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微网:打开分布式新能源应用的“钥匙”

北极星微电网 来源:中国电力企业管理  2019/1/18 10:07:55

北极星微电网讯:微网是打开分布式新能源应用的“钥匙”,却未能解锁市场的大门。

新业态的孵化“烧钱”又“烧脑”,既考验投资决策者的智慧,也取决于经济生态和政策环境的演进。尽管在商业模式层出不穷的时间框架里,对未来任何一个业务模式的盈利能力进行预测都可能是主观猜想,但若新业态不能细化于商业场景,实现投资回报并不断进行规模扩张,就只会羁绊于“自娱自乐”的泥潭跬步不前。

新业态的触发遭遇叫好不叫座的尴尬

站在能源变革的风口回望主导世界100余年集中化电力生产模式,无论美加、巴西大停电触发的对于电力安全的反思 ,亦或“电从远方来”还是“电从身边来”的争论,随着分布式可再生能源占比的逐步提高,负荷由集中向分散发展的趋势,“去中心化”的理念不断刷新人们对于传统能源输送模式的认知。

背靠新一轮电力体制改革和能源互联的大势梳理我国微网发展的历史轨迹,从早期以孤网形式为边远地区人民解决基本生活用电,到2010年“金太阳示范工程”描绘的并网型微电网发展雏形,再到2017年国家相关部门印发的《并网型微电网管理办法》、《新能源微电网示范项目》等文件鼓励和支持多种形式的能源利用和消纳,至今多年的探索与积累,数十个示范项目通过技术升级、模式创新,清晰地表明了微网在推动我国能源生产与消费变革中的内涵与外延。

微网作为基于分布式能源综合利用的能源体系基本细胞单元,其具有的绿色、经济、高效的特征,横向实现多能互补,从单一能源向综合能源供给转变,纵向体现“源-网-荷-储”协调,形成“供需储”自平衡体系,从技术层面推动了传统能源系统自上而下的资源配置构架向集中与分散相协调的模式迈进。同时,其独有的自治、友好的特点,因可以解决数量庞大、形式多样的分布式能源无缝接入大电网的问题,在增加电网弹性,提高供电可靠性的同时满足用户多样化的用能需求,得到业内的一致认可和推崇,使下一代能源社会体系的构建不再是学界的主观臆想。

“现在不存在技术瓶颈,但受制于微网内储能、燃机、控制设备等单元的投资成本过高,内外部价格机制和市场机制缺失,目前示范项目还没有寻找到真正的收支平衡点,很难看到落地的商业模式。刚开始申报的时候大家积极性都很高,但是真正做了以后发现投资不划算,有的干了一半就撤资了。现在建成的项目基本上都是自己给自己示范,自己和自己玩。”某微网项目负责人告诉记者。

尴尬的局面使人很难不联想起因“押金门”而苦苦挣扎的共享单车行业。小黄车在资本的助推下,短短3年时间以无可复制的速度攀上巅峰,却又以始料未及的速度跌落神坛。于商业社会而言,这是一个极端的案例,但其背后隐藏的商业逻辑值得所有行业借鉴——没有创新的商业模式、清晰的盈利界面以及合理的投资回报途径,共享单车并没有实现“共享经济”的意义,尽管大量的社会资本因看好互联网经济下的新业态而着意“砸钱”,但光环退却后的新业态也仅仅是靠着押金过活的租赁自行车而已。

相同的时代背景和不同的行业发展契机赋予了新业态同款的欢愉氛围,也裹挟着不同等级的闯关难度,要避免过程如出一辙,甚至后果重蹈覆辙,不妨换个角度来思考和分析微网的“缓慢生长”。微网作为旧概念在经济社会发展和能源变革潮流中的模式重构和价值延伸,因其具有极高的集成度和专业性,决定了微网不能像光伏或风电等单一类型的电源侧品种在短期内进行大面积的规模扩张;同时微网因地制宜、量体裁衣的商业发展逻辑,也决定了微网的建设模式和盈利模式不具有统一可复制性。

随着社会经济的发展,负荷相对集中的大工业时代已经逐步走向更为分散,峰谷差更为明显的能源品质时代。分布式能源、储能技术的发展,使微网作为双向互动的独立主体和媒介,逐步模糊能源消费侧与供应侧的边界,更好地吸纳社会资本进行模式创新和产业融合。但正如共享经济需要手机终端、互联网和单车行业发展到相同量级时才可能被触发,微网通过内外部两级购售电,需求侧响应以及网间辅助服务等商业化模式获取合理投资收益的设想,同样仰仗于电力市场化的推进进程和微网内外部价格机制的创新。

在时代的蜕变中寻找新业态的“蓝海”,拼的是战略、眼光和坚持。电力工业的特点决定了其产品和模式不宜在短时间内发生颠覆性的改变,抱着以冲刺最后1公里的心态“赚快钱”显然跑不赢能源变革这场马拉松。随着经济发展速度与质量的转轨,电力作为独立经济产业的属性逐渐弱化,朝着“服务业”与“成本端”转型,尽管在新业态萌动初期,配套的政策机制和市场环境还不甚“给力”,但这也更需要微网投资者在示范项目的摸索中转换传统电网固有的设计理念,根据投资经济性和用户的实际负荷特性来确定微网内各个单元的配比方案,相对降低微网建设投资、提高回报率的同时,将专业化服务延伸至用户侧,结合微网多能互补的特点,借助网络化和信息化等手段,提供专业、个性化的综合能源服务;同时打通能源、设备、制造、建设各个领域环节,以规模效应带动全产业链发展。

在开放的市场中寻找“活下去”的理由

记者在调研中走访了地处长三角、北京等经济较为发达,但电力市场活跃度不高的多个微网项目,几乎所有的项目业主对于微网商业模式“猜想”达成了高度一致——通过内外两级市场进行购售电;以价格信号引导形成内外两级需求侧响应、减少备用容量电费支出;参与网间辅助服务市场,以规模效应拓展储能盈利模式带动产业爆发。

而异口同声的背后是项目业主对于现状的普遍焦虑:电价机制“钢板一块”,辅助服务是电源侧的“游戏”,售电放开了但只能做大用户,说白了,微网的发展很大程度上取决于电力市场化推进的广度和深度。

“在一个微网里,通常具备源、网、储荷多种要素,要素越多,越复杂、越难推进。根据目前运行的项目经验和政策环境,我们尝试把一些变量做减法,把多种能源作为微网建设的边界条件,在用户没有重资产投资的情况下,利用已掌握的用户用能数据进行负荷管理,使以前没有形成规模的用户协调互动,这样变化产生的收益,就可以通过售电来体现。”某项目负责人告诉记者。

微网是目前各大市场主体暗自发力的主要战场,也是切入竞争性售电的关键领域。随着发用电计划的不断放开,中长期电力交易逐步开展,微网运营主体通过集成微网范围内富余的发电量和不平衡的用电量,达到市场准入条件,以“售电公司”的身份代理微网内部分布式能源和用户参与外部电力市场的购售电。一方面,使得以往用电量或电压等级不具备参与市场的用户及电源有资格参与到电力市场获得收益,同时,微网运营主体也具有了和传统发电企业及大用户同样的市场地位,通过合理的交易策略,获得购售电价差额的收益分成。

“现在终端用能市场还没有完全打开,只有售电放开了,但是简单地利用电价差来获利并不吸引人,况且微网的发展也不是用电价差就可以撬动的事情。”某项目负责人坦言。

一方面,微网虽然不是趸售小电网,却在本质上形成了发输配售一体的格局,作为拥有可调电源和负荷的小微电力市场,无论通过经济手段形成稳定负荷参与需求侧响应,亦或以网对网的形式参与辅助服务市场,在未来都将成为增加传统电网弹性的灵活性资源。另一方面,从我国以煤为主的资源禀赋和30余年来发展形成的电力系统构架,以大电网为主的格局暂时不会发生颠覆性变化。微网的盈利模式与电力系统的运营模式密不可分,若要推动设想的商业模式走入现实,需要在微网内外电价机制和市场主体地位上给予其生存的空间。

“我们的项目刚开始想要配一台冷热电三联供的燃机,但是由于气价、运维成本过高等因素,又没有尖峰电价等配套政策来回收成本,最后还是砍掉了。虽然现在储能已经逐步走向市场化应用,但是真正的赢利点还在峰谷差套利的传统模式没有突破,实际的投资回报仅仅够满足电池生产厂家。在当前电力市场中如果没有实时电价体现灵活性的价值,很多商业模式是走不下去的,或者走着走着只能走成示范项目。”某项目负责人介绍。

从微网的内部特性来看,微网运营主体可以根据内部用户的负荷曲线及需求侧响应的特点,精细化制定用电高峰及低谷时段的电价,以价格信号引导用户响应,减少微网与外部电网不平衡电量交换曲线的峰谷差,在大电网用户峰谷电价的基础上以内外峰谷分时电价差实现内部需求侧管理措施的投资回报;同时有效减少功率平衡所需的储能容量,既能提高微网运行的经济性和终端用户用能效率,同时也改变了市场主体参与电力市场的传统行为,是电力市场化改革鼓励的方向之一。

从微网外部特性来看,微网作为具有源网荷储的集成系统,促进可再生能源消纳和提高供电可靠性是其与生俱来的天性使命。从处于对立面的辅助服务提供者与需求者两端来看,微网可以很好地将对立面融为一个更小的体系,通过自主调峰调频,内部管理成本和竞争成本将会大幅削减;从系统的角度来说,微网通过自身的控制系统接受上级调控指令,根据内部资源的占比,以用户身份参与到辅助服务市场中可中断负荷、黑启动等内容,通过远期双边合同或短期辅助服务市场竞价的方式获得相应的辅助服务补偿。与传统火电机组等辅助服务提供者相比,微网的响应速率更快,灵活性更强,同时也可以为储能开辟峰谷差套利以外的投资回报渠道,更好地促进储能产业的爆发。

“我们曾测算过微网内部的分时电价,对于用户和微网运营主体都具有经济性,但是在降低用户用能成本的大环境下,任何一个分时电价都不能超过、甚至要低于物价局核准的现行电价,但降低用电成本10%应该是个相对值,目前却成为绝对值限制微网内分时电价的制定,这也对微网的经济性提出了更大的挑战。”某项目负责人介绍,“同样,在容量电价机制上,目前两部制电价中只有对于大工业用户的容量电价,对于微网或增量配网还没有明确的说法。”

基于新一轮电改激发社会资本活力的改革导向,在低电压端增量配网改革中,电网公司一方面“忍痛割肉”,另一方面在特高压前期投资中大量“出血”。而基于目前的网架结构和多年的建设成效,大电网仍是供电可靠性最高的选择。

而微网通过储能、燃机、主动控制等技术或经济手段,在一定范围内形成的自平衡效应,不必再按照尖峰负荷来规划机组容量,同时延缓大电网变压器的增容,微网的自平衡能力越强,占用的备用系统资源就越少,无论对于电网或电源规划,都是提高效率减少投资的“经济账”。

目前,参与到增量配电网或微网建设的大多为民营资本,新型备用容量机制的确立不仅涉及到微网和大电网的协调发展,同时还关系到国家利益与社会资本的利益平衡。因此也需要双方以市场机制为基础,形成新的备用容量协议,促进微网的投资回收和与大电网的和谐共生。

“现在微网整体的界面和标准都还没有成型,起码从核准的角度来说,微网还是比较落后的,但是天然气和储能都有明确的核准要求,可以先把天然气和储能带动起来,微网才有更好的发展。”某项目负责人建议。

从微网的投资回报率来看,其内部硬件投资成本过高是微网遇冷的主要因素之一,其中储能是最典型的表现。即便在峰谷电价差较大的地区,单纯依靠储能平衡微网负荷与分布式电源的波动性并不具有明显的经济性。

储能作为独立的市场主体进入竞争性电力市场,其价值表现和价格表达之间的矛盾至今未得到有效疏解,无论是国际还是国内,都仍停留在示范和商业项目的挖掘探索阶段。储能是促进新能源、微网发展不可或缺的配角,但并非主角,也正因如此,储能的政策和产业发展,需要放在电力体制改革的框架内统筹考虑,或者说,储能的发展也同样取决于能源结构转型的程度和电力体制改革的深度。

我国一直尝试从应用端的规模效应来刺激储能产业发展,如通过储能参与辅助服务来培育市场。尽管储能参与联合调频的市场主体地位已经确立,但由于辅助服务市场目前未向用户侧放开,储能也只能“挂靠”于电源侧,灵活性资源的价值没有得到良好疏导和充分体现。于微网而言,参与辅助服务本应是个很好的机缘,一旦辅助服务市场主体由原来的发电侧延伸至电网和用户侧,通过市场形成补偿标准,随着未来可再生能源占比的逐步扩大,微网和储能的技术优势也会趋于明显,盈利空间也会逐步扩大。

从世界范围内来看,活跃的电力市场为并网型微网提供了“活下去”且“活得好”的必要生存环境。一方面日内剧烈波动的现货市场价格,可以让尖峰时段价格数倍于低谷价格,微网的灵活性资源就有了商业化运作的空间;另一方面,就近供电的源网荷储一体化微网中的电源虽然相对现货市场中的传统电源并不具规模效益,但就近供电免去了昂贵且逐年上涨的输电费用,微网中的各种小规模电源也就有了价格优势。考虑到可再生能源和储能的造价成本不断降低,这类价格优势可能会进一步放大。

电力系统内新技术的推广、新商业模式的触发,都是新业态与新市场化机制的融合。细化到我国需求侧响应的现状,具体到仰仗于分时电价、备用容量机制的微网商业运行模式,亦或广泛到囊括尖峰电价、现货市场,以及辅助服务市场的电力市场建设,无论从哪个角度来说,都是基于价格信号产生的积极调整。

新一轮电改之前是电力系统内部的改革,9号文的印发,是电力系统与用户的共同参与的革新。微网的基因决定了其“多重身份”的特性,不仅需要相关部门根据分布式可再生能源的成本变化及时调整微网的相关策略,也需要从用户的角度进一步为微网运营模式开辟更为宽松包容的市场环境;同时充分吸取光伏产业和新能源汽车产业政策制定的经验,避免出现过度的政策依赖性和补贴依赖性,使投资者更好地决策投资风险与收益,激发市场对于微网的接受度和热情,使微网产业走向常态化发展的良性循环。

微网生态的演进猜想

与“热闹”的增量配电改革形成鲜明对比,微网的推进显得更为低调,投资者也更为冷静克制。尽管微网的推进少了控股权、资产划分的博弈,也没有专项政策支持和政府站台,但同样也更需要微网投资者对于微网“跨界”效益的认知,对发输配售各个环节的理解和把控,以及对未来发展的判断与期许。

毕竟,微网的发展理念和模式与传统电网有着天壤之别,能不能顺利推进,也不单单取决于能否拿到供电营业许可证。或许,不过度解读微网中“网”的概念,淡化其配电属性,在多能融合的综合价值端发力,反而能够更好地突显微网的价值与优势。

“微网在发展中遇到的困难比想象的要多,除了核心技术、成本没有突破,同时,用户的接受程度和参与程度也没有达到预期。即便我们的设施、规划再高级,用户始终没有安全感,从某种程度来说,用户的接受程度决定了微网能不能继续往下走。”某项目负责人向记者介绍。

长久以来,传统电网以超成本投资和优质服务的方式培养了用户对于供电安全和可靠性的依赖,而同样出于归属感和拥有感,将能源系统的生命线出让给微网运营商,这里不单单是用户对于供电可靠性和能源安全的隐忧,同时还有用户基于企业运营年限引发投资风险的顾虑。

以示范效应赢得用户的青睐,需要微网自身通过多年的摸索形成技术过硬的供电体系,同时识别出有别于传统电网的优势,以用户为导向深挖多能互补的综合效应,以“增值”换“价值”。同时在电、热、气、冷等多种能源范畴形成产业集群,打通设计、投资、运营、工程等专业领域,形成完成的产业链条,进一步提升综合能源服务的精细化、科技化和信息化水平。

“微网涵盖领域多,技术覆盖面广,一个企业很难把微网项目做好,通过多年的示范经验我们发现,微网业态的长足发展,需要行业的联合和平台的整合,在区域内形成沟通和协作,在集中的优势区域进行聚焦和突破。这也是自己给自己做示范的道理。”某运行多年的微网项目负责人介绍。“联合分为两个层面,一方面是能源领域企业形成深度联合,或共同投资,或信息共享;纵向要形成供货、设计、建设单位的创新联合,要寻找把微网作为战略转型方向的设计企业形成超紧密连接。微网为他们提供数据和用户场景,使技术转化为产品,他们也使我们具备了为用户提供服务的能力,将各自的长处和资源发挥到极致。”

每一轮理念的刷新和新业态的爆发,相较于其表面上的业务重构,在电力产业发展的历史坐标上,意义来的更为深远。微网作为资源错配后重新整合的媒介与平台,不仅实现了资源综合利用效益的最大化,同时也为我国制造业指明了方向。

中电联行环部副主任薛静告诉记者,目前应用于我国微网的设备和内部终端用电设施的标准还没有形成统一,在表计、结算等方面还有很多约束条件,这不仅需要在电力系统内部形成统一共识,同时还要打通电、热、气等能源领域条块分割的框架和壁垒,通过提高信息平台的集成度,实现在线运行、监测、分析的综合化,进而进一步实现多网融合。微网的意义不仅仅限于新能源的就地消纳,还应以示范效应逐步扩大我国的产业技术优势,带动建筑业、家用自动化、社区自动化的革新。同时通过技术“走出去”,将成功应用于我国的微网模式输出至自然资源丰富但电价水平相对较高的“一带一路”沿线国家以及众多资源匮乏的岛国,以技术、装备占领能源战略的制高点。

技术创新推陈生态演进,新生事物伴生的监管挑战同样不可忽视。面对综合性、集成度极高的学科,我国的能源监管体系是否能跟得上时代发展的节拍,使在垄断行业向社会资本开放所绽放的新业态不仅仅是“昙花一现”,或许将成为隐藏在“繁华”背后更为迫切的命题。

某项目业主告诉记者,“我们在做微网综合能源服务的时候发现了一个新的现象,我把它称之为‘陷阱’——就是区域性垄断。现在很多企业都抢着做综合能源服务商,除了看得见的效益,还有其身后跟随的垄断利润。这和前段时间闹得沸沸扬扬的P2P是一个道理,如果前期的监管框架没有打好就贸然去尝试,而一旦政策频繁变动,很多项目很快就死了,投资也浪费了,就更不要谈什么业态发展了。”

通过综合能源服务,可以实现运营商资源利用的最大化,在人力物力不变的情况下整体效率提升一倍以上,而整体的社会服务、资源成本降低一半。综合能源服务的垄断,既有其专业化、系统化、深入化的优势,特别是对于某一细分行业,能够将其业务范围不断拓宽和延伸;而同样,垄断也存在易导致服务质量下降的弊端。在我国电网发展历史上,也曾经出现过因趸售县导致的供电服务质量不断下降,最终被叫停的前车之鉴。

从我国新一轮电改放开低电压等级增量配网开始,我国电网的发展理念就已经并入了和欧美发展齐驱的轨迹。微网以综合能源服务为媒介,小微电力市场为形态,不断弥合电力系统内不同领域间的鸿沟,无论是电网侧亦或是电源侧,其定位和界面也逐渐模糊,同时每个用户既是能量的使用者,也是能量的生产者,无论单纯将微网看作电网,还是有源负荷都存在一定的监管弊端,其复杂程度也远远超越了以往任何一项监管范畴。

据了解,目前我国对于微网的监管体系还停留在对藏区牧民供电的孤网型微网监管水平。而以国外的经验来看,随着未来电力市场中现货市场的推进,很有可能出现并网型微网基于现货交易价格的“暗箱”。尽管我国的监管水平在近几年不断完善和提高,但监管体系仍停留在某一单一层级,对于多种能源混合体系的成本监审、核定还存在一定的滞后性,这也是目前我国条块分割的能源监管体系遭遇的前所未有的挑战。

“和传统电网的监管相比,微网的监管需要更多的成本投入,除了在市场交易层面的监管,还应侧重于分布式能源利用效率、微网自平衡能力以及电网调度响应等运行监管。微网自身是高自动化的集成体系,那么监管也可以结合大数据等技术,从外部实现智能化监管。”业内相关人士建议。

后记

在记者结束调研时,恰逢全国遭遇普遍降温。隆冬时节万物萧瑟,记者却从一位项目业主笃定的目光中读出了他对微网给予的热忱。他裹紧衣领对记者阐述了一番对于微网的理性认知,或许可以更为清晰和冷静地看待微网在未来能源系统亦或是投资领域的定位和价值。

“现在电力系统越来越完善,越来越趋近于用户侧和需求侧,用户的诉求就是用能成本的降低,从整个市场资源平衡的角度来看,能源价格的下降是必然的。微网的获利不能简单地认为是在现有的基础上再加一等,很有可能是在别人都减一份的情况下,我们通过微网保住了那一部分利益。”

每个示范项目在当下都会有这样或那样的短板,但是放在发展的维度来看都有其借鉴的价值;每个新业态从孵化到爆发,都需要遵循技术规律和产业定律,逐步摸索新业态的生长规律。

分布式可再生能源的爆发,储能从实验室走向市场,互联网科技的蓬勃都为微网业态的发展开创了更多场景;新一轮电力体制改革对社会资本放开,能源结构从集中向集中与分散并行,用户从“傻大笨粗”到“精致小巧”转型,也为微网开创商业模式打开了更多的想象空间,这些都是经济社会发展、技术成熟、改革推动的必然趋势。尽管在当下,必要的配套机制和市场环境并不完善,而微网作为能源转型和技术革新后的新生事物,无论是投资者、用户,亦或是政策制定者,都需要更好地研究、消化和接纳它,才能使良性业态借着能源变革和互联的“东风”找寻到触发其澎湃浪潮的“蓝海”。


原标题:微网“蓝海”

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