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既是消费者也是管理者:纽约州分布式能源改革

2017-03-20 08:16:07 《财经》杂志
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       2012年10月,超级飓风桑迪伴随着12英尺高的巨浪袭击了整个纽约州,不但切断了美国这座金融之都的电力供应,造成灾难性的后果,更重要的是它同时暴露出了纽约州电力系统的薄弱环节。这次飓风是近年来肆虐该地区的一系列极端天气中最近的一次,也是美国历史上造成经济损失第二严重的天气事件。飓风切断了美国东北部地区超过800万人的生产生活用电,华尔街因此闭市,共计造成超过650亿美元的经济损失。自然灾害暴露出的电网基础设施弱点,给当地政府及有关部门敲响了警钟。

纽约州电力系统存在三个方面的问题:基础设施陈旧脆弱、峰值需求不断增长、技术创新接受速度迟缓。如何解决这些问题?纽约州政府果断地选择了创新与竞争之路。

2014年,纽约州出台了一项颇具雄心且影响深远的电力部门改革行动——能源愿景改革(REV)。自此,纽约州一举成为美国电力部门改革浪潮中的领先者。以多方合作的方式,数百名利益相关方(包括分布式资源企业、用户组织及其他利益相关方)参与了一系列工作组、技术研讨会以及讨论会,帮助纽约州完成了“能源愿景改革”行动的规划与决议。

“能源愿景改革”行动的一个中心原则就是将分布式能源资源,如需求响应、屋顶太阳能、能效、微电网等这些目前尚未完全开发的重要资源充分利用起来,结合传统资源,优化电网运行,改善电网应对断电情况的弹性服务能力,使用户能够更灵活地管理自身能源使用情况。

要开发这些分布式资源,需要让它们成为电网规划与运行中不可或缺的工具。“能源愿景改革”行动需要开发现代化电网(这既促成了分布式资源的整合,也是分布式资源整合的结果),并活跃分布式资源市场来优化投资。此外,这一行动还需要为州内电力公司提供经济可行的财务模式来推广这种发展模式的应用,逐渐摒弃传统商业模式。

将分布式资源纳为电网资产

与燃气或燃煤电厂不同,分布式资源规模小,用户分散,并且一般由用户而不是电力公司持有和运行。过去,分布式资源的这些特点使电网规划和运营者很难预测何时何地能够怎样可靠地利用它们。然而,随着技术进步和清晰价格信号的出现,整合起来的分布式资源可以三种形式向电网提供价值,这也是“能源愿景改革”行动希望实现的。

首先,分布式资源能够降低峰值用电需求,比如运用需求侧响应技术将用能需求转移到电网整体需求量较低的时段。通过使用智能恒温控制器和建筑整体能源管理系统等技术,用户能够在不中断服务的前提下降低用电需求,为电网带来可观价值。例如,通过运用分布式资源来降低每年用电需求量最高的100小时的用电需求,纽约州能够延迟系统升级并降低能源成本,预计每年可节约资金12亿-17亿美元。通过充分发挥分布式资源的潜力,纽约州能够改善负荷系数,从而改善基础设施利用率,减少过量投资的同时保证系统可靠性。

其次,分布式资源不但可以整合起来延迟或替代发电厂建设,还能够延迟或替代其他传统电网的投资,如输电线路和变电站。纽约州的电力公司已确定了14种所谓的非常规发电方式替代方案,有望利用分布式资源替代已规划的特定电网投资。其中被人熟知的项目是在纽约市的布鲁克林和皇后区。

据预测,到2018年夏季,那两个区的用电需求将会超出电网容量几乎70兆瓦。当地电力公司联合爱迪生(ConEd)最初计划投资12亿美元升级一座变电站,但该电力公司最终与纽约市政府合作开展了“布鲁克林、皇后区用电需求管理项目(BQDM)”,以此寻求非传统、更清洁、更具弹性且更经济可行的方式来满足不断提高的用电需求。

在该项目中,联合爱迪生承诺投资2亿美元用于基础设施和本地分布式资源建设——还不到预估成本的20%——从而延迟对12亿美元变电站升级的需求。在提出这项替代方案时,联合爱迪生积极响应监管部门对于“能源愿景改革”行动政策方向发出的信号,并承诺项目不但能够为用户带来经济价值,还能提供重要的案例经验供参考。

这个为期四年的项目开展已有两年,投资2400万美元(其中1200万美元作为用户参与补助),资助了多个能效计划,以创新的竞拍方式购买22兆瓦装机的需求响应资源,并采用新的手段吸引用户参与。为了让项目对电力公司有吸引力,监管部门批准通过了表现奖励机制,电力公司能够通过满足特定结果(如分布式资源的多样性)来获得高额回报。

“布鲁克林、皇后区用电需求管理项目”是纽约州该类项目的首创,目前整个纽约州都在测试这类项目的效果。例如,联合爱迪生在其另一个示范性项目中通过整合分布式太阳能光伏资源和电池储能资源创建了一座“虚拟电厂”,与一座传统电厂的运营方式一样,向电网提供诸如容量和调频等重要服务。联合爱迪生与两家私营企业合作,将1.8兆瓦太阳能光伏发电设施和电池储能系统安装到了300个用户家中,并加入了云技术保证电力公司能够直接控制这套整合系统。除了为用户提供价值(降低用电成本,并在系统断电时仍能保证电力供应)外,也能为电网带来真正的益处。在纽约,用电需求高峰一般出现在下午5点之后,但此时太阳能发电量已经开始下降。如果电网能够将太阳能电力保存在分布式电池储能系统中,然后在晚间用电高峰期将其释放,即可大大减轻电网的压力。同时,对这些资源的直接控制进一步提高了电网公司运行的可靠性。

第三,分布式资源可以提供支持电力系统日常运营的各项服务,包括提高电网弹性。桑迪之后,一些重灾区由于处在长岛长距离输电线的最末端而被孤立;而另一些纽约市的市民则因为地铁系统停电被困在了曼哈顿。各个相关组织和部门如今正在计划通过修建拥有互连分布式资源的微电网系统来提高电力系统可靠性。作为“能源愿景改革”行动的一部分,纽约市启动了共计4000万美元的“纽约大奖”竞赛,到目前为止已资助了83项微电网可行性研究。一旦建成,这些微电网不但能够在电网服务中断时为“孤岛”供应电力,还可以被整合到更大电网的日常运营中,为其提供常规运营支持服务。现在“能源愿景改革”行动研究的一个基本问题是如何最佳地协调、货币化和补偿这些运营支持服务。

创建分布式资源市场

如果说加利福尼亚州(另一个领先开展电力部门改革的州)采用的是强制性手段整合可再生能源和分布式资源,那么纽约州则更倾向于采用市场化手段解决问题。阻碍分布式资源进一步普及的关键问题是缺乏有效的机制来协调和定价小型分散资源对电网带来的效益。

基于此,纽约州创建了一个新型的弹性竞争平台——分布式系统平台(DSP),从而货币化系统价值和鼓励用户与私营企业参与。作为分布式系统平台,电力公司将拓宽其角色,整合分布式资源,并在批发电力系统和越发多样化的零售市场(包括各种用户负荷水平和新型能源服务)之间发挥桥梁作用。纽约州是第一个将分布式系统平台类型市场制度化的州,这里的用户将不再只是电力的消费者——他们将积极参与电网的健康和稳定运营,并帮助降低碳排放。

分布式系统平台的一个主要目的就是支持将分布式资源向电网提供的价值定价,并补偿用户使用分布式资源的行为。当分布式系统平台模式投入运行后,这些价值将有可能通过市场力量决定。与此同时,纽约州的利益相关方们采取了一种合作方式更直接地将价值货币化。

分布式系统平台将创造一个市场机制,发出信号指明分布式资源的价值并鼓励人们采用。这一举措改变了消费者的角色,曾经的被动变为主动,消费者的身份变成了通过分布式系统平台提供能源服务的服务商。纽约州的电力公司正在研究如何应用分布式系统平台,这显然需要电网基础设施和通信方面的同步提高。例如,电力公司和私营企业要一起研究如何提高信息透明度,从而使用户能够做出明智的投资选择,投资能够提高电力公司和用户分布式资源之间交流效率的智能基础设施和电表。

创建分布式系统平台市场和实施“能源愿景改革”行动的其他措施能够为电力公司带来新的收入流,并最终成为稳定的发展模式。在“能源愿景改革”行动下,电力公司收入将取决于非传统因素:相对于单纯依靠资本投资收益的传统模式,基于可能会出现的更多“奖励机制”,它们将能够依靠提供系统效率、能效、改善数据获取方式和信息互动等服务的能力创造收入。

当分布式系统平台完全得到应用后,电力公司还可开发新的“平台服务收入”,如向私营企业收取交易服务费等。通过鼓励提高系统效率,电力公司能发现过去不存在或很难实现的分布式资源价值,这使得“布鲁克林、皇后区用电需求管理项目”和纽约市“虚拟电厂”等项目不但成为可能,并且具备经济回报能力。

与传统发展方式不同,这种模式具备实在的可持续性。因此,纽约州“能源愿景改革”行动正在设计新方法以最大化利用创新、高能效的清洁资源,并运用这些资源为用户和电网公司等利益相关方带来经济回报。(作者为落基山研究所常务董事和项目经理)



中国企业投资协会、清华大学创新发展研究院、中国能源研究会分布式能源专业委员会与中国能源网共同举办的 “2017(第十三届)中国能源战略投资论坛暨'我能'创新火炬奖颁奖典礼” 将于2017年4月28日在北京举行,详情请点击: http://www.china5e.com/subject/show_1061.html


责任编辑: 李颖

标签: 分布式能源 纽约州 分布式资源市场 光伏发电 太阳能

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