電網(wǎng)如何應(yīng)對(duì)新能源大潮

在改善環(huán)境和能源轉(zhuǎn)型的大背景下，中國正在試圖對(duì)能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行一次大調(diào)整，以光伏和風(fēng)電為代表的新能源被寄予厚望。不過，這也意味著現(xiàn)有的電網(wǎng)發(fā)展模式和管理將會(huì)發(fā)生顯著變化。

“新能源及分布式電源的發(fā)展，給電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)帶來一定影響，改變了電網(wǎng)服務(wù)電源接入的管理模式?！眹译娋W(wǎng)公司（下稱國網(wǎng)）發(fā)展策劃部副主任張正陵受訪時(shí)表示。長(zhǎng)久以來，電網(wǎng)因?yàn)樾履茉床⒕W(wǎng)問題飽受詬病，不過這種情況正在發(fā)生變化。

新能源在國內(nèi)主要的發(fā)展方式有二：一是大型風(fēng)光地面電站接入110千伏及以上輸電網(wǎng)；二是分布式電源直接接入35千伏及以下配電網(wǎng)。新能源具有間歇性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，它與傳統(tǒng)電源在出力方式和管理形式上有很大差別。無論輸電網(wǎng)還是配電網(wǎng)，接入新能源均意味著對(duì)電網(wǎng)傳統(tǒng)管理方式的顛覆和改造。

一些歐洲國家是這方面的先行者，它們的新能源裝機(jī)規(guī)模已在整個(gè)電網(wǎng)中占據(jù)相當(dāng)大的比重。如何揚(yáng)長(zhǎng)避短，尋求新能源在環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益之間的平衡，不光是中國的難題，也是一個(gè)全球性的課題。

新能源大潮

進(jìn)入盛夏后，國家能源局連續(xù)出臺(tái)光伏和風(fēng)電新政，以刺激新能源行業(yè)保持現(xiàn)有發(fā)展速度。

6月19日，海上風(fēng)電標(biāo)桿電價(jià)發(fā)布，規(guī)定2017年以前投運(yùn)的潮間帶和近海項(xiàng)目上網(wǎng)電價(jià)分別為每千瓦時(shí)0.75元和0.85元。業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，此價(jià)將保障海上風(fēng)電項(xiàng)目的內(nèi)部收益率（IRR）達(dá)到12%以上，對(duì)投資者具有吸引力。

同日，國家能源局還召開了與分布式光伏相關(guān)的研討會(huì)，再次重申今年分布式光伏千萬千瓦的裝機(jī)目標(biāo)。業(yè)界提議，為保證此目標(biāo)完成，分布式定義可以擴(kuò)大，除屋頂項(xiàng)目，農(nóng)業(yè)大棚和漁光互補(bǔ)項(xiàng)目也可列入分布式范圍，并且執(zhí)行當(dāng)?shù)氐孛骐娬旧暇W(wǎng)電價(jià)。

此前，風(fēng)光等可再生能源在中國已迅猛發(fā)展十年，引發(fā)了包括規(guī)劃和并網(wǎng)在內(nèi)的一系列問題。最為突出的問題，是“三北”地區(qū)大型風(fēng)電和光伏電站存在較為嚴(yán)重的限電。

之所以如此，有多重原因。其一，新能源發(fā)展規(guī)模和速度遠(yuǎn)超規(guī)劃，電網(wǎng)建設(shè)無法跟上；其二是大型新能源電站多位于“三北”地區(qū)，當(dāng)?shù)叵{能力有限，也缺乏足夠的外送通道；另外，新能源本身具有間歇性和隨機(jī)性，需要其他電源配合調(diào)峰，而“三北”地區(qū)靈活調(diào)節(jié)電源缺乏。

張正陵坦言，過去十年新能源以超預(yù)期的速度發(fā)展，但無論是政府部門，還是相關(guān)產(chǎn)業(yè)公司、電網(wǎng)企業(yè)，一開始都沒做好充足準(zhǔn)備。

尤其是分布式電源，面臨的問題可能更大。此前，地市一級(jí)的電網(wǎng)公司很少處理與電源相關(guān)的問題。拿分布式光伏而言，按照一般流程，計(jì)劃建設(shè)該種電源的企業(yè)，首先要向省一級(jí)電網(wǎng)公司遞交申請(qǐng)，同時(shí)提供發(fā)改委出具的“路條”，在獲得發(fā)改委核準(zhǔn)后才能開工建設(shè)項(xiàng)目?？⒐ぶ?，才能并網(wǎng)發(fā)電。

但分布式光伏的業(yè)主多是個(gè)人或小型企業(yè)，上述手續(xù)對(duì)他們而言，太過繁瑣，難以完成。另外，自發(fā)自用的分布式光伏在嚴(yán)格意義上屬于自備電廠，按照國家有關(guān)規(guī)定，需征收系統(tǒng)備用費(fèi)，而且需要接受電網(wǎng)的日常調(diào)度，需向電網(wǎng)調(diào)度中心實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)。

這些繁雜的手續(xù)和運(yùn)行管理方式，已對(duì)分布式電源的發(fā)展起到了阻礙作用。無論此前電網(wǎng)的管理模式，還是國家電力行業(yè)的法律法規(guī)，都與新能源及分布式電源發(fā)展格格不入。

國網(wǎng)的應(yīng)對(duì)

但是，電網(wǎng)企業(yè)對(duì)新能源和分布式的歷史態(tài)度，自有其合理邏輯。

應(yīng)對(duì)新能源的大規(guī)模接入，是每個(gè)國家的電網(wǎng)企業(yè)都必須面臨的難題。大型地面新能源電站和分布式電站都給電網(wǎng)帶來一定的沖擊，國網(wǎng)為此制定了兩套方案。

大型新能源地面電站直接接入主干輸電網(wǎng)，如果管理不當(dāng)，可能影響輸電網(wǎng)的傳輸效率和安全，但為保證安全而超規(guī)模限電，又涉嫌違反《可再生能源法》。國網(wǎng)已建立風(fēng)功率和光功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，在收集風(fēng)光電站所在地歷史數(shù)據(jù)的前提下，對(duì)風(fēng)電和光伏電站的發(fā)電時(shí)間和功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，在此基礎(chǔ)上做好調(diào)峰安排。

“三北”地區(qū)的新能源頻遭限電，另一個(gè)重要原因是當(dāng)?shù)叵{能力有限，國網(wǎng)規(guī)劃了多條送電通道，已經(jīng)投入使用的“哈密-鄭州”特高壓直流工程，緩解了困擾新疆甘肅風(fēng)電基地多年的外送問題。

今年5月中旬，國家能源局表態(tài)，要求加快推進(jìn)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃12條重點(diǎn)輸電通道建設(shè)，并于2017年前全部投產(chǎn)，其中包括國網(wǎng)“四交四直”特高壓線路。其最重要的目的，正是要將“三北”地區(qū)的清潔能源轉(zhuǎn)送至霧霾嚴(yán)重、負(fù)荷居高不下的東部沿海地區(qū)。

在配電網(wǎng)方面，分布式電源的發(fā)展對(duì)其建設(shè)和管理影響更為深刻。此前，中國配電網(wǎng)的功能基本在于對(duì)接用戶，但分布式電源的產(chǎn)生，使得配電網(wǎng)中出現(xiàn)了向電網(wǎng)送電的電源。

“從無源到有源，是配電網(wǎng)形態(tài)重大改變。”國網(wǎng)發(fā)展策劃部二處處長(zhǎng)黃震在受訪時(shí)表示。2012年10月，國網(wǎng)發(fā)布了“分布式光伏并網(wǎng)服務(wù)意見”，不再把分布式電源當(dāng)做常規(guī)電源來對(duì)待，對(duì)分布式光伏在并網(wǎng)安裝和受理方面的流程進(jìn)行了大量簡(jiǎn)化。

與之相對(duì)應(yīng)的，是配電網(wǎng)從規(guī)劃建設(shè)到服務(wù)管理的全方位改造。張正陵表示，國網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)所有地市級(jí)員工進(jìn)行了培訓(xùn)，使他們掌握此方面的專業(yè)知識(shí)，以便更好地服務(wù)分布式光伏接入工作。分布式光伏的業(yè)主不用再去省級(jí)電網(wǎng)公司遞交接入申請(qǐng)，只在能源主管部門備案之后，他們可直接前往所在地電網(wǎng)企業(yè)的營(yíng)業(yè)所，申請(qǐng)對(duì)分布式光伏進(jìn)行并網(wǎng)。此前，地市級(jí)及以下電網(wǎng)員工，無人從事過與電源相關(guān)的業(yè)務(wù)。

對(duì)分布式電源接入配電網(wǎng)，國網(wǎng)在施工工藝和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上辟出專門章節(jié)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的編制和設(shè)計(jì)。通過對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化和智能電網(wǎng)的投入，國網(wǎng)希望通過實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式電源“可視、可測(cè)、可控”，以便更好地服務(wù)分布式電源接入。

“我們正在試圖建立一個(gè)配電網(wǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)，用以對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)度?！秉S震還透露，國網(wǎng)未來還將建立一種智能綠色互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)，通過智能電表采集用電數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)與分布式電源、用戶的友好互動(dòng)。

此外，儲(chǔ)能等前沿技術(shù)亦在國網(wǎng)的研究范圍之內(nèi)。這也是業(yè)界多年的期盼，如果儲(chǔ)能技術(shù)能夠得到突破，新能源消納問題將迎刃而解。

但中國分布式電源目前的裝機(jī)容量，還不足以讓國網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)的主體結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式做出大的戰(zhàn)略調(diào)整。分布式電源在國網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的并網(wǎng)總量?jī)H為282.8萬千瓦，雖然能源主管部門有一個(gè)宏偉的發(fā)展計(jì)劃，但是受制于屋頂資源的獲取、融資等客觀條件，今年截至目前，分布式光伏僅增加了50萬千瓦左右。

但隨著未來分布式電源、電動(dòng)汽車的普及和發(fā)展，分布式電源無疑將對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生越來越大的影響。黃震認(rèn)為，頂層設(shè)計(jì)一定要先做好?！昂侠泶_定分布式電源的接入比例”，“按照經(jīng)濟(jì)適用、差異化的原則推進(jìn)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)”等等重要問題，不妨趁現(xiàn)在分布式電源比例尚低，抓緊時(shí)間做好研究。

德國智能電網(wǎng)樣本

在可再生能源和分布式能源方面，中國并非先行者。但后來者也有優(yōu)勢(shì)，可以直接借鑒先行者的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

德國正是這樣一面鏡子，其計(jì)劃在2030年可再生能源占電力供給的比例達(dá)到50%。在早前大規(guī)模補(bǔ)貼風(fēng)電、光伏的基礎(chǔ)上，德國力推智能電網(wǎng)政策，一方面旨在消化新能源，從而優(yōu)化發(fā)電、配電和用電，而非通過增加配電網(wǎng)的方式解決問題；另一方面，德國希望創(chuàng)造更為自由化的電力交易市場(chǎng)，從而提高整體電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)效率和節(jié)約能耗。

早在2008年，德國庫克斯海文（Cuxhaven）就已有50%的電力源自可再生能源。這個(gè)北海海岸的小鎮(zhèn)，同樣面臨風(fēng)電上網(wǎng)的頻率問題。早前他們的做法是增強(qiáng)配電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施。然而，從2008年開始，變化緩緩發(fā)生。

那一年，負(fù)責(zé)當(dāng)?shù)仉娏?、天然氣、電信等公共事業(yè)的EWE公司，與佛勞恩霍夫研究所（Fraunhofer）的能源聯(lián)盟，以及IT服務(wù)提供商BTC等機(jī)構(gòu)，共同組成了一個(gè)名叫eTelligence的科學(xué)與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，開始嘗試對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行改造。

他們一方面開發(fā)儲(chǔ)存電力的冷庫系統(tǒng)，一方面募集了1000戶自愿參與的家庭。在這個(gè)區(qū)域的住戶、社區(qū)泳池、污水處理中心、熱電聯(lián)產(chǎn)及傳統(tǒng)供電方之間，建成了一個(gè)電力通訊網(wǎng)絡(luò)，對(duì)電壓和有功、無功電流實(shí)行在線測(cè)量。在每周五個(gè)工作日的10點(diǎn)到11點(diǎn)，通過競(jìng)價(jià)進(jìn)行電力交易。

通過對(duì)過去幾年的小規(guī)模測(cè)試，該聯(lián)盟發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)中的用戶在電價(jià)峰值期間，每天用電量減少12%，而系統(tǒng)優(yōu)化又使得虛擬電網(wǎng)中的儲(chǔ)電系統(tǒng)，帶來6%-8%的電力供給成本降低。

“從中，我們學(xué)會(huì)如何把電壓波動(dòng)和不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)給穩(wěn)定下來；如何基于可再生能源的供應(yīng)，對(duì)電力生產(chǎn)進(jìn)行一個(gè)預(yù)期；如何把不同層面的網(wǎng)絡(luò)整合到一起，變成一個(gè)全面的網(wǎng)絡(luò)?！盓WE公司的總經(jīng)理高級(jí)顧問默克爾先生（Marcus Merkel）告訴《財(cái)經(jīng)》記者。

像庫克斯海文這樣的小鎮(zhèn)，在德國還有很多。其中有六個(gè)，享受了德國經(jīng)濟(jì)與能源部、環(huán)境部所共同投入的6000萬歐元研發(fā)補(bǔ)貼。同時(shí)，企業(yè)層面則再配資8000萬歐元，共同進(jìn)行技術(shù)升級(jí)和市場(chǎng)開發(fā)。

2008年，德國政府的專家組基于方案的市場(chǎng)自由化程度、中小企業(yè)參與度、研究院所參與度等標(biāo)準(zhǔn)，共選出了六個(gè)科學(xué)與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟作為智能電網(wǎng)eEnergy項(xiàng)目示范區(qū)。六個(gè)項(xiàng)目的技術(shù)設(shè)計(jì)中，在負(fù)荷靈活性、電力測(cè)量、ICT基礎(chǔ)建設(shè)等方面，各有不同的權(quán)重。西門子、IBM、ABB這樣的電子及設(shè)備工業(yè)巨頭，亦有各自參與的聯(lián)盟。

盡管德國對(duì)可再生能源的推動(dòng)動(dòng)身很早，但其對(duì)智能電網(wǎng)的推廣，卻顯得迫在眉睫。

“到明年，德國可再生能源比例就能占到整個(gè)電力供應(yīng)系統(tǒng)的30%，其對(duì)控制系統(tǒng)的需求十分迫切，從而解決電壓不穩(wěn)的問題。”德國環(huán)境管理協(xié)會(huì)顧問公司eEnergy項(xiàng)目負(fù)責(zé)人卡格（Ludwig Karg）告訴《財(cái)經(jīng)》記者，“再考慮到接下來電動(dòng)汽車的大規(guī)模上網(wǎng)，也會(huì)對(duì)電網(wǎng)的峰值負(fù)荷造成巨大負(fù)擔(dān)，所以智能電網(wǎng)勢(shì)在必行?！?/p>

默克爾政府在2008年出臺(tái)的這項(xiàng)智能電網(wǎng)政策，與早前對(duì)光伏和風(fēng)電產(chǎn)業(yè)所實(shí)行的補(bǔ)貼政策大為不同，它更加偏重于交易系統(tǒng)的市場(chǎng)建設(shè)。

“市場(chǎng)是發(fā)展智能電網(wǎng)的先決條件。如果只有技術(shù)，那也談不上智能電網(wǎng)，因?yàn)楸仨氂幸粋€(gè)市場(chǎng)機(jī)制和價(jià)格信號(hào)，才能讓技術(shù)帶來智能，否則，就會(huì)像一個(gè)電腦只有硬件卻沒有軟件。”德國國際合作機(jī)構(gòu)駐華副首席代表、能源領(lǐng)域負(fù)責(zé)人穆斯文博士（Dr.Sven-Uwe Mueller）稱。對(duì)德國而言，智能電網(wǎng)并非單純是一個(gè)電力通訊系統(tǒng)的技術(shù)虛名，也非一個(gè)簡(jiǎn)單地把可再生能源以分布式并入電網(wǎng)系統(tǒng)的客觀存在。其本質(zhì)，是基于信息交互系統(tǒng)的電力交易市場(chǎng)。

標(biāo)準(zhǔn)化的“工業(yè)以太網(wǎng)”，是智能電網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)；但價(jià)格則是連接網(wǎng)絡(luò)上發(fā)電、儲(chǔ)電、電網(wǎng)和用戶各方的傳導(dǎo)機(jī)制。其核心在于，用市場(chǎng)化的電力交易來達(dá)到資源最優(yōu)分配，而技術(shù)只是實(shí)現(xiàn)手段——這與德國從上世紀(jì)90年代開始推動(dòng)的電力自由化改革進(jìn)程一脈相承。

目前，德國電力、電子與信息技術(shù)委員會(huì)DKE，已經(jīng)就智能電網(wǎng)形成了一個(gè)專家組，進(jìn)行智能電網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。并且，德國政府準(zhǔn)備進(jìn)行第二輪更大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)區(qū)建設(shè)。

卡格告訴《財(cái)經(jīng)》記者，在今年底，德國政府將對(duì)主要的光電、風(fēng)電區(qū)開展“示范窗項(xiàng)目”的招標(biāo)工作，計(jì)劃每個(gè)區(qū)能夠涵蓋10萬用戶。與第一輪不同，在這次的項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，用戶可以發(fā)電者的身份參與進(jìn)來，從而進(jìn)行進(jìn)一步的市場(chǎng)開發(fā)。