4.2 分布式能源的整合正在改造配電系統(tǒng)
日益嚴(yán)重的環(huán)境問題和技術(shù)價格的降低導(dǎo)致分布式能源(DERs)被越來越多地采用，包括分布式發(fā)電(如屋頂太陽能和熱電聯(lián)產(chǎn))、電動汽車及能量存儲。分布式能源在美國發(fā)電量的比重非常小，但在未來十年中，其安裝規(guī)模和速度將有所增加(2014年EPRI)，特別是在政策和可持續(xù)性配額制鼓勵的地區(qū)。
補(bǔ)貼、退稅、稅收優(yōu)惠和融資激勵機(jī)制也促進(jìn)了分布式能源的利用。降低成本和地方獎勵政策使光伏(PV)太陽能電池板在2013年增加了41%，到2013年底達(dá)到了12100MW的裝機(jī)容量(SEIA2014年)。在2013年，非公用事業(yè)(基于客戶)太陽能電池板裝機(jī)容量為1904MW(2014年SEIA)，零售電源的系統(tǒng)成本對一些消費者很有競爭力(EPRI2014年)。
分布式能源通過更快、更好地控制電網(wǎng)運(yùn)行，使多變的、間歇發(fā)電資源整合到一起，同時保持了較高的可靠性。未來電網(wǎng)在新的市場成員和具有分布式能源的第三方電力生產(chǎn)商之間呈現(xiàn)出復(fù)雜的關(guān)系，這需要實時優(yōu)化管理。
分布式能源技術(shù)正在以不同的速度被各個區(qū)域接受。普及率高的州如加利福尼亞州、亞利桑那州、新澤西州和夏威夷(EPRI2014年)都在一線積極應(yīng)對挑戰(zhàn)，對不同資源進(jìn)行有效整合。例如，在亞利桑那州，凈計量電價法律通過為太陽能業(yè)主提供支持帶動了屋頂太陽能的發(fā)展，但造成的后果是公共事業(yè)的稅收減少。由于屋頂太陽能用戶越來越多，亞利桑那公共服務(wù)公司(配電公共事業(yè)機(jī)構(gòu))稱，非太陽能用戶現(xiàn)在不得不承受較高的用電成本來維持電網(wǎng)——每個太陽能系統(tǒng)安裝費用多達(dá)1000美元，因為這些費用都計入到度(kWh)中。為了緩解這種交叉補(bǔ)貼的問題，亞利桑那公司委員會在2013年11月規(guī)定，新客戶在簽署太陽能安裝合同時，除了使用的電功以外，每月還需繳納0.70美元/千瓦的固定費用(太陽能系統(tǒng)的額定功率為kW或MW)(ACC案卷2013)。
此外，越來越多的可提供可變功率的可再生能源并入電網(wǎng)，像屋頂太陽能，可能需要儲能系統(tǒng)來有效地平衡發(fā)電和需求量的快速變化。例如，2013年10月，加州公共事業(yè)委員會(CPUC)為三個投資者擁有的電站設(shè)立的目標(biāo)是在2014年前達(dá)到1325MW的儲能目標(biāo)。CPUC目標(biāo)是優(yōu)化電網(wǎng)(包括峰值還原和升級推遲)、整合可再生能源、減少溫室氣體排放，以滿足加州的目標(biāo)(CPUC2013年)。
針對分布式能源的整合，客戶和新的第三方供應(yīng)商參與電力生產(chǎn)和管理，期望從配電系統(tǒng)開始變換運(yùn)營方式。由于用電客戶和第三方商家更多地參與發(fā)電和智能管理，電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展、商業(yè)模式和管理法規(guī)的演變將需要協(xié)調(diào)(GTM Research2013年)。
4.3 巨大的變化需要新的商業(yè)模式、先進(jìn)的系統(tǒng)設(shè)計和長遠(yuǎn)的規(guī)劃
展望未來，商業(yè)模式必須考慮市場新成員從消費者變成生產(chǎn)者。此外，配電所扮演的角色也在不斷變化：從供應(yīng)商到分布式發(fā)電和能源資源的高度協(xié)調(diào)者。傳統(tǒng)公共事業(yè)的商業(yè)模式可能會受到收益減少、成本增加、低盈利潛力的威脅(EEI2013)。監(jiān)管機(jī)構(gòu)可能需要考慮新的費率結(jié)構(gòu)(例如，針對能源消費情況對所有客戶和傳統(tǒng)的容量率采用混合費率)，確定如何才能最好地回收智能電網(wǎng)的實施成本，同時在用戶和第三方商家中公平分配電網(wǎng)管理和維護(hù)的費用。
為有效地整合數(shù)以千計的新設(shè)備和市場參與者，整個電網(wǎng)電力公司需要具有復(fù)雜的通信和IT技術(shù)的先進(jìn)控制系統(tǒng)，使供給和需求達(dá)到穩(wěn)定、可靠和最佳平衡的狀態(tài)。有效地整合這些資源，需要更復(fù)雜的智能電網(wǎng)，它可以在高度分布式能源和負(fù)荷之間隨時管理電流，同時保持高標(biāo)準(zhǔn)的可靠性和恢復(fù)力。可能需要一個能源框架——其中公用事業(yè)、消費者和其他市場參與者可以找出最好的技術(shù)、配置和系統(tǒng)設(shè)計，優(yōu)化功率流和地區(qū)市場的金融交易，同時系統(tǒng)保持更高的穩(wěn)定性和效率(GWAC2013)。
長期的投資策略，可以考慮優(yōu)化技術(shù)和資產(chǎn)部署，從而協(xié)調(diào)可靠性、效率、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保目標(biāo)的利益競爭。長期投資策略可以更好地調(diào)整公用事業(yè)、監(jiān)管部門、消費者、供應(yīng)商、以及州/地方政府的期望，減少不確定性。新的國家戰(zhàn)略可能出現(xiàn)長期規(guī)劃，考慮對智能電網(wǎng)綜合部署和現(xiàn)代化電網(wǎng)業(yè)績的預(yù)期。例如，馬薩諸塞州公共事業(yè)部門(DPU)已經(jīng)提出，每個配電公司開發(fā)并提交給DPU一個電網(wǎng)現(xiàn)代化的10年戰(zhàn)略計劃：(1)減少停電影響;(2)優(yōu)化需求量;(3)整合分散的資源;(4)提高員工素質(zhì)和資產(chǎn)管理(馬薩諸塞州，2013年)。要實現(xiàn)這些目標(biāo)，需要一個協(xié)調(diào)戰(zhàn)略來平衡對最佳電網(wǎng)設(shè)計的競爭。
結(jié) 論
這份報告的目的是顯示電力系統(tǒng)進(jìn)入了一段潛在的變革。智能電網(wǎng)技術(shù)以不同的速度在美國全國范圍內(nèi)的部署，這很大程度上依賴于公用事業(yè)機(jī)構(gòu)、州和各級地方政府。美國復(fù)蘇與再投資法案基金為部署提供了有力的激勵，現(xiàn)在可以很容易看到其可靠性、效率、以及消費者融入度都有了提高。產(chǎn)業(yè)界已與研究人員和標(biāo)準(zhǔn)化組織合作，推動網(wǎng)絡(luò)安全實踐和應(yīng)對互操作性挑戰(zhàn)。現(xiàn)在新部署的智能電網(wǎng)技術(shù)提供信息流，推進(jìn)公用事業(yè)運(yùn)營和業(yè)務(wù)流程，同時吸引住宅、商業(yè)和工業(yè)用戶參與用電管理，甚至生產(chǎn)的過程中。
隨著可并入電網(wǎng)的可再生能源和分布式能源量的增加，顛覆性的挑戰(zhàn)即將來臨——這需要一個日益智能化的高級電網(wǎng)。然而，公用事業(yè)機(jī)構(gòu)在部署新的信息管理和控制系統(tǒng)時，互操作性和系統(tǒng)集成的挑戰(zhàn)將會持續(xù)。技術(shù)成本和收益仍待確定，這將繼續(xù)限制部署的決定。這份報告通過概述這些挑戰(zhàn)，可以幫助利益相關(guān)方做出決策。其中許多是長久性的挑戰(zhàn)，我們將在2016年的智能電網(wǎng)系統(tǒng)報告再次提出。短期內(nèi)，促進(jìn)未來電網(wǎng)現(xiàn)代化將需要決策者考慮技術(shù)選擇、成本回收機(jī)制和投資規(guī)劃周期，以確保達(dá)到清潔、經(jīng)濟(jì)、可靠、安全的電力輸送目標(biāo)。(全文完)
編譯：工業(yè)和信息化部國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作中心 宋曉明
