中国微电网的价值机遇

里夫金在《第三次工业革命》 中提出“能源互联网”的概念：电力输送网络将变成智能型能源网络，使数以百万计的自助生产能源的人们能够通过网络的方式分享彼此的剩余能源。根据我们的研究，未来的能源互联网仿佛一个生命体：特高压输电网是主动脉，智能化大电网是血管，微电网则是不可或缺的毛细末梢，使电网能够大量消纳可再生分布式能源，从而促进绿色能源的高效利用。中国的微电网应以能源互联网的发展为导向，以“坚强智能电网”的建设为依托，鼓励用户参与和综合利用能源为手段，实现能源供应的高效率、多元化目标。微电网为何成为明星从海外经验看，2003年美国和加拿大都曾发生大规模的停电事故，高达300亿美元的经济损失引发了人们对大电网安全性的深刻反思。同时，以欧盟为代表的地区出于环保考虑，分布式风能、光伏发电系统越来越多，但这类可再生能源的发电输出难以准确预测，反而对电网的可靠运行产生威胁。电力用户的基本需求，依然是希望享受更高的供电质量和可靠性，且与绿色低碳的清洁能源二者得兼。为应对这些挑战，微电网作为一种解决方案应运而生。相对传统大电网，微电网是一组分布式微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元，具备安全、可靠、高效、经济等特点，因而作为最佳的实用型解决方案受到各国关注。2012到2016年间，全球微电网市场投资年复合增长率将达到25.7%。电力用户的开支约半数来自制冷与加热。微电网的一个突出优势是可以充分利用可再生能源以及能源的梯级利用技术进行冷热电一体化生产、计划和调度，帮助用户选择更经济的电源。例如GE公司与综合能源公司PowerStream合作的微电网试点项目，利用微电网提供电能的同时，还能进行照明、空调系统运转、制冷和电动汽车充电。此外，它还可以自行在微电网和大电网之间切换，自动选择更加省钱的电源。中国需要怎样的微电网世界各国的能源发展动因不同，对微电网的研究侧重点各异。在中国，发展微电网的最大动力是充分利用可再生能源满足未来能源多元需求，最大化接纳分布式电源，提高能效。中国已经启动的100座新能源示范城市申报将促进微电网快速发展。我们也希望通过长期跟踪和研究国内外微电网的发展，对中国建设微电网的路线图提出建议。首先，由于城镇化、智能城市的建设使多样化、低成本、灵活可靠的用能需求以更快的速度增长，中国微电网应在城镇、园区中优先发展。其次，微电网建设应能协助用能需求大的企业通过大量可再生能源的综合利用降低用能成本，同时满足国家越来越严格的环境监管和大气治理政策。最后，微电网解决方案一定要体现经济性，使其在可接受成本内获得大范围应用。具体而言，中国重点发展的微电网应能实现三大效益：第一，与电网紧密互联，实现电网与用户双赢。微电网可以充分利用电网的分时电价、可再生能源的“免费”优势、多种能源储存技术，发挥其优化调度功能，最大限度地降低用户的能源消耗总成本。接入微电网后，智能电网就能真正为用户提供电力安全双保险。电网故障后，微电网能实现孤岛运行模式，避免给用户带来损失。而电网用电需求激增时，微电网也可发挥调节作用，为电网送电。最后，微电网自带的发电设备能够提供电网所需的调频、调峰、电压支持能力，从而降低了电网的运行成本。第二，满足综合供能需求，实现绿色成长。大企业、园区不仅需要降低用电成本、实现不间断供电，还希望用新技术满足供电的其它可靠性指标，解决综合能源需求，同时保证减排。微电网解决方案应面对这些企业需求，提升园区基础设施的硬实力，从而增加招商引资的吸引力，有利于地方经济与环境的和谐发展。第三，保障电网安全运行的同时，提升可再生能源利用率。由于电网消纳问题，中国一直存在大量弃风现象，而微电网作为可控的电源/负荷系统，可就地消纳分布式的可再生能源发电。大电网将接入可观、可控的微电网，而不是成千上万难以直接调控的分布电源。此外，微电网能通过规划调度和内部多样化的能源组件实现可再生能源优化配置，既可实现用户在不同时间段内对冷热电的不同需求，也能保证能源综合利用的成本最小化和能源利用效率的最大化。谁来引领创新应对挑战实际上，社会、电网、用户对能源以及微电网发展的需求并不完全相同甚至相反：用户的最根本需求是综合能源消费支出的最小化；电网公司的需求是希望微电网对电网本身的规划、运行给予最大支持，并对电网安全、经济利益的影响最小化；全社会的诉求，则是能效和环保。电力难以储存，供需平衡依靠实时完成。因此，建设能够平衡多方诉求的微电网，最主要的挑战是微电网的规划、日前计划和实时运行。在微电网发展中，中国电网企业应扮演引领者角色，它们从专业的规划设计、建设和运营人才到微电网核心技术的研发都具有先天优势。电网企业可从微电网规划、建设、运营一体化服务方面挖掘和获取高端价值。尤其是微电网规划设计，这一阶段既是微电网成功建设运营的关键，也是少有其他竞争对手的市场。在建设运营阶段，为实现微电网价值最大化，商业模式可以非常多样：电网公司可自己出资经营，也可与其他优势企业合资共同经营，或电网公司以专业服务的形式进行投资并参与运营。如果电网企业面对客户需求改变自身的保守形象，还将更进一步通过灵活利用微电网系统，成为能源管理服务专家。（周勤为埃森哲技术研究院智能电网部主任；王靖为埃森哲资源事业部董事总经理；童华为埃森哲亚太区公用事业研究部经理）