围绕市场需求

如前所述,只有在特定条件下,完全技术特征意义上的微电网才是被系统完全需要的。在系统宏观基本面还无法给予微电网所有技术特征价值实现时,它的一些技术要求就显得有些鸡肋,比如可再生能源占比要求,再比如具备自我平衡运行能力和孤网运行能力技术要求。

可再生能源应占比多少,这更多取决于资源条件、场地条件、经济性条件以及微电网的经营方式;微电网能否自我平衡,归根结底应取决于市场需求,一方面是内部电源开发的技术及经济性,另一方面是与外部电力市场交易的成本以及与外部电网结算的输配电费(含容量费)成本;孤网运行能力同样如此,从“并网”到“孤网”无缝切换的技术成本并不低,能否通过孤网运行产生收益就很关键,它取决于用户是否需要该项目提供孤网运行服务并且愿意为之买单,或者市场能否为这个单元提供了可中断负荷能力而买单。

因此就鼓励微电网业态发展而言,除一些基本技术要求外,并不需要用统一技术标准完全限制微电网项目的技术形态。

六、结语

毫无疑问,微电网是一种更先进、更高效、更绿色的能源生产与消费模式,但支撑其发展的既不是空中楼阁的技术优势,也不是红头文件的鼓励,而是真正的市场需求。微电网市场空间取决于未来电力系统的发展格局,微电网能否落地取决于体制机制改革效果,微电网是否具备市场活力则与监管方式灵活性相关。

总之,微电网虽然还处于试点示范阶段,还没有体现出太多商业投资价值,但是若只在电力系统容量发展以及体制机制改革的既定轨迹下,微电网已然面临能否发展、如何发展的抉择。


原标题:吴俊宏:微电网大抉择,在发展十字路口的思考

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