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聂光辉:微电网与大电网融合的经济性路径
2019-01-16 17:08:33
摘要:在当前的微电网概念中,微电网是指由分布式电源、储能装置、能源转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统,是能够实现自我控制、保护和管理的智能化的自治系统。

       根据世界电网的发展历史来分析,可以将世界电网的发展分为三大阶段。第一阶段的发展是世界二战以前以小机组、低电压为主要特征,受制于当时的电网规模及技术,通常以孤立电网的形式存在,这一阶段被视为电网的兴起阶段。世界二战以后,电网才真正迎来了规模化发展阶段,伴随着当时美苏争霸的政治影响,大机组、超高压被视为电网技术突破的重要竞争指标。在第二阶段后期,地缘政治的因素对于电网发展的影响被淡化,大电网互联互通逐渐取代超高压、大机组成为重要特征。目前,世界电网的发展处于第三阶段,是第二阶段的延续,同时又是第一、二阶段的融合。第三阶段的电网发展是以新能源革命为重要背景,微电网概念的真正诞生是在第三阶段,尽管在电网发展历史中的第一、二阶段中也有以孤立小电网的形式存在,且有并网的需求,但和目前的微电网概念还是有本质的区别。

       在当前的微电网概念中,微电网是指由分布式电源、储能装置、能源转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统,是能够实现自我控制、保护和管理的智能化的自治系统。在技术上,微电网技术内涵在于解决分布式能源灵活、高效的并网运行问题,但微电网并网过程并不是想象得那么简单,主要原因是来自于非技术层面。作为智能配电系统的一部分,尤其在可再生能源有效接入大电网的过程中,依托政策的推进确保新能源革命成功的同时,却掩盖了微电网与大电网融合过程中的经济性问题的讨论。

       以微电网与大电网融合经济性问题研究作为切入点,是基于微电网技术和大电网技术基础上又融合经济学知识的交叉性讨论,在新能源或可再生能源成为经济发展新动能的重要产业背景下,厘清微电网与大电网融合背后的经济性问题,不但对区域产业发展有积极作用,或将对全国范围内的能源产业结构调整有部分参考价值,尤其对于电力改革的深入推进或将起到一定的积极影响,最起码对目前的增量配电网业务中的微电网项目建设有一定的积极作用。

       微电网与大电网融合应侧重技术实现路径的经济性讨论

       目前微电网项目实际上还处于政府主导的示范阶段,并没有真正进入到市场竞争的环境中,微电网建设和发展的初衷在于解决分布式能源“即插即用”的问题,同时通过政策导向作用最大限度地利用可再生能源和清洁能源;而大电网出于安全稳定运行的考虑,对于微电网接入缺乏内在的需求,新一轮电力体制改革中涉及到的能源结构调整也是基于政策的压力,基于顶层设计的思考展开的对于微电网与电网并网进行必要的技术可行性分析。针对微电网与大电网并网的系统功能、性能及实现智能化的电力系统的各项约束条件,从技术角度研究微电网与大电网融合成大系统的可能性,是讨论微电网与大电网融合经济性问题的技术基础。对于微电网与大电网并网,目前主要的关注点集中在如何通过技术应用实现微电网的并网行为,微电网建设项目分析侧重于建设的必要性及负荷需求分析,而大系统接受微电网这一小系统侧重于接入方案的设计以及系统接入过程中的技术保障。微电网接入到大电网带来电力资源的重新配置或调整,以及对大电网原有的监控系统及调度自动化、二次系统安全防护等构成一定的挑战,这是微电网与大电网融合后带来的技术应用改变的必然结果。

       对于微电网与大电网融合过程中的技术可行性讨论不能仅从实现并网的愿景作为唯一目标,更应该从技术实现路径的经济性问题着手。技术可行性分析与技术实现路径的经济性问题分析是有本质区别的,技术实现路径的经济性问题,落脚点在于微电网并网的最优方案的获取。微电网与大电网融合标准是最基本的要求,真正发挥微电网的潜力需要在技术实现路径的最优上下功夫,甚至可能基于微电网并网技术路径的经济性问题形成新的市场竞争空间。

       微电网与大电网融合过程不能忽视大电网运行成本变化

       配电系统中大量的微电网存在将改变原有的电力系统在中低层面的结构与运行方式,除了在技术上要解决配电系统中大规模的微电网接入问题,更重要的是解决大量的微电网接入后带来的大电网运行成本的变化问题。同时,微电网的接入对于传统的电力系统运营和管理模式也会产生诸多影响,可能会衍生出一些能源服务类企业主体,这些都直接或间接构成了影响电网运行成本问题的要素。而采取什么样的经济评价方法又将直接或间接关系到电网运行成本的计算问题,因此选取怎样的经济评价手段与指标显得非常重要。

       过分地强调微电网与大电网的融合而忽视给大电网运行成本带来的变化,将会直接导致大电网对微电网接受程度的降低,如果调动大电网在参与微电网并网过程中的积极性,重要的一点就是要把接入后大电网的运行成本的变化考虑进去,作为衡量并网后形成大系统的重要经济指标。目前对于微电网与大电网融合主要采用的经济评价方式仍停留在经济效果、现金流量、投资与资产、固定资产折旧等要素上,在经济评价方式与指标上缺乏对电网发展的时代背景的研究是目前忽视大电网运行成本变化的重要原因之一。我国电网投资改革是从国家行政主导投资向市场逐步放开的发展过程,从市场作用的程度来讲,目前并不是一个完全自由竞争的电网市场格局。这也是原有大电网利益被忽视的原因所在。但是如果要调动初具市场竞争形态的大电网的积极性,基于利益调整与分配的市场引导是必不可少的。

       在新一轮电力体制改革中,对于大电网利益诉求的考虑过于薄弱,过度强调了电力体制改革的红利再分配,而没有考虑对大电网资源配置权的削弱所带来的不利因素以及产生的消极情绪。在强调微电网作为大电网重要补充的同时,需要更多地意识到是微电网的并网需求,解决的是大量的分布式新能源难以消纳的问题,从意愿上来讲,在没有改变现有电网利益格局的情况下,微电网的并网需求要比大电网的接受程度高得多。在讨论微电网并网的效益问题时,需要明确两个前提,一是微电网的电源多数是间歇性的可再生能源,大量的可再生能源并入大电网将造成原有电网的电压浮动,即便是通过储能装置优化后的微电网具有稳定电压及频率功能,但对于大电网而言,本质上缺乏稳定性的大量可再生能源进入到大电网都会被视为一个不稳定因素。大电网为弥补这一不稳定因素可能带来的危害所产生的运营成本的变化需要被重视。

       微电网与大电网融合对于电价体系调整及电价走势的影响

       电力是商品,微电网与大电网融合所发生的运行成本的改变势必影响到最终的电价变化,同时国家所出台的类似可再生能源配额制度、碳排放交易等尝试,都会对微电网与大电网融合产生一定的影响,这些最终都将反映到电价体系当中,能否厘清电力结构变化后的电价体系构成及走势,对于售电侧改革中出现的售电主体的经营和管理模式的调整至关重要,甚至对于能源供需两侧的结构调整都有重要的参考价值。

       微电网与大电网融合后带来的电网运行成本的变化该由谁承担的问题,实际上是讨论微电网并网经济性问题的落脚点。从目前大电网所处的发展阶段来看,我国大力发展微电网的意图在于扩大可再生能源的利用在整个能源结构中的占比,单从能源消费的经济性要素着手忽略掉可再生能源的环境效益,能源消费的成本是提高了,谁来承担这部分被提高的成本问题关乎微电网与大电网融合的经济性问题是否真正得到解决。从目前已有的能源政策来看,全民共同承担可再生能源消费带来的阶段性成本提高是能源改革的重要发展趋势。

       在过去的电价体系中,以可再生能源为电源代表的微电网所蕴藏着的不确定因素并没有得到更好的体现,新一轮电力体制改革有意通过市场调节机制引导能源消费市场的形成,但迫于当前电网的格局以及可再生能源发展政策的多重挤压,事实上并没有很好地发挥市场调节的作用,以致有部分专家认为是否把真正形成了市场化的电力交易行为作为衡量电力体制改革的成败比较合理。目前,讨论新一轮电力体制改革成败的问题为时尚早,从目前电力体制改革中售电侧改革出现了新的市场主体来看,形成电力市场化交易的可能性还是存在的。

       在讨论微电网与大电网融合问题上,基于微电网技术与现有的大电网技术,这是现有的技术基础,而融合经济性知识来理解微电网与大电网融合后所带来的运行成本的变化以及电价的变化,则是面向解决问题的社会发展因素研究。现阶段,究竟由谁来承担微电网发展过程中的电价成本以及发展微电网项目的补贴资金该由谁来出,实际上是需要亟待解决且明确的问题。地方政府财政不愿意承担这部分责任,而电网公司由于本身的利益没有得到良好体现,也缺乏承担这部分责任的积极性,作为增量配电网业务中的一些微电网项目投资与建设者在现有的业务模式下难以存活,解决这些问题的关键最终仍会落脚到电价机制改革上,电价问题实际上也是新一轮电力体制改革的核心问题。

       总的来讲,微电网与大电网融合的经济性问题不是单一的技术性问题,也不是单一的经济性问题,实际上是社会发展问题,是能源消费结构调整过程中衍生的社会性问题,单一依托现有的电网公司、地方政府或微电网投资建设方无法彻底解决,需要多方共同努力。在讨论微电网与大电网融合的过程中,各方的利益诉求都应该考虑到,这样才能调动参与者的积极性。政府的责任除了确保能源消费政策调整的导向性问题正确外,更多的在于制定出确保政策能够真正实施的配套保障性措施。而对于微电网投资与建设者而言,真正的挑战是搞清楚微电网并网过程中该采取怎样的运行策略,既能有效降低微电网运行成本以提高综合效益,又能满足国家能源政策的环保要求,提高微电网稳定运行的可靠性,争取到大电网更多的接纳。

       微电网与大电网融合是世界电网发展到第三阶段的必然结果,也是世界能源消费调整的关键一步,同时也是建立区域能源互联网的重要实践环节,我国能源消费顺应世界能源的发展趋势,同时又是世界能源消费的引领者,能否真正解决好微电网与大电网融合过程中的诸多问题,实际上也关系着我国的多项新能源、可再生能源政策是否能够有效落地的关键。而在电价体系变革中能否体现出微电网与大电网融合后的运行成本的变化,则是检验新一轮电力体制改革是否真正发挥了市场竞争规律的重要实践。(来源:中国电力企业管理   作者:聂光辉)

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