中國儲能網(wǎng)訊：編者按：以下內容根據(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)的應用在變得越來越具有吸引力。
分布式的發(fā)展會使得電網(wǎng)管理的復雜性和難度增加，一些公用事業(yè)公司的代表也對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）的市場情報經(jīng)理James Boston說：“確保客戶的供電可靠性是我們的主要使命，公用事業(yè)公司通常都比較嚴謹，要確保分布式已經(jīng)通過測試、得到驗證才能并網(wǎng)，避免客戶遇到可靠性危機。”
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立，出現(xiàn)了緩和的趨勢。上述公用事業(yè)公司最近部署了一個示范微電網(wǎng)項目。
過去幾年，光伏發(fā)電和儲能價格的下降、先進的并網(wǎng)逆變器的出現(xiàn)以及光伏滲透率增加對電網(wǎng)沖擊的增強，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，因為成本太高、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出比從電網(wǎng)買來的更加便宜的電?！薄⒈M管技術成本已經(jīng)足夠低，但是還不足以宣告微電網(wǎng)的時代已經(jīng)到來。“挑戰(zhàn)在于商業(yè)化，不是所有的價值都可以開始貨幣化?！?Navigant（研究機構）智能電網(wǎng)總監(jiān)Ken Horne在DistribuTech的一個專家小組會上如是說。
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)，并基于費率回收成本。
在眾多浮現(xiàn)的商業(yè)模式中，有三個獨特的概念在這次會議上頗受關注：微電網(wǎng)延緩輸配電擴容、微電網(wǎng)服務于客戶、以及微電網(wǎng)同時服務于客戶和電網(wǎng)。其中微電網(wǎng)作為一種服務的商業(yè)模式如果能夠發(fā)展起來，將能直接刺激社會資本和公共資本對微電網(wǎng)技術的大規(guī)模部署，而不需要費率承擔者承擔投資和建設的風險。
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迫切需要改善這個近2800人的小鎮(zhèn)的供電可靠性，但是新設一個并行的輸電線路的方法價格太高昂，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微電網(wǎng)的原因。
該項目由SDG&E、美國能源部和其他合作伙伴共同籌資建設，系統(tǒng)包括柴油發(fā)電機、各種型號的電池以及屋頂?shù)墓夥?
該微電網(wǎng)在一次洪水引發(fā)斷電時，保障了該鎮(zhèn)1056個用戶的供電，從而證明了自己。當時整個鎮(zhèn)的中心及核心設施都有電可用，周邊沒有電的居民都到這些地方尋求短暫的供暖庇護。
在這個案例里，微電網(wǎng)沒有對公用事業(yè)公司的職能構成挑戰(zhàn)或者使其復雜化，它反而幫助其實現(xiàn)了對用戶的核心使命——供電可靠性，即便是在如此偏遠的地區(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偏遠的城鎮(zhèn)Penetanguishene供電，輸電線路非常長，且常年處于風暴和雪天的威脅下。
PowerStream的智能電網(wǎng)項目負責人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，另一種是另辟蹊徑、做一些創(chuàng)新?！?
他們決定測試微電網(wǎng)是否真的可以削減傳統(tǒng)電網(wǎng)的擴容投資。安裝花了一年時間，從詳細的設計到部署和調試，系統(tǒng)包括三星SDI的500kWh鋰離子電池、先進的微電網(wǎng)控制器和750kVA逆變器。
微電網(wǎng)可以使得這個鎮(zhèn)離網(wǎng)用電42分鐘，遠長于通常的10分鐘斷電時間。平時電池還可以通過峰谷電價差套取一些收入。
“不過微電網(wǎng)的主要角色是提供靈活性，大多數(shù)時候，你用不到它，例如今年我們有一個非常溫和的冬天，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)升級換代更便宜，自身仍需在系統(tǒng)設計和運營上下功夫，優(yōu)化其投資回報率。
二、微電網(wǎng)的PPA商業(yè)模式
一種將微電網(wǎng)作為服務而非資產出售的模式正在興起，用戶僅購買微電網(wǎng)提供的服務，不用承擔投資建設微電網(wǎng)的風險。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構的微電網(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營該微電網(wǎng)。蒙哥馬利縣根據(jù)PPA協(xié)議，將認購微電網(wǎng)產出的電力長達25年，同時要支付斷電期的關鍵設施供電保障費用。
施耐德將客戶與投資者連接起來，并為杜克能源建設微電網(wǎng)供應約一半的設備。
杜克能源在開發(fā)可再生能源和維護電氣基礎設施方面擁有豐富的經(jīng)驗，微電網(wǎng)是其PPA 模式的延伸，且財務狀況良好可以吸引大量的前期投資。
蒙哥馬利縣有3A的信用評級，但在微電網(wǎng)建設方面的專業(yè)度有限，且在資金投入和系統(tǒng)維護上的預算也十分有限。
因此通過信用評級杜克能源可以相信該縣有能力在未來25年內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用。同時，該模式也避免了使用納稅人的錢來購買新興技術本身的風險。
“不僅是為預防停電而準備，這些設施的狀態(tài)也越來越好，可用于日常的運營，”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；杜克能源作為社會資本擁有這些資產，并確保一切運營正常；如果發(fā)生設備故障，供應商（施耐德電氣）必須更換它；但最終的費率承擔者自身不承擔安裝的成本或風險。很容易看出這個模式在工商業(yè)應用上都會有相應的發(fā)展空間。它也能對改善電網(wǎng)產生等量的影響。
這個模式的意義就在于，它會使得費率承擔者在不承擔風險的情況下獲得公平的服務，這對于改善公共服務質量的地區(qū)頗具吸引力。
三、微電網(wǎng)服務可以超越地理局限
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，來建設服務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，既是本地的、獨立的服務，同時又是電網(wǎng)的調度資源。
在基于局部地區(qū)納稅人的模式中，公用事業(yè)公司在對能源靈活性有高要求的用戶側建立了微電網(wǎng)，而當用戶不需要備用電源的時候，這些資產又可以拿出一部分服務于大電網(wǎng)，用以調峰、調頻、調壓以及旋轉備用。
客戶僅對其預期的對微電網(wǎng)的使用付費，公用事業(yè)公司一旦從公用事業(yè)公司委員會那兒獲得許可，就可以通過服務電網(wǎng)回收成本。
亞利桑那州公共服務局（Arizona Public Service，APS）已經(jīng)進行了兩個這樣的項目，使用柴油發(fā)電機，而不是太陽能和儲能。一個在海軍陸戰(zhàn)隊空軍站Yuma，另一個在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傳輸和分配技術創(chuàng)新及集成總監(jiān)Scott Bordenkircher說到選擇微電網(wǎng)的原因。
這個成本計算在原則上有意義，但是在現(xiàn)實世界種還是會面臨一系列的問題。雖然微電網(wǎng)項目已經(jīng)上馬并正在運行了，但APS仍在等待監(jiān)管機構關于電網(wǎng)側服務補償費率的答復。
另一個例子是公用事業(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建設了一個價值1030萬美元的微電網(wǎng)。
松下公司正在建設一個新的辦公室，這個辦公室將用作運營中心，運營全國范圍的公用事業(yè)公司下屬的太陽能設施，因此這個辦公室需要不間斷電源。
與此同時，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)公司委員會的許可，嘗試在電網(wǎng)側配備儲能以回收成本，使得整個微電網(wǎng)投資更具吸引力。
松下公司營銷和內容戰(zhàn)略團隊的Peter Bronski將該項目描述為“具有模糊邊界的微電網(wǎng)”，因為所有的零件并非都以所期望的方式存在于圍欄內。這個微電網(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場的車庫。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)切換開關的松下側。
這種伙伴關系，可以利用私人的土地和資金，然后部署具有服務電網(wǎng)潛力的設備。松下的關鍵設施將享受大約4小時的備用電源。該公用事業(yè)公司獲得太陽能消納、減少峰值容量建設、峰谷電價套利和調頻的功能。
合作伙伴將觀察并了解電池如何工作兩年，測試電池在實際運行中同時運行多種功能的能力。 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建造了一個示范微電網(wǎng)，由國家可再生能源實驗室（NREL）撥款資助其分析運行。公司選擇了一個圖書館作為項目基地，以期獲得該模式的實際使用經(jīng)驗。這種方法本身并不構成商業(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)有幾個微電網(wǎng)的項目在運行了，但是整個微電網(wǎng)行業(yè)仍還未成氣候。盡管微電網(wǎng)項目已進入電網(wǎng)并開始承載實際負荷，但上述探討的例子仍然服務于探索性的目的，用以收集數(shù)據(jù)以便更好地了解他們在未來將如何運作。
市場和客戶的多樣性，決定了沒有一個模式會獨大。接受過采訪的人認為，微電網(wǎng)市場仍處于起步階段，且5~10年內這個市場的興盛期也不一定會到來。
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，而儲能設施就在被禁止的發(fā)電范圍內。前述APS的以局部地區(qū)稅收為基礎、然后服務于大電網(wǎng)的案例是亞利桑那州公用事業(yè)公司委員會開創(chuàng)的一個先例，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)實驗。公用事業(yè)公司代表反復駁斥了這樣的觀點，即微電網(wǎng)的擴散可能引發(fā)像曾經(jīng)預期的分布式太陽能發(fā)電一樣的死亡螺旋。 他們不擔心客戶運行自己的微電網(wǎng)會對電網(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)電機將遇到輸電許可等問題，而太陽能加儲能仍需要大量的前期支出，”APS的Bordenkircher說，“我不認為微電網(wǎng)會成為我24小時全天候的能源選擇，”他說，“它將提供我需要的次要服務，而不是主要服務。
大多數(shù)時間在電網(wǎng)的基礎上運行微電網(wǎng)是成本有效的，并且在緊急情況下可以離網(wǎng)運行，要實現(xiàn)完全獨立運行，成本會上升很快。
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，因為傳統(tǒng)公用事業(yè)的商業(yè)模式在未來幾年的不確定性將會增加。
S&C電氣公司的微電網(wǎng)市場部門的業(yè)務開拓的高級總監(jiān)David Chiesa指出，設計和操作微電網(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)領域。
同時，正如文章一開頭說到的那樣，分布式光伏和儲能正在蔓延，使得電網(wǎng)運營更加復雜化，而微電網(wǎng)提供了一種方法來隔離這些分布式資源，并減少它們對電網(wǎng)的影響。
為了真正使微電網(wǎng)市場蓬勃發(fā)展，微電網(wǎng)設計將需要變得更加標準化，他補充說?！叭绻憬裉炜纯次㈦娋W(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)看起來更像一個艦隊?！?
至此，微電網(wǎng)未來發(fā)展的幾條路線已經(jīng)清晰。同時，微電網(wǎng)自身需要能夠運行更久，設計和建設成本需要更低。盡管如此，微電網(wǎng)已經(jīng)有一個顯而易見的價值值得褒獎：那就是將對分布式能源的控制和所提供的靈活性與傳統(tǒng)電網(wǎng)架構的安全性和可靠性結合起來了。
