大規(guī)模個人「發(fā)電賣電」是否會對電網(wǎng)造成損害

看到這個題目，大家肯定第一反應(yīng)是：“當然呀，肯定會造成損害呀。”但是個人發(fā)電會造成哪些方面的損害?應(yīng)如何避免電網(wǎng)和用戶進入到“來呀，互相傷害呀”的局面呢?

先拋出筆者的觀點：大規(guī)模個人發(fā)電賣電對電網(wǎng)的設(shè)施提出了更高要求，并會倒逼電網(wǎng)進行自我革新，而政府監(jiān)管部門也應(yīng)修改規(guī)章制度以幫助電網(wǎng)渡過難關(guān)。

為什么?

1. 技術(shù)層面

首先我們來看一下有哪幾種常見的居民側(cè)發(fā)電裝置(可以稱為Distributed Energy Resources)。如下所示：

1)光伏太陽能板選配蓄電池

這應(yīng)該是目前來說最常見的自發(fā)電設(shè)備啦。

2)微型風力發(fā)電設(shè)備

由于國內(nèi)的城市空間限制，這種設(shè)備較為少見，且造價較高。在英國則更為常見一些。根據(jù)英國研究機構(gòu)Energy Trust Saving 的評估，1kW的屋頂風力發(fā)電裝置售價在3,000鎊以內(nèi)，而單桿支撐的6kW風力發(fā)電機的售價則在21,000鎊到30,000鎊[1]。

3) 微型燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)機組(micro CHP)

這也是在英國有所應(yīng)用并享有政府補貼(feed-in-tariff)的一種自發(fā)電裝置。一套24kW熱輸出伴隨1kW電輸出的micro CHP裝置售價大約為8500鎊。

當然自賣電還有其他模式，例如電動汽車把蓄電池中的電能賣回電網(wǎng)，也就是V2G。但此技術(shù)現(xiàn)階段經(jīng)濟成本過高，就先不做討論了。

那么居民“大規(guī)模”發(fā)電賣電會給電網(wǎng)帶來哪些技術(shù)問題呢?

1) “鴨子”曲線

首先大范圍的光伏接入，會造成“鴨子”曲線，對電力系統(tǒng)的機組上網(wǎng)速度提出了更高的要求。

2) 大量在服役的電網(wǎng)設(shè)備“藥丸”：主要涉及傳輸線，變壓器，電流過載保護和電能質(zhì)量保護(電壓，頻率，諧波，三相不平衡等問題)

這主要是因為傳統(tǒng)電網(wǎng)在建造的時候(比如上世紀60-70年代)，分布式發(fā)電還未被廣泛應(yīng)用。出于經(jīng)濟性考慮，很多繼電保護設(shè)備都是以單向電力供給進行設(shè)計和配置的，而且英國的傳統(tǒng)低壓電網(wǎng)是根據(jù)每戶2kVA的after diversity負載所對應(yīng)的熱功率(thermal rating)和降壓值(voltage )來設(shè)計的 [2]。居民端接入發(fā)電設(shè)備后，上述所涉及的電網(wǎng)設(shè)備很可能需要被更新。

3) 用戶電力需求數(shù)據(jù)的扭曲

由于智能電表的普及，電網(wǎng)公司將能獲取高時間分辨率的用戶電力需求數(shù)據(jù)，以幫助電網(wǎng)分析得出更好的發(fā)電機組調(diào)度指令。但是，由于智能電表只能進行凈值測量，大范圍分布式發(fā)電的接入就會扭曲這些數(shù)據(jù)。所以如何通過分析氣象信息較準確地估算出分布式發(fā)電的發(fā)電量對電網(wǎng)調(diào)度就顯得尤為重要。

由上述幾點可以引出，在以“可靠性”為第一要務(wù)的電網(wǎng)運行大背景下，大規(guī)模個人分布式發(fā)電對于電網(wǎng)的沖擊會非常大，并為電網(wǎng)的機組上網(wǎng)調(diào)度帶來極大的困難。所以電網(wǎng)很可能被迫限制分布式發(fā)電的并網(wǎng)規(guī)模，以保證電網(wǎng)的安全運行。

2. 經(jīng)濟層面

1) 電網(wǎng)的利潤來源

電網(wǎng)的利潤是怎么來的?當然是靠賣電來的(“我們不生產(chǎn)電，我們只做大自然的搬運工” _(┐「ε:)_)。為什么李超人在英國投了那么多基建資產(chǎn)，就是因為它們能產(chǎn)生穩(wěn)定的回報現(xiàn)金流。在我co-authored一篇期刊[3]中，大致描述了英國電價的基本構(gòu)成，有興趣的可以去我的學術(shù)主頁里讀一讀。其中輸配網(wǎng)運營者會根據(jù)政府核算的運營成本和分攤利潤收取“過路費”。那么如果大家自發(fā)電，不走你的“路”呢?電網(wǎng)的利潤自然就下降了。在這里還要指出一點就是，調(diào)度也是有利潤的，而自發(fā)電對電網(wǎng)帶來的不確定性或許能為調(diào)度增加些許利潤。

2) 電力市場交易從中心化轉(zhuǎn)向本地化

傳統(tǒng)的電力市場交易機制是兩方游戲，也就是發(fā)電公司和售電公司(國網(wǎng))之間的議價。但是如果有大范圍的居民自發(fā)電，其本身愿意交易的電量就有一定不確定性，而且居民可根據(jù)市場價格選擇輸出電力或是存入蓄電池備用，這更給市場帶來了一定的不穩(wěn)定性。所以電力交易的市場規(guī)則很有可能需要重新定義，由中心化慢慢轉(zhuǎn)向區(qū)域化本地化，以實現(xiàn)快速的信息共享和市場清算[4]。最近看到有學者提出使用比特幣的區(qū)塊鏈技術(shù)進行區(qū)域電力交易，貌似是個很新穎的點子。

3. 規(guī)章層面

上文提到，由于輸配網(wǎng)的天然壟斷優(yōu)勢，輸配電價是需要專門的政府機構(gòu)核算定價的。拿英國來說，ofgem(英國電力市場監(jiān)管部門)會首先根據(jù)電網(wǎng)公司資產(chǎn)表和用戶數(shù)量等數(shù)據(jù)對各個配電網(wǎng)公司的總盈利做出一個限制，然后在細分輸配電價定價等問題。但是在未來審定輸配電價時，政府監(jiān)管部門可能需要解決以下三個問題：

1) 投資回報評估年限可能需要更改

傳統(tǒng)電網(wǎng)資產(chǎn)的設(shè)計使用年限可能是三十年甚至更長。然而由于新型發(fā)電技術(shù)的介入，電網(wǎng)資產(chǎn)更新?lián)Q代的時間可能會縮短。這也就要求政府需要幫助電網(wǎng)公司分攤風險，在遇到類似情況時能給出合理的補償。

2) 電力質(zhì)量規(guī)章的設(shè)定

ofgem每年都會對所有的配電網(wǎng)公司的服務(wù)質(zhì)量做一次審核，并據(jù)此進行獎懲。服務(wù)質(zhì)量評估包括是否出現(xiàn)過電網(wǎng)電壓長時間低于ofgem規(guī)定值，電力供應(yīng)中斷次數(shù)等問題。但是新型發(fā)電設(shè)備接入后電網(wǎng)穩(wěn)定性可能會變差，而這也不應(yīng)完全“怪罪”于電網(wǎng)公司。所以監(jiān)管機構(gòu)是否應(yīng)適當放松要求，主動幫助電網(wǎng)“擁抱變化”?

3) 可再生能源附加稅

目前國內(nèi)電費中是包含了可再生能源附加費(目前是0.03/kWh)以用于支付可再生能源補貼，但是補貼的專項資金缺口年底將達到600億。未來是否可從自發(fā)電收益中“剪羊毛”或探索可再生能源補貼資金的其他來源是亟待監(jiān)管部門思考的一個問題。當然我個人觀點還是....羊毛出在羊身上...

看完上文，肯定有人要說了，國網(wǎng)壟斷著呢，民用電占比又不大，更別談什么大規(guī)模發(fā)電。但我想說：

現(xiàn)階段國家給出的電改方案還是讓我這個身處電改標桿國家的博士僧有點讓人期待的。隨著進一步的去產(chǎn)能，我相信第三產(chǎn)業(yè)和居民用電量會有進一步增長，以及大規(guī)模居民發(fā)電時代遲早會到來。

綜上所述，隨著分布式發(fā)電設(shè)備成本的不斷降低，以及更多社會資本的涌入，誰還敢說未來的電力系統(tǒng)運營是國網(wǎng)/南網(wǎng)的獨角戲呢?