中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：編者按：以下內(nèi)容根據(jù) GTM 文章《Microgrids on the March: Utilities Are Building Out New Business Models to Make Islanding Work》編譯。
在美國規(guī)模最大、最具影響力的輸配電展DistribuTech上可以看到，隨著光伏發(fā)電和電池成本的下降，微電網(wǎng)的應(yīng)用在變得越來越具有吸引力。
分布式的發(fā)展會(huì)使得電網(wǎng)管理的復(fù)雜性和難度增加，一些公用事業(yè)公司的代表也對(duì)分布式可能帶來的混亂表示了警惕。CPS Energy（圣安東尼奧的公用事業(yè)公司）的市場(chǎng)情報(bào)經(jīng)理James Boston說：“確?？蛻舻墓╇娍煽啃允俏覀兊闹饕姑檬聵I(yè)公司通常都比較嚴(yán)謹(jǐn)，要確保分布式已經(jīng)通過測(cè)試、得到驗(yàn)證才能并網(wǎng)，避免客戶遇到可靠性危機(jī)?！?
然而微電網(wǎng)的出現(xiàn)，使得公用事業(yè)公司和電網(wǎng)邊緣化支持者之間的對(duì)立，出現(xiàn)了緩和的趨勢(shì)。上述公用事業(yè)公司最近部署了一個(gè)示范微電網(wǎng)項(xiàng)目。
過去幾年，光伏發(fā)電和儲(chǔ)能價(jià)格的下降、先進(jìn)的并網(wǎng)逆變器的出現(xiàn)以及光伏滲透率增加對(duì)電網(wǎng)沖擊的增強(qiáng)，使得微電網(wǎng)更具成本效益和吸引力。施耐德電氣智能電網(wǎng)副總裁Mark Feasel表示：“十年前，彈性是配備微電網(wǎng)的唯一原因，因?yàn)槌杀咎?、不可能比電網(wǎng)便宜?，F(xiàn)在用光伏或天然氣熱電冷三聯(lián)供（CHP），在許多州都已可以產(chǎn)出比從電網(wǎng)買來的更加便宜的電。”、盡管技術(shù)成本已經(jīng)足夠低，但是還不足以宣告微電網(wǎng)的時(shí)代已經(jīng)到來。“挑戰(zhàn)在于商業(yè)化，不是所有的價(jià)值都可以開始貨幣化?！?Navigant（研究機(jī)構(gòu)）智能電網(wǎng)總監(jiān)Ken Horne在DistribuTech的一個(gè)專家小組會(huì)上如是說。
但現(xiàn)在，公用事業(yè)公司和其他能源公司比以往任何時(shí)候都更愿意嘗試這些商業(yè)模式。公用事業(yè)公司越來越能接受微電網(wǎng)，原因在于它們可以擁有、控制這些微電網(wǎng)，并基于費(fèi)率回收成本。
在眾多浮現(xiàn)的商業(yè)模式中，有三個(gè)獨(dú)特的概念在這次會(huì)議上頗受關(guān)注：微電網(wǎng)延緩輸配電擴(kuò)容、微電網(wǎng)服務(wù)于客戶、以及微電網(wǎng)同時(shí)服務(wù)于客戶和電網(wǎng)。其中微電網(wǎng)作為一種服務(wù)的商業(yè)模式如果能夠發(fā)展起來，將能直接刺激社會(huì)資本和公共資本對(duì)微電網(wǎng)技術(shù)的大規(guī)模部署，而不需要費(fèi)率承擔(dān)者承擔(dān)投資和建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)。
一、微電網(wǎng)是提高供電可靠性的一種新選擇
圣地亞哥天然氣和電力公司（San Diego Gas & Electric ，SDG&E）的總工程師Thomas Bialek介紹了該公司位于Borrego Springs鎮(zhèn)的一個(gè)微電網(wǎng)案例。該公司一直以來都通過單相輸電線路向該鎮(zhèn)供電，且需穿過沙漠，閃電襲擊和沙漠山洪都威脅著這條輸電線路，供電可靠性極差。
SDG&E迫切需要改善這個(gè)近2800人的小鎮(zhèn)的供電可靠性，但是新設(shè)一個(gè)并行的輸電線路的方法價(jià)格太高昂，而微電網(wǎng)能夠做到便宜3~4倍，這也就是他們?yōu)槭裁唇ㄔO(shè)微電網(wǎng)的原因。
該項(xiàng)目由SDG&E、美國能源部和其他合作伙伴共同籌資建設(shè)，系統(tǒng)包括柴油發(fā)電機(jī)、各種型號(hào)的電池以及屋頂?shù)墓夥?
該微電網(wǎng)在一次洪水引發(fā)斷電時(shí)，保障了該鎮(zhèn)1056個(gè)用戶的供電，從而證明了自己。當(dāng)時(shí)整個(gè)鎮(zhèn)的中心及核心設(shè)施都有電可用，周邊沒有電的居民都到這些地方尋求短暫的供暖庇護(hù)。
在這個(gè)案例里，微電網(wǎng)沒有對(duì)公用事業(yè)公司的職能構(gòu)成挑戰(zhàn)或者使其復(fù)雜化，它反而幫助其實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶的核心使命——供電可靠性，即便是在如此偏遠(yuǎn)的地區(qū)。
在大都市多倫多，配電公用事業(yè)公司PowerStream也面臨著類似的難題。它要給多倫多北部一個(gè)偏遠(yuǎn)的城鎮(zhèn)Penetanguishene供電，輸電線路非常長，且常年處于風(fēng)暴和雪天的威脅下。
PowerStream的智能電網(wǎng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Shuvo Chowdhury說：“在提高該區(qū)域的供電可靠性的上，我們想過兩種解決方案，一種是投入更多的傳統(tǒng)資產(chǎn)，另一種是另辟蹊徑、做一些創(chuàng)新?！?
他們決定測(cè)試微電網(wǎng)是否真的可以削減傳統(tǒng)電網(wǎng)的擴(kuò)容投資。安裝花了一年時(shí)間，從詳細(xì)的設(shè)計(jì)到部署和調(diào)試，系統(tǒng)包括三星SDI的500kWh鋰離子電池、先進(jìn)的微電網(wǎng)控制器和750kVA逆變器。
微電網(wǎng)可以使得這個(gè)鎮(zhèn)離網(wǎng)用電42分鐘，遠(yuǎn)長于通常的10分鐘斷電時(shí)間。平時(shí)電池還可以通過峰谷電價(jià)差套取一些收入。
“不過微電網(wǎng)的主要角色是提供靈活性，大多數(shù)時(shí)候，你用不到它，例如今年我們有一個(gè)非常溫和的冬天，所以沒有發(fā)生太多的斷電情況?！盋howdhury 說。
因此微電網(wǎng)除了要證明比電網(wǎng)升級(jí)換代更便宜，自身仍需在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)營上下功夫，優(yōu)化其投資回報(bào)率。
二、微電網(wǎng)的PPA商業(yè)模式
一種將微電網(wǎng)作為服務(wù)而非資產(chǎn)出售的模式正在興起，用戶僅購買微電網(wǎng)提供的服務(wù)，不用承擔(dān)投資建設(shè)微電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。這種方法采用了太陽能行業(yè)的購電協(xié)議模式（power-purchase agreement，PPA）。
日前施耐德電氣公司宣布，美國馬里蘭州蒙哥馬利縣的公共安全總部和懲教機(jī)構(gòu)的微電網(wǎng)之一將由該公司提供。杜克能源的可再生能源分部將擁有并運(yùn)營該微電網(wǎng)。蒙哥馬利縣根據(jù)PPA協(xié)議，將認(rèn)購微電網(wǎng)產(chǎn)出的電力長達(dá)25年，同時(shí)要支付斷電期的關(guān)鍵設(shè)施供電保障費(fèi)用。
施耐德將客戶與投資者連接起來，并為杜克能源建設(shè)微電網(wǎng)供應(yīng)約一半的設(shè)備。
杜克能源在開發(fā)可再生能源和維護(hù)電氣基礎(chǔ)設(shè)施方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，微電網(wǎng)是其PPA 模式的延伸，且財(cái)務(wù)狀況良好可以吸引大量的前期投資。
蒙哥馬利縣有3A的信用評(píng)級(jí)，但在微電網(wǎng)建設(shè)方面的專業(yè)度有限，且在資金投入和系統(tǒng)維護(hù)上的預(yù)算也十分有限。
因此通過信用評(píng)級(jí)杜克能源可以相信該縣有能力在未來25年內(nèi)為其獲得的能源靈活性、能源支出穩(wěn)定性以及更多的可再生能源消納逐步付清費(fèi)用。同時(shí)，該模式也避免了使用納稅人的錢來購買新興技術(shù)本身的風(fēng)險(xiǎn)。
“不僅是為預(yù)防停電而準(zhǔn)備，這些設(shè)施的狀態(tài)也越來越好，可用于日常的運(yùn)營，”蒙哥馬利縣的能源和可持續(xù)發(fā)展主管Eric Coffman如是說。
在這個(gè)案例里，地方政府是客戶，支付約定的金額；杜克能源作為社會(huì)資本擁有這些資產(chǎn)，并確保一切運(yùn)營正常；如果發(fā)生設(shè)備故障，供應(yīng)商（施耐德電氣）必須更換它；但最終的費(fèi)率承擔(dān)者自身不承擔(dān)安裝的成本或風(fēng)險(xiǎn)。很容易看出這個(gè)模式在工商業(yè)應(yīng)用上都會(huì)有相應(yīng)的發(fā)展空間。它也能對(duì)改善電網(wǎng)產(chǎn)生等量的影響。
這個(gè)模式的意義就在于，它會(huì)使得費(fèi)率承擔(dān)者在不承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的情況下獲得公平的服務(wù)，這對(duì)于改善公共服務(wù)質(zhì)量的地區(qū)頗具吸引力。
三、微電網(wǎng)服務(wù)可以超越地理局限
在其他地方，公用事業(yè)公司正在探索如何利用局部地區(qū)納稅人的支持，來建設(shè)服務(wù)范圍更加廣泛的微電網(wǎng)。
大多數(shù)微電網(wǎng)具有雙重性質(zhì)，既是本地的、獨(dú)立的服務(wù)，同時(shí)又是電網(wǎng)的調(diào)度資源。
在基于局部地區(qū)納稅人的模式中，公用事業(yè)公司在對(duì)能源靈活性有高要求的用戶側(cè)建立了微電網(wǎng)，而當(dāng)用戶不需要備用電源的時(shí)候，這些資產(chǎn)又可以拿出一部分服務(wù)于大電網(wǎng)，用以調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓以及旋轉(zhuǎn)備用。
客戶僅對(duì)其預(yù)期的對(duì)微電網(wǎng)的使用付費(fèi)，公用事業(yè)公司一旦從公用事業(yè)公司委員會(huì)那兒獲得許可，就可以通過服務(wù)電網(wǎng)回收成本。
亞利桑那州公共服務(wù)局（Arizona Public Service，APS）已經(jīng)進(jìn)行了兩個(gè)這樣的項(xiàng)目，使用柴油發(fā)電機(jī)，而不是太陽能和儲(chǔ)能。一個(gè)在海軍陸戰(zhàn)隊(duì)空軍站Yuma，另一個(gè)在Aligned數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心高度重視不間斷電源，因此微電網(wǎng)是 APS 吸引數(shù)據(jù)中心入駐的策略之一。
“提高能源靈活性是我們本身就必須去做的事情，現(xiàn)在我可以通過微電網(wǎng)做到這些。從成本比較的角度看，事實(shí)上，使用微電網(wǎng)比使用其他方式便宜得多?！?APS傳輸和分配技術(shù)創(chuàng)新及集成總監(jiān)Scott Bordenkircher說到選擇微電網(wǎng)的原因。
這個(gè)成本計(jì)算在原則上有意義，但是在現(xiàn)實(shí)世界種還是會(huì)面臨一系列的問題。雖然微電網(wǎng)項(xiàng)目已經(jīng)上馬并正在運(yùn)行了，但APS仍在等待監(jiān)管機(jī)構(gòu)關(guān)于電網(wǎng)側(cè)服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)率的答復(fù)。
另一個(gè)例子是公用事業(yè)公司Xcel能源，它與丹佛市及松下公司合作，在丹佛未來的航空城Pe?a Station Next建設(shè)了一個(gè)價(jià)值1030萬美元的微電網(wǎng)。
松下公司正在建設(shè)一個(gè)新的辦公室，這個(gè)辦公室將用作運(yùn)營中心，運(yùn)營全國范圍的公用事業(yè)公司下屬的太陽能設(shè)施，因此這個(gè)辦公室需要不間斷電源。
與此同時(shí)，Xcel正在尋求提高該地區(qū)的電網(wǎng)可靠性，并支持30%的太陽能滲透率。該公司已經(jīng)獲得州公用事業(yè)公司委員會(huì)的許可，嘗試在電網(wǎng)側(cè)配備儲(chǔ)能以回收成本，使得整個(gè)微電網(wǎng)投資更具吸引力。
松下公司營銷和內(nèi)容戰(zhàn)略團(tuán)隊(duì)的Peter Bronski將該項(xiàng)目描述為“具有模糊邊界的微電網(wǎng)”，因?yàn)樗械牧慵⒎嵌家运谕姆绞酱嬖谟趪鷻趦?nèi)。這個(gè)微電網(wǎng)包括1.6MW的太陽能，由Xcel擁有和經(jīng)營，但安裝在丹佛國際機(jī)場(chǎng)的車庫。松下公司也正在為自己屋頂上的259kW太陽能光伏發(fā)電提單，并將加入Younicos的1MW/2MWh鋰離子電池。該電池位于儀表前（in front of the meter），但位于并離網(wǎng)切換開關(guān)的松下側(cè)。
這種伙伴關(guān)系，可以利用私人的土地和資金，然后部署具有服務(wù)電網(wǎng)潛力的設(shè)備。松下的關(guān)鍵設(shè)施將享受大約4小時(shí)的備用電源。該公用事業(yè)公司獲得太陽能消納、減少峰值容量建設(shè)、峰谷電價(jià)套利和調(diào)頻的功能。
合作伙伴將觀察并了解電池如何工作兩年，測(cè)試電池在實(shí)際運(yùn)行中同時(shí)運(yùn)行多種功能的能力。 在此研究期后，Xcel和松下將最終簽訂一個(gè)更正式的協(xié)議，使用和支付剩余的電池生命。
它也可以做成這種不基于稅率的項(xiàng)目。例如CPS使用公司資金在圣安東尼奧聯(lián)合基地Fort Sam Houston建造了一個(gè)示范微電網(wǎng)，由國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）撥款資助其分析運(yùn)行。公司選擇了一個(gè)圖書館作為項(xiàng)目基地，以期獲得該模式的實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)。這種方法本身并不構(gòu)成商業(yè)模式，但它是一種開發(fā)早期微電網(wǎng)并探索可持續(xù)商業(yè)模式的途徑。
四、微電網(wǎng)仍未成氣候，接下來將如何發(fā)展？
盡管已經(jīng)有幾個(gè)微電網(wǎng)的項(xiàng)目在運(yùn)行了，但是整個(gè)微電網(wǎng)行業(yè)仍還未成氣候。盡管微電網(wǎng)項(xiàng)目已進(jìn)入電網(wǎng)并開始承載實(shí)際負(fù)荷，但上述探討的例子仍然服務(wù)于探索性的目的，用以收集數(shù)據(jù)以便更好地了解他們?cè)谖磥韺⑷绾芜\(yùn)作。
市場(chǎng)和客戶的多樣性，決定了沒有一個(gè)模式會(huì)獨(dú)大。接受過采訪的人認(rèn)為，微電網(wǎng)市場(chǎng)仍處于起步階段，且5~10年內(nèi)這個(gè)市場(chǎng)的興盛期也不一定會(huì)到來。
在某些情況下，監(jiān)管政策將施加限制，特別是禁止公用事業(yè)公司擁有配電和發(fā)電權(quán)，而儲(chǔ)能設(shè)施就在被禁止的發(fā)電范圍內(nèi)。前述APS的以局部地區(qū)稅收為基礎(chǔ)、然后服務(wù)于大電網(wǎng)的案例是亞利桑那州公用事業(yè)公司委員會(huì)開創(chuàng)的一個(gè)先例，表明了利用私人和公共資本的混合模式的可行性。
值得注意的是，公用事業(yè)公司并沒有回避這種類型的電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)。公用事業(yè)公司代表反復(fù)駁斥了這樣的觀點(diǎn)，即微電網(wǎng)的擴(kuò)散可能引發(fā)像曾經(jīng)預(yù)期的分布式太陽能發(fā)電一樣的死亡螺旋。 他們不擔(dān)心客戶運(yùn)行自己的微電網(wǎng)會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成威脅。
“微電網(wǎng)只是作為后勤，為了安全性。不間斷電源、本地化發(fā)電機(jī)將遇到輸電許可等問題，而太陽能加儲(chǔ)能仍需要大量的前期支出，”APS的Bordenkircher說，“我不認(rèn)為微電網(wǎng)會(huì)成為我24小時(shí)全天候的能源選擇，”他說，“它將提供我需要的次要服務(wù)，而不是主要服務(wù)。
大多數(shù)時(shí)間在電網(wǎng)的基礎(chǔ)上運(yùn)行微電網(wǎng)是成本有效的，并且在緊急情況下可以離網(wǎng)運(yùn)行，要實(shí)現(xiàn)完全獨(dú)立運(yùn)行，成本會(huì)上升很快。
此外，微電網(wǎng)為公用事業(yè)提供了新的收入來源，這是尤其受歡迎的，因?yàn)閭鹘y(tǒng)公用事業(yè)的商業(yè)模式在未來幾年的不確定性將會(huì)增加。
S&C電氣公司的微電網(wǎng)市場(chǎng)部門的業(yè)務(wù)開拓的高級(jí)總監(jiān)David Chiesa指出，設(shè)計(jì)和操作微電網(wǎng)所需的專業(yè)技能，例如電氣工程、電網(wǎng)平衡等，已經(jīng)是公用事業(yè)公司很擅長的專業(yè)領(lǐng)域。
同時(shí)，正如文章一開頭說到的那樣，分布式光伏和儲(chǔ)能正在蔓延，使得電網(wǎng)運(yùn)營更加復(fù)雜化，而微電網(wǎng)提供了一種方法來隔離這些分布式資源，并減少它們對(duì)電網(wǎng)的影響。
為了真正使微電網(wǎng)市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，微電網(wǎng)設(shè)計(jì)將需要變得更加標(biāo)準(zhǔn)化，他補(bǔ)充說。“如果你今天看看微電網(wǎng)，他們都是完美的小雪花，”Chiesa說，“公用事業(yè)公司將希望他們的微電網(wǎng)看起來更像一個(gè)艦隊(duì)?！?
至此，微電網(wǎng)未來發(fā)展的幾條路線已經(jīng)清晰。同時(shí)，微電網(wǎng)自身需要能夠運(yùn)行更久，設(shè)計(jì)和建設(shè)成本需要更低。盡管如此，微電網(wǎng)已經(jīng)有一個(gè)顯而易見的價(jià)值值得褒獎(jiǎng)：那就是將對(duì)分布式能源的控制和所提供的靈活性與傳統(tǒng)電網(wǎng)架構(gòu)的安全性和可靠性結(jié)合起來了。
