2021年3月，中央財經(jīng)委員會第九次會議指出，在“十四五”碳達峰的關鍵期和窗口期，要構建清潔低碳、安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。
一時間，“以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”響徹大江南北，預計到2030年，我國新能源的發(fā)電量就會超過25%，到了2060年甚至還會超過60%。在這樣一個背景下，新型電力系統(tǒng)到底意味著什么？以新能源為主體的電力系統(tǒng)究竟會是一個怎樣的生態(tài)結構？
要回答這些問題，我們首先要明確如下自新能源大比例接入電網(wǎng)后出現(xiàn)的三個趨勢：其一，新能源隨著并網(wǎng)比例的抬升，沿著不斷沖擊電源側、電網(wǎng)側、用戶側的順序帶來了更多的挑戰(zhàn)，并重建新規(guī)則。其二，隨著新能源從集中式走向分布式，讓用戶側的挑戰(zhàn)從期貨走向現(xiàn)貨、年走向分鐘、兆瓦時走向千瓦時，顆粒度越來越小、變動越來越頻繁、幅度越來越細微。其三，新能源隨著互動性、移動性、變化性的增加，讓所有參與者從更關心能量（Energy）走向更關心電力（Power），穩(wěn)定性和經(jīng)濟性都更加取決于容量的精準匹配。
這三個趨勢意味著整個電力系統(tǒng)的重心將從供應側走向需求側，而對于需求側而言，也并非僅僅是等待被聚焦，需求側的改變甚至會更大。
我們通過一個幾年前在歐洲嘗試的碳中和創(chuàng)新項目來描述一下這種變化。位于奧地利薩爾茲堡的RosaProject小區(qū)曾是奧地利距離未來智能電網(wǎng)最近的地方。整個項目的名字是“ROSA Zukunft“，主要針對Salzburg日益增多的老年人群，以及未來節(jié)能房發(fā)展模式而建立。由薩爾茲堡建房公司承建，薩爾茲堡能源公司負責運營，西門子提供系統(tǒng)解決方案和技術支持，同時也獲得了維也納技術大學和奧地利技術院的幫助。
這個項目占地14000平方米，6棟樓，共130個居住單位，造價不含土地為1850萬歐元。整個項目的核心是其熱能中央控制室,調(diào)節(jié)整個設備的能源輸出，同時遠程連接到西門子房屋能源處理室。
這套系統(tǒng)功能設備包含一個地熱泵，一個生物液化氣的取暖設備以及城市供暖。這些來源接入到一個裝有90升水的熱緩沖池，通過這個熱緩沖池給整幢6層樓的建筑供暖。同時在房屋內(nèi)部，也會通過熱控制系統(tǒng)來智能調(diào)節(jié)室溫、濕度、二氧化碳含量。
西門子房屋能源處理室會和電網(wǎng)中心調(diào)度室連接，并接受到未來1天內(nèi)電的估價曲線。如果價格合理，那么就會通知客戶遠程打開熱泵，除了正常使用地熱以外，還可以額外直接用電力加熱，來給熱緩沖池提供熱量。當熱緩沖池裝滿后，可以獨立提供整棟房屋2天的熱能需求。此外，屋頂裝有太陽能電池板，目前主要是給自己的設備提供電能，如果未來加裝智能電表，可以給配電網(wǎng)提供電能輸出或者做無功補償。
第一批2014年4月入住的35戶居民都會安裝一個智能的能源監(jiān)測應用裝置，通過這個應用裝置接受到來自電網(wǎng)中心調(diào)度室的數(shù)據(jù)處理結果，居民可以通過模擬時鐘看到未來12小時內(nèi)預測的電價，用紅色、黃色、綠色來表示電的價格變化。在允許的范圍內(nèi)，用戶可以自己通過手機終端提前決定啟用哪些設備。在這種情況下，用戶可以通過從電網(wǎng)得到的實時信息，來制定更為靈活和復雜的管理策略，而在電網(wǎng)的控制端，也可以根據(jù)對用戶用電的反饋，提早計劃各個不同能源的并網(wǎng)接入程度。
在未來的新電網(wǎng)模式中，這個項目屬于一個“新能源+可控負荷+儲能”的集合體，從整個電網(wǎng)的技術方面，它能夠運用在虛擬發(fā)電廠的拓展應用上，可以自主發(fā)電、也接受電網(wǎng)調(diào)度的統(tǒng)一管理；同時可以當作微電網(wǎng)的組成部分，在一段時間一定區(qū)域內(nèi)自主提供用戶所需要的能量。Rosa project通過需求側管理的反饋來預測和調(diào)節(jié)新能源在電網(wǎng)中未來的發(fā)電比重，同時結合了智能建筑的一些功能，讓智能電網(wǎng)和每個家庭的能源消耗聯(lián)系起來，并使用友好的客戶端軟件，使用戶無需專業(yè)知識就可以實現(xiàn)家庭電力的優(yōu)化操作。在核心的信息處理方面，通過西門子的軟件應用處理信息，對未來電價集中整合并評估，讓用戶提早選擇最優(yōu)的用電方式，同時把個人用電量以及用電習慣即時反饋給電網(wǎng)控制室，作為大數(shù)據(jù)的一部分，為將來的電力生產(chǎn)和消耗評估提供經(jīng)驗。
這個項目雖然由于一些政策以及電價制定方面的限制，還完全沒有達到未來電網(wǎng)的智能化要求，同時受限于規(guī)模，也還無法勾勒未來整個電網(wǎng)的模式，但是作為基礎，可以為將來更加成熟和智能的電網(wǎng)模式提供經(jīng)驗。在添加了虛擬電廠的應用設想后，可以實現(xiàn)分布式發(fā)電的集中調(diào)度，以便在電力市場上進行交易，從而減輕調(diào)度中心和交易中心的壓力，真實提供電力系統(tǒng)調(diào)度和交易的未來模式。
所以這個Rosa Project其實就是需求側將要發(fā)生的適用于新型電力系統(tǒng)的變革雛形，從某種角度而言，正是中國在未來十年要在需求側大力推進的變革方向，它把用戶從單純的用戶變成更加復雜的生產(chǎn)消費者、負荷集成商、虛擬電廠運營商等。
以新能源發(fā)電占比已經(jīng)很高的德國為例，在德國電力市場里已經(jīng)出現(xiàn)了如下幾種不完全相同的角色：
專注于收購發(fā)電側電力并將電能制作成不同的產(chǎn)品在電力現(xiàn)貨、期貨以及場外交易市場交易的批發(fā)商。參與電力批發(fā)市場的角色中又有細分，譬如發(fā)電集團的銷售部門和下屬營銷公司專注于提高電站的銷售收入并合理避險，而電廠代理商則希望能從市場的電價變化中投機并獲得收益，銀行和金融機構作為做市商，起到了最高層級的風險承擔作用。
專注于分析用電側的負荷并管理客戶，通過不同的市場手段購買電能并制定終端電價銷售給客戶的零售商?？蛻絷P系和定價是此類售電商的核心。在自由市場中，零售商要對目標客戶群體有深入的了解，產(chǎn)品設計與服務都要以客戶為導向。
幫助新能源電站銷售電力，以綠色電力為營銷重點的可再生能源直接上網(wǎng)售電商。該類電力貿(mào)易公司既需要管理眾多的分布式可再生能源電站，還要通過接入電力現(xiàn)貨市場和場外交易市場，保證新能源電力銷售渠道的暢通，他們重視利用市場和氣象信息并投入大量的精力在預測和數(shù)據(jù)分析上。與可再生能源相關的業(yè)務受政策的影響比較大，但是在發(fā)展可再生能源的大環(huán)境和新能源電力銷售市場化的大趨勢下，這類公司也逐漸形成了獨有的商業(yè)模式。
集合了眾多電站、儲能及需求側管理資源并能快速響應市場價格信號的負荷集成商甚至虛擬電廠運營商。該類公司是德國電力市場的后起之秀，卻有著巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＸ摵删酆仙毯吞摂M電廠運營商最大的區(qū)別就在于是否擁有分布式的離負荷很近的新能源發(fā)電設備和儲能。
這些角色的發(fā)展決定了市場化道路的可實現(xiàn)路徑，而他們獲利的方式幾乎與最早出現(xiàn)的需求響應的公司一樣依賴于電力市場內(nèi)出現(xiàn)的不同價格信號。
以美國為例，有3000多家電力公司，150多家需求側集成供應商，每個機構都有可能具有自己的DR零售策略，這些典型的價格模型如下：
尖峰電價：在一定的天數(shù)或小時內(nèi)收取高終端電價，目的是阻止用戶在較高的電力批發(fā)價格（或整體系統(tǒng)供電成本高于正常水平）時用電。這一方法既可以和直接負荷控制方法相結合，也可以單獨使用。
高峰時段節(jié)電補貼：客戶如果相對于設定的基準用電量，在高峰時段減少用電，會換取一定的補貼。
分時電價：電價在每周每日不同時間段按之前設定的時間安排變化，通常以小時（或以上）為時間段，反映不同時間的一般供電成本。
系統(tǒng)峰值響應輸電費：是面向高峰時段減少用電需求的用戶的優(yōu)惠政策，這樣可以降低輸電成本。
實時電價：價格在每小時內(nèi)（或更短時間間隔內(nèi)）變動，反映實際的批發(fā)電價。
根據(jù)不同的價格刺激，售電商和需求側新角色可以在以下4個方面開展業(yè)務：
保值業(yè)務：發(fā)電公司希望電價高于邊際成本并且保持穩(wěn)定，零售商也希望購電成本能夠低于整個銷售組合的內(nèi)部交易價格（即通過所有與終端客戶簽訂的售電合約計算出的銷售組合盈利平衡點），期貨市場給這類公司提供了長期穩(wěn)定的電力價格保障，使得他們能夠提前鎖定電力價格，以便對沖風險。電力批發(fā)商是此類金融產(chǎn)品市場的積極參與者。
優(yōu)化企業(yè)資源配置，提高企業(yè)受益：發(fā)電與售電企業(yè)的經(jīng)營重點在于電站的運行管理和電力產(chǎn)品向終端客戶的銷售。作為其中的紐帶，要能夠提供在電力批發(fā)市場上的資產(chǎn)組合管理服務。
投機：批發(fā)商在多種電力市場中的活動帶有一定比例的投機行為，市場價格的變化為這些投機活動帶來了風險，但其中也蘊含著收益。
套利：通過在不同市場中以有利的價格買入或賣出同種電力產(chǎn)品，可以使批發(fā)商獲得低風險甚至是無風險的收益。
綜上可以看出，理論上來講，為了更好地充分利用新能源，新型電力系統(tǒng)對需求側最大的改變莫過于角色的多樣化改造，而這種改造所依賴的途徑莫過于構建適應新能源為主的電力市場，以創(chuàng)造更多的商業(yè)機會和收益可能。這種新的市場模式與以往的以火電為主的電力市場最大的不同，應當就在于對系統(tǒng)風險和供應瓶頸的理解上。
所以，我們由此對新型電力系統(tǒng)的期待，不應該再停留在對某一類設備或者調(diào)度手段的期待，而應該是在于對運營邏輯的切換上。如此，方能令需求側樂此不疲，居安思危。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2021年第4期，作者系德國華人新能源協(xié)會創(chuàng)始人
