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中國版能源互聯(lián)網(wǎng)路線圖的面紗即將被揭開。據(jù)媒體報道，能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的第一本官方指南——由國家能源局牽頭、工信部等參與制定的《互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源行動計劃》正在收官。然而，在構(gòu)想能源互聯(lián)網(wǎng)美好未來的同時，如果本文提到的這5個電力系統(tǒng)的配套問題沒有解決，美好的愿景難免是空談。
據(jù)《第一財經(jīng)日報》報道：
能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的第一本官方指南——《互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源行動計劃》將涉及分布式、儲能、電動、電網(wǎng)等諸多細分市場，雖然內(nèi)容中可能不會有詳細的目標數(shù)字，但會包含一批能源互聯(lián)網(wǎng)的示范區(qū)。
這份行動計劃中，會確定中國能源互聯(lián)網(wǎng)的定位、目標、功能、主要任務(wù)及保證機制、政策等，在大框架下還會確定相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)和研究課題、商業(yè)模式。行動計劃中，也會論證能源互聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)的關(guān)系。
作為“能源互聯(lián)網(wǎng)頂層設(shè)計”的行動計劃，會有六步逐級推進：互聯(lián)網(wǎng)售電、可再生能源市場交易、碳市場交易、儲能、電動車以及智能家居等，且第一個目標可在近一兩年內(nèi)實現(xiàn)。而該權(quán)威人士稱，上述六步屬于商業(yè)模式的一種，是行動計劃的一部分。
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【無所不能 文|張寧】建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)將是我國調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)碳減排目標、治理環(huán)境污染的重要支柱。電力系統(tǒng)作為連接一次能源與終端能源之間的核心紐帶，將成為未來能源互聯(lián)網(wǎng)的重要物理載體與主要能量樞紐平臺。在大家熱議能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展、展望能源互聯(lián)網(wǎng)美好未來時，我國電力系統(tǒng)是否已經(jīng)準備好步入能源互聯(lián)網(wǎng)？在技術(shù)與機制上需要準備些什么？筆者從我國電力系統(tǒng)現(xiàn)狀出發(fā)，從機制及技術(shù)的角度，將其總結(jié)為以下5個方面。
在9號文出臺之前，我國發(fā)電側(cè)與售電側(cè)電價長期處于管制階段，在發(fā)電側(cè)，發(fā)電企業(yè)固定上網(wǎng)電價沒有反映不同時間與空間上電能價值的變化，間接導(dǎo)致新能源上網(wǎng)困難；在售電側(cè)，居民、工業(yè)商業(yè)、農(nóng)用電存在交叉補貼，居民電價被長期低估，造成了分布式發(fā)電、節(jié)能方案、儲能、需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)難以具有經(jīng)濟性?，F(xiàn)行電價機制難以為能源互聯(lián)網(wǎng)的生長提供良好的生態(tài)環(huán)境。當(dāng)前我國雖然在售電側(cè)引入分時電價，但其仍無法與新能源接入后系統(tǒng)供需隨機波動相匹配。
引導(dǎo)電力價格向價值回歸，不僅需要中長期市場，也需要短期現(xiàn)貨市場反映電力系統(tǒng)供給需求的實時平衡。這對于高比例接入新能源具有重要意義：新能源大量發(fā)電時，將系統(tǒng)邊際電價逼近零甚至負電價，迫使常規(guī)電源降低出力，鼓勵儲能及需求側(cè)響應(yīng)消納新能源發(fā)電，而新能源則通過政府度電補貼盈利；新能源出力較低時，系統(tǒng)邊際電價上升，常規(guī)機組合理盈利，并吸引儲能及需求側(cè)響應(yīng)參與“發(fā)電”。
在西班牙，風(fēng)電因波動性與不確定性而付出的成本約占其盈利的10%，其中包括風(fēng)電大發(fā)時系統(tǒng)邊際電價降低的損失以及備用、調(diào)頻等輔助服務(wù)費用。可見，通過實時電價機制，使新能源的“紅利”在電力用戶、常規(guī)電源、新能源以及儲能等多個利益方之間合理分配。而我國目前電價機制中沒有讓紅利轉(zhuǎn)移的通道，反而因棄風(fēng)導(dǎo)致更大的利益損失。
靈活的電能交換需要充裕的輸電通道作為基礎(chǔ)。我國電網(wǎng)系統(tǒng)目前正處于滿足不斷增長的能源需求的階段，還尚未達到使所有接入電源及用戶靈活的分享電能的階段。特高壓電網(wǎng)的發(fā)展能夠解決大規(guī)模電力的跨大區(qū)輸送問題，同時使電力系統(tǒng)更加堅強。但“強身”的同時，還需要“健體”，目前，很多新能源發(fā)電還沒有走上特高壓電網(wǎng)的”高速公路“，就被堵在了”國道“上，輸電瓶頸問題依然十分突出。河北張家口，吉林白城等地風(fēng)電送出通道僅為風(fēng)電裝機容量的一半左右。
輸配電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需要大量消耗大量金屬及土地等資源，使電力系統(tǒng)的建設(shè)無法像通信網(wǎng)等其他網(wǎng)絡(luò)一樣設(shè)計較多冗余。相反，電力系統(tǒng)對安全的要求還會使電力系統(tǒng)運行相對于其設(shè)計容量而言更加保守，進一步壓低其可用容量。目前提高輸配電能力的主要措施仍然還是以建設(shè)更多的線路為主，導(dǎo)致輸配電網(wǎng)絡(luò)投資成本過高。在新能源高比例接入、分布式能源廣泛存在的能源互聯(lián)網(wǎng)中，輸電線路利用率將不可避免的降低，單純靠新建線路滿足輸電容量需求的方式將難以為繼。對于一年僅發(fā)生幾十小時線路潮流重載的時段，應(yīng)采用串補、安控措施、導(dǎo)線動態(tài)增容等技術(shù)合理利用其輸電潛力。英國的Skegness到Boston的132kV風(fēng)電場送出線路采用動態(tài)增容技術(shù)使線路容量提升了20%~40%。
長期以來，我國電力系統(tǒng)均由集中式電力調(diào)度機構(gòu)負責(zé)運行，電力系統(tǒng)不存在電網(wǎng)公司以外的利益相關(guān)方參與調(diào)度運行。但大規(guī)模分布式能源、儲能以及需求側(cè)的參與將極大增加電力系統(tǒng)中的信息處理負擔(dān)，使集中式?jīng)Q策的效率和可行性都將降低。未來電力發(fā)電與負荷的界限將變得模糊，能源管理公司將承擔(dān)大部分分布式能源的調(diào)度控制工作，對于電力系統(tǒng)而言能源管理公司將成為同時具有可控性與隨機性、既可能發(fā)電也可能購電的虛擬電廠。根據(jù)Navigant Research調(diào)查公司的統(tǒng)計，2014年全球虛擬電廠已經(jīng)達到4.8GW，主要集中于美國和歐洲。
能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程中，電力系統(tǒng)必將逐步接受并適應(yīng)集中與分散相協(xié)調(diào)的調(diào)度運行方式，其中涉及到分散決策下維持電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定問題，需要先進的調(diào)度控制技術(shù)的支撐，同時，也涉及到如何通過價格等機制引導(dǎo)每個個體的決策，實現(xiàn)分散個體的自組織，需要電網(wǎng)管理機制的革新。此外，分散式?jīng)Q策將降低電網(wǎng)企業(yè)對電力系統(tǒng)的控制力，電網(wǎng)企業(yè)的管理思維需要從掌控電網(wǎng)的管理者向服務(wù)用戶的運營商轉(zhuǎn)變，這需要電力體制改革的推動。
電力系統(tǒng)單純依靠電儲能、需求側(cè)響應(yīng)不足以應(yīng)對高比例新能源的接入，需要從更大的能源系統(tǒng)中考慮這個問題?，F(xiàn)有的終端能源管理系統(tǒng)實際上僅僅是小區(qū)或樓宇配電網(wǎng)的管理系統(tǒng)，并沒有考慮供熱/供冷系統(tǒng)以及燃氣系統(tǒng)之間的協(xié)同。實質(zhì)上，目前單獨在用電方面的節(jié)能與優(yōu)化的空間并不大，只有把其他類型能源一同考慮才能獲得較大的經(jīng)濟效益。
目前儲熱/蓄冷的成本遠低于存儲電能，可以利用多能源系統(tǒng)的協(xié)同利用儲熱蓄冷以及系統(tǒng)熱慣性間接的實現(xiàn)“虛擬儲電”。此外，通過冷熱電聯(lián)產(chǎn)等技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)能源的梯級利用，極大的提高終端能源使用效率。實現(xiàn)從單純的“節(jié)電”到全面“節(jié)能”。這一目標的實現(xiàn)，需要面向多能源的能量管理平臺，電力系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)作為樞紐實現(xiàn)跨能源互聯(lián)互濟，例如，對于我國北方冬季的供暖，在新能源發(fā)電較多時采用電熱鍋爐供暖，而沒有新能源發(fā)電時采用燃氣鍋爐，或提前進行蓄熱供暖。目前世界各國都在這一領(lǐng)域開展研究并推進示范應(yīng)用，NREL在2013年成立了能源系統(tǒng)集成（Energy System Integration, ESI）部門，專門針對多能源系統(tǒng)集成進行研究。國際上多所大學(xué)及研究院也聯(lián)合成立了國際多能源系統(tǒng)集成聯(lián)席會（The International Institute for Energy Systems Integration, iiESI）。
儲能對于電力系統(tǒng)而言具有顛覆性意義，對于現(xiàn)階段電力系統(tǒng)而言需要解決兩方面問題。
首先，對于能源互聯(lián)網(wǎng)暢想的利用儲能平抑新能源發(fā)電的愿景，儲能容量相比需求而言在短期還具有較大差距。呼和浩特2014年已建成的抽水蓄能電站，蓄水量達到840萬kWh，相當(dāng)于10萬輛特斯拉P85的蓄電容量，也相當(dāng)于蒙西電網(wǎng)中每個家庭中都安裝一個10kWh的Powerwall，但今年年初蒙西電網(wǎng)的棄風(fēng)比例仍然沒有本質(zhì)上的降低，第一季度棄風(fēng)率高達27%?？梢?，想實現(xiàn)電力的大規(guī)模存儲，儲能的需求量遠比想象中更大。在目前儲能普遍缺乏經(jīng)濟性的情況下，在發(fā)展純粹的儲能設(shè)備的同時，還應(yīng)盤活現(xiàn)有系統(tǒng)中隱性的儲能資源，包括數(shù)據(jù)中心的UPS電源、樓宇應(yīng)急電源等。
其次，儲能在電力系統(tǒng)中的角色遠比簡單充電放電復(fù)雜。新能源高比例接入對系統(tǒng)備用容量、調(diào)頻容量等需求很高。儲能為系統(tǒng)提供備用容量或調(diào)頻容量可能比充放電參與調(diào)峰更加經(jīng)濟。此外，儲能還具有電壓支撐、黑啟動、改善電能質(zhì)量的功能，在未來電力系統(tǒng)儲能不斷增加時，如何對不同類型的儲能資源進行有效的管理和調(diào)度，并設(shè)計能夠反映儲能各類服務(wù)價值的價格機制，是電力系統(tǒng)面臨的另一大挑戰(zhàn)。
