這周老呂看完了盧安武老師的《重塑能源》，就在上周分布式能源的隱形價(jià)值辨證分析的基礎(chǔ)上，繼續(xù)跟大家分享作者對(duì)于以分布式能源占主導(dǎo)的“革命情景”的一些看法，尤其是微電網(wǎng)。
全世界現(xiàn)在至少有20個(gè)重要的微型智能電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括美國(guó)的幾個(gè)，已取得令人鼓舞的成果。轉(zhuǎn)向一個(gè)更分散的未來(lái)，對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，與發(fā)電技術(shù)的發(fā)展是同步的。應(yīng)用廣泛的波動(dòng)性可再生能源電源將創(chuàng)造更多的靈活性需求以匹配波動(dòng)不定的供需關(guān)系。
分享書(shū)籍：盧安武《重塑能源 新能源世紀(jì)的商業(yè)解決方案》
分享章節(jié)：電力：重振繁榮
分享理由：這部分作者闡述了在以分布式能源占主導(dǎo)的“革命情景”的特點(diǎn)，并強(qiáng)調(diào)分布式更加模塊化的發(fā)電資源會(huì)適合各種消費(fèi)者需求，而且可以快速適應(yīng)和靈活應(yīng)對(duì)變化。
以分布式為主導(dǎo)的能源“革命情景”：
圖示的屋頂太陽(yáng)能、熱電聯(lián)產(chǎn)、燃料電池以及小規(guī)模風(fēng)電有什么共同點(diǎn)呢？他們的共同之處是，反映了從自上而下的集中式方法向一個(gè)包含分布式發(fā)電、需求側(cè)智能裝置和數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成的本地化方法的巨大轉(zhuǎn)變。這一轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)是分布式發(fā)電，其增加發(fā)電容量市場(chǎng)份額急劇上升。
從美國(guó)的投資稅減免，到德國(guó)的固定上網(wǎng)電價(jià)，再到巴西更便宜的競(jìng)標(biāo)價(jià)格，由于這些政策的刺激，全球分布式發(fā)電市場(chǎng)僅在2010年就增長(zhǎng)了93%，達(dá)到600億美元。在過(guò)去的10年里，微型發(fā)電―熱電聯(lián)產(chǎn)加上除大水電外的可再生能源發(fā)電已經(jīng)在全球發(fā)電量占比上超過(guò)了核電。而在2008年，微型發(fā)電占當(dāng)年約90％的全球新增發(fā)電容量，并且其潛在市場(chǎng)十分巨大。事實(shí)上，僅在美國(guó)適用的屋頂安裝光伏系統(tǒng)所生產(chǎn)的電力，便足以滿足美國(guó)年度電力需求總量的三分之一。此外，成本的持續(xù)下降將不僅可以擴(kuò)大集中式發(fā)電市場(chǎng)，也可以推動(dòng)分布式發(fā)電發(fā)展。
用戶的行為能讓電力部門(mén)適合供應(yīng)的轉(zhuǎn)變。建筑和工業(yè)的最終電力使用效益增幅可減小傳統(tǒng)發(fā)電需求。被廣泛采用的熱電聯(lián)產(chǎn)也可以減小這一需求。電動(dòng)汽車(chē)使用更多的電力，但不多于其他地方節(jié)約的電力。整體使用量下降25％。保守起見(jiàn)，一體化設(shè)計(jì)的節(jié)電量井未在圖中體現(xiàn)。
電網(wǎng)運(yùn)行更加分散化
轉(zhuǎn)向一個(gè)更分散的未來(lái)，對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，與發(fā)電技術(shù)的發(fā)展是同步的。應(yīng)用廣泛的波動(dòng)性可再生能源電源將創(chuàng)造更多的靈活性需求以匹配波動(dòng)不定的供需關(guān)系。反過(guò)來(lái)，在建筑、工廠、家庭自動(dòng)響應(yīng)系統(tǒng)需要時(shí)，智能電網(wǎng)和先進(jìn)的控制系統(tǒng)將承擔(dān)起更多的平衡任務(wù)。
電網(wǎng)目前由“調(diào)度員”操作運(yùn)營(yíng)。他們是專業(yè)人員，坐在滿是儀表盤(pán)和開(kāi)關(guān)的房間里，負(fù)責(zé)將大型發(fā)電廠送來(lái)的電力配送給數(shù)百萬(wàn)用戶。而采用智能電網(wǎng)技術(shù)、分布式柔性技術(shù)可以提供過(guò)去常常需要自上而下控制才能實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)級(jí)別的操作。這代表了從中央計(jì)劃系統(tǒng)到以市場(chǎng)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)的一次轉(zhuǎn)變。后者可以通過(guò)數(shù)據(jù)交流中數(shù)百萬(wàn)計(jì)的智能芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)其系統(tǒng)自身的管理和穩(wěn)定，就像生態(tài)系統(tǒng)在沒(méi)有管理者的情況下管理其錯(cuò)綜復(fù)雜的營(yíng)養(yǎng)流、能量流和信號(hào)流，或者像許多消費(fèi)產(chǎn)品價(jià)格一樣，不是由某一市場(chǎng)壟斷者來(lái)定，而是由日常的供需變化決定的。
想象在一個(gè)制定有電力消費(fèi)預(yù)算的辦公大樓里，設(shè)備被打開(kāi)后，就與一個(gè)電腦管理系統(tǒng)進(jìn)行通信。這一系統(tǒng)將比較新用電需求與大樓內(nèi)其他負(fù)荷的優(yōu)先級(jí)，還需要考慮空調(diào)的溫度和設(shè)定值。然后， 該系統(tǒng)確定如何調(diào)節(jié)負(fù)荷，如何控制現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能設(shè)備，以滿足新的需要并將電費(fèi)支出控制在預(yù)算之內(nèi)。若用電需求還無(wú)法完全滿足，該系統(tǒng)就會(huì)請(qǐng)求公共電網(wǎng)額外供電。這一復(fù)雜的決策都是在幕后無(wú)縫進(jìn)行的，有遠(yuǎn)見(jiàn)的企業(yè)家己經(jīng)著手創(chuàng)建和部署此類系統(tǒng)。
“革命情景”的現(xiàn)值成本（2010年）略高于保持情景。盡管其資金成本具有較高不確定性(取決于待續(xù)的技術(shù)成本降低)，并且部分超出成本可被“革命情景”較低的燃料成本所避免的不確定性抵消掉。但是，金融經(jīng)濟(jì)學(xué)知識(shí)正在改變這一狀況。
向點(diǎn)狀電網(wǎng)轉(zhuǎn)變
分布式智能技術(shù)為實(shí)現(xiàn)粒度更小的電網(wǎng)鋪平了道路。分布式發(fā)電由于位于負(fù)荷當(dāng)?shù)?，所以不必依賴大電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)基本電力服務(wù)。據(jù)估計(jì)，大約98%~ 99％的停電事故源自輸電、配電線路（主要是配電線路），因此分布式發(fā)電在提高可靠性上體現(xiàn)出獨(dú)特的潛力。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，分布式發(fā)電機(jī)應(yīng)被允許“孤島”運(yùn)行，既可聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，也可脫網(wǎng)運(yùn)行。這樣的孤島運(yùn)行能力應(yīng)該被接受為默認(rèn)選擇，從而增加電網(wǎng)彈性。正在完善中的國(guó)際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 1547，明確允許分布式發(fā)電機(jī)組的計(jì)劃性孤島運(yùn)行。
隨著越來(lái)越多的分布式發(fā)電和需求側(cè)資源被使用，智能通信應(yīng)用不斷擴(kuò)大，下一步要考慮如何將這些資源集聚起來(lái)，發(fā)揮技術(shù)多樣性的作用。這可能成為下一步合乎邏輯的做法。單獨(dú)的分布式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)可能出現(xiàn)供應(yīng)波動(dòng)，但集為一體就可能避免這樣的波動(dòng)。一個(gè)潛在的模型是微型智能電網(wǎng)——大電網(wǎng)中的一個(gè)小型子電網(wǎng)，在獨(dú)立于大電網(wǎng)時(shí)，有足夠的發(fā)電、儲(chǔ)能能力和智能技術(shù)保障運(yùn)行。想象一個(gè)有數(shù)所辦公樓的學(xué)校或一個(gè)居民社區(qū)，里面的每棟建筑不僅直接連接到電網(wǎng)，同時(shí)也互相連接在一起。就像可以用多種股票實(shí)現(xiàn)投資組合多樣化一樣。通過(guò)連接到附近幾個(gè)消費(fèi)者，可以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的多樣化（和實(shí)現(xiàn)不同種類負(fù)荷的就地供應(yīng)）。
每個(gè)微型智能電網(wǎng)都連接著各種各樣的需求側(cè)和供應(yīng)側(cè)的發(fā)電資源。它通常與主電網(wǎng)互聯(lián)，但在必要時(shí)也可獨(dú)立運(yùn)行。分布式社區(qū)儲(chǔ)電設(shè)施可能比家庭儲(chǔ)電更有價(jià)值。一些電力存儲(chǔ)設(shè)備看起來(lái)像一個(gè)裝在屋外的小區(qū)變壓器箱；其他的像車(chē)載儲(chǔ)電易于通過(guò)移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)最大價(jià)值。
在很多方而，微型智能電網(wǎng)正是它字而表述的那樣，也就是一個(gè)大型電網(wǎng)的縮小版本。雖然微型智能電網(wǎng)本身失去了一些大電網(wǎng)具有的規(guī)模性和多樣性的優(yōu)勢(shì)，但它在其他幾個(gè)地方提高了可靠性。由于微型智能電網(wǎng)可以脫離大電網(wǎng)系統(tǒng)，只要本地資源可用，即便發(fā)生區(qū)域電網(wǎng)故障，關(guān)鍵性電力負(fù)荷將繼續(xù)為本地客戶運(yùn)行。由于小型的微電網(wǎng)可以嵌套在更大的微電網(wǎng)中，系統(tǒng)可以在不同層面處于孤島運(yùn)行時(shí)，發(fā)揮其大規(guī)模多樣性的優(yōu)勢(shì)。
由于其規(guī)模的原因，微型智能電網(wǎng)本身通常是不太可靠的——其10％的時(shí)間處于不可用狀態(tài)。但當(dāng)與大電網(wǎng)聯(lián)合在一起，其停電時(shí)間降低至平均每年30 分鐘。這意味著，由并網(wǎng)導(dǎo)致的輸電線路故障不會(huì)再引發(fā)大范圍停電事故。雖然斷電兩個(gè)小時(shí)對(duì)于家庭用戶可能無(wú)關(guān)緊要，然而對(duì)商業(yè)用戶來(lái)說(shuō)，就非常嚴(yán)重了，斷電一個(gè)小時(shí)他們可能損失數(shù)百萬(wàn)美元。
圖片：智能微電網(wǎng)管理
來(lái)源：國(guó)電南自
全世界現(xiàn)在至少有20個(gè)重要的微型智能電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括美國(guó)的幾個(gè)， 已取得令人鼓舞的成果。例如，加州大學(xué)圣迭戈分校的智能微網(wǎng)項(xiàng)目。現(xiàn)在很多高校仍然依靠舊式燃煤發(fā)電，而加州大學(xué)圣迭戈分校82％的校園用電采用由燃?xì)饣旌现评?、供熱和發(fā)電設(shè)備進(jìn)行（燃?xì)饫錈犭娐?lián)產(chǎn)）的就地發(fā)電，能覆蓋全校95％的制冷和供熱需求，五年便可收回投資，產(chǎn)生收益。該系統(tǒng)還有超過(guò)1兆瓦的光伏發(fā)電，其發(fā)電量由可監(jiān)測(cè)周?chē)?5平方公里天空云圖的最先進(jìn)的天空監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)預(yù)測(cè)。
此外，一個(gè)3兆瓦的廢氣燃料電池裝置正在建設(shè)當(dāng)中。校園的42 兆瓦智能微電網(wǎng)還配備了一個(gè)14380立方米的水箱，用于儲(chǔ)存冷水。因此，燃?xì)饫錈犭娐?lián)產(chǎn)裝置可以連續(xù)運(yùn)行（最高效率的總平均值是66%)，而不必為滿足用戶需求而增減出力。系統(tǒng)的電能質(zhì)量和可靠性都得了提高，當(dāng)野外大火迫使當(dāng)?shù)仉娏咀畲蟪隽C(jī)組退出運(yùn)行時(shí)，校園可以在半小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)變換——從電力公司受電4MW轉(zhuǎn)到向電力公司送電2MW。使用由Power Analytics和Vitidily Energy這樣的智能電網(wǎng)公司開(kāi)發(fā)的發(fā)電與需求綜合管理系統(tǒng)，加州大學(xué)圣迭戈分校可以控制需求和供給，既減少了成本，又增加了可靠性。
