我們?nèi)绾螐默F(xiàn)在走向未來？

文 | [美]盧安武

利用分布式發(fā)電和可再生能源發(fā)電資源而進(jìn)行的美國電力行業(yè)變革，將從發(fā)電技術(shù)到電網(wǎng)管理各方面引起一系列影響廣泛的變化。先行開始的一些變化，例如持續(xù)改進(jìn)風(fēng)能和太陽能發(fā)電的成本和性能，將不可避免地受到全球經(jīng)濟(jì)競爭的推動。但美國能有效、可靠地開發(fā)和整合這些資源到什么程度，將關(guān)鍵取決于這條道路上的“交通規(guī)則”，它將決定高度管制的電力系統(tǒng)如何運行。

法規(guī)和法令可以創(chuàng)建一個公平的或者高度不公平的一個競爭環(huán)境，可以大大加速或減緩發(fā)展的速度。由于許多最為重要的法規(guī)和政策是由州級政府制定，因此，要實現(xiàn)對整個美國的重大改變，需要對各州和聯(lián)邦政策進(jìn)行一定程度的合理協(xié)調(diào)，以及制定通信與電力電子技術(shù)工業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。后者可以方便實現(xiàn)低成本的“即插即用”選項和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計原則，例如，在某些地區(qū)的獨立運行能力。

在未來幾年，公共和私營部門的利益相關(guān)者需要改變美國電力部門的游戲規(guī)則，以便向新參與者開放市場，重組公用事業(yè)商業(yè)模式，協(xié)調(diào)電力市場和系統(tǒng)運營。

在所有這些領(lǐng)域，美國和國外一些正在進(jìn)行的重大改變可能會向下面要討論到的情況一樣，加快分布式發(fā)電和可再生能源發(fā)電資源開發(fā)的速度。

向新參與者開放市場

近乎四分之三的美國公用事業(yè)級太陽能設(shè)施和85%的風(fēng)力發(fā)電是由獨立的公司建設(shè)，很大程度上是因為他們已經(jīng)能夠更好地抓住大規(guī)模生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的機(jī)遇，并且發(fā)展與化石燃料競爭對手有明顯不同的可再生能源技術(shù)的核心競爭力。 這一運動的成員范圍廣闊，包括從新世紀(jì)能源旗下子公司——NextEra Energy Resources，北美最大的可再生電力供應(yīng)商，到雄心勃勃的新興公司，如Cogenra Solar，其光伏電池能同時生產(chǎn)電和熱水。 建立于華盛頓州西雅圖市的新興企業(yè)Clarian Power甚至出售一種新穎的太陽能電池系統(tǒng)，它有一個可以完全繞過常用的公網(wǎng)鏈接，可以簡單地將光伏發(fā)電系統(tǒng)引下來的電線和與之配套的SmartBox插入墻上任何的插座，其微型的逆變器可確保光伏電力利用屋內(nèi)現(xiàn)有電線向照明和家電供電。這些公司當(dāng)中有些非常具有創(chuàng)新能力。SolarCity， SunRun，Sungevity， SunPower，以及越來越多的此類競爭對手，都提供最低至0美元的屋頂光伏電池組件，減少人們對初始投資過大的顧慮。今天，用戶可以登陸這些公司網(wǎng)站或任何一家服務(wù)提供商和獨立信息提供商網(wǎng)站，來獲取他們屋頂太陽能安裝的出價。這些網(wǎng)站的數(shù)量正在不斷增加。而在某些州的用戶甚至可以得到一個價格很低或者完全免費的系統(tǒng)，就像簽訂一份免費的手機(jī)套餐。使用房屋的衛(wèi)星圖像、公共用電收費數(shù)據(jù)庫、激勵項目信息以及稅收抵免政策，公司可以在幾分鐘到幾天的時間里提供購買或租賃太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的詳細(xì)估價乃至成熟報價。在某些情況下，如果他們的屋頂不適合安裝太陽能，消費者可以參加附近的“社區(qū)太陽能”項目。這些項目和家庭自主安裝的擁有相同效益，但需要支付更多的安裝費和專業(yè)保養(yǎng)費。消費者可以這樣或那樣的方式加快向產(chǎn)消者轉(zhuǎn)變。當(dāng)企業(yè)家在所有規(guī)模上都開始把可再生能源發(fā)電與需求側(cè)投資結(jié)合起來時， 可再生能源發(fā)電的商業(yè)機(jī)會將會得到大大加強(qiáng)。

在德克薩斯州，創(chuàng)造正確的規(guī)則和激勵措施的重要性非常明顯。他們確保盈利動機(jī)與技術(shù)能力及社會愿望相匹配。1999年，孤星之州（即德克薩斯州）實施了美國首個可再生能源配額制(RPS)條例，作為調(diào)整州電力產(chǎn)業(yè)法律的一部分。該配額制規(guī)定，該州的電力供應(yīng)商到2009年必須都要安裝總量為288萬千瓦的可再生能源發(fā)電設(shè)備。法律允許發(fā)電商購買和出售綠色電力證書(RECs)，以達(dá)到最大成本效益作為推動目標(biāo)。根據(jù)區(qū)域環(huán)境保護(hù)基金會德克薩斯州辦公室的主任吉姆·馬斯頓所說，“電力公司表示，這不會成功，它將花費無數(shù)的金錢。” 然而，不僅德州電力公司在2005年之前實現(xiàn)了該目標(biāo)，比配額制的預(yù)定目標(biāo)大大提前，同時法律也鞭策了州內(nèi)可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新。當(dāng)?shù)驴怂_斯州議員2005年想提高要求，將配額制到2015年增加到588萬千瓦，到2025年增加到到1000萬千瓦的時候，幾乎沒有遇到阻力。馬斯頓說，盡管“起初電力公司大聲抱怨，但在2005年，他們甚至沒費心去反對更嚴(yán)格的要求，因為他們看到他們可以從中獲利?！?/p>

圍繞著電力管理和使用，一個新興的行業(yè)也日益壯大，為用戶提供著需求側(cè)資源和智能電網(wǎng)使用策略。創(chuàng)業(yè)公司例如EnerNOC和Comverge致力于安裝和管理設(shè)備，使客戶減少高峰用電需求以及他們的電費。這些公司然后從其他用戶處將用電節(jié)約量和減少量捆綁為一體，將這一綜合的大規(guī)模需求響應(yīng)賣給公用事業(yè)電力公司或某個電力市場。這可是好生意。例如EnerNOC，現(xiàn)在是上市公司，在2010年營業(yè)收入達(dá)到2.8億美元，管理經(jīng)營著8600多個地點的3600名客戶的530萬千瓦的需求。

中大西洋地區(qū)的區(qū)域輸電組織PJM Internection，利用有明確價格信號的市場，以求以最低成本滿足其電力需求。PJM允許需求響應(yīng)，由通過像EnerNOC這樣的公司綜合個人用戶的負(fù)荷彈性，像一個大型發(fā)電廠一樣出價。在PJM的2014/2015年度供電拍賣中，超過9%的份額為需求側(cè)發(fā)電資源，68%新增可用發(fā)電量來自可再生能源發(fā)電和需求側(cè)發(fā)電資源。

新的控制裝置和電力系統(tǒng)技術(shù)可以為不同終端用途提供不同級別的電能質(zhì)量和可靠性。你的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器可以得到比你的熱水器(由于儲熱，其可能會有15 - 30分鐘的斷電，而你一直沒有意識到這一點)更可靠的電力。消防局可以得到比池泵更高的優(yōu)先級。像綠色能源（Viridity Energy）一類的公司所提供的自動式建筑能源管理服務(wù)變得更有價值，因為他們可以將需求、就地發(fā)電和儲電以及相互之間的聯(lián)接無縫整合為一體。

這些新興企業(yè)成功與否，將在一定程度上取決于由監(jiān)管部門、政策制定者以及決定分布式電源和可再生能源發(fā)電按何種條件連接到電網(wǎng)的電力公司所制定的規(guī)則。過渡到一個主要由可再生能源發(fā)電和分布式發(fā)電主導(dǎo)的未來，需要透明、公平以及一視同仁的規(guī)則。這些規(guī)則在確保電網(wǎng)的安全可靠的同時，應(yīng)盡量減少進(jìn)入門檻。這些游戲規(guī)則對項目經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生極重要的影響，并反過來影響競爭的范圍。

對于小規(guī)模的可再生能源發(fā)電，最重要的規(guī)則是那些各州和地方政府以及公用事業(yè)部門設(shè)置的規(guī)則。按照1978年制定的公用事業(yè)監(jiān)管政策法案(PURPA)，美國各州兩方面的政策對分布式發(fā)電有重要影響：互聯(lián)過程和凈電量計量。政策確?；ヂ?lián)程序呈流水線式，更合理高效，同時要保障電網(wǎng)的穩(wěn)定和安全，有助于消除對位于消費者附近的可再生能源發(fā)電和其他分布式發(fā)電的障礙。許多國家已經(jīng)對于某些類型的分布式發(fā)電實現(xiàn)了流水線快速通道式互聯(lián)程序。隨著這些政策在設(shè)計和實施上的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，分布式和可再生能源發(fā)電發(fā)展之路將變得輕松。

與此同時，凈計量規(guī)則決定分布式發(fā)電在何種條件下可以向電網(wǎng)回售電力，這相當(dāng)于“讓電表倒著旋轉(zhuǎn)”。棘手的還在于細(xì)節(jié)，具體條款和公共設(shè)施管理機(jī)制將決定分布式發(fā)電市場是欣欣向榮，還是死氣沉沉。雖然截至2010年底已經(jīng)有43個州有全州凈計量規(guī)定，但這些規(guī)定的實施效果參差不齊。

即使加強(qiáng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議這樣看似簡單的步驟也將是有益的?！凹床寮从谩钡臉?biāo)準(zhǔn)允許有合格證書的設(shè)備在快速審查和批準(zhǔn)后甚至完全不批準(zhǔn)情況下進(jìn)行安裝。這些標(biāo)準(zhǔn)除去了強(qiáng)加在分布式技術(shù)安裝人員身上的傳統(tǒng)負(fù)擔(dān)，即經(jīng)常通過高昂得令人卻步的工程研究來證明他們的設(shè)備是安全的，配置是正確的，對電網(wǎng)是無損害的。在電力公司方面，配電網(wǎng)必須是安全的、多方向性、對可脫網(wǎng)獨立運行的微電網(wǎng)是友好的。事實上，除非有充分的理由，用戶端發(fā)電機(jī)應(yīng)默認(rèn)為可脫網(wǎng)獨立運行。

在制定影響小規(guī)模分布式電源的規(guī)則方面，地方政府也起著重要作用，例如在制定屋頂太陽能系統(tǒng)的許可和檢驗程序方面。這些規(guī)則和程序明顯影響太陽能發(fā)電設(shè)備的安裝成本。

最后，對于大規(guī)模的可再生能源發(fā)電，最為關(guān)鍵的是由聯(lián)邦和州監(jiān)管機(jī)構(gòu)制定而通常由電力公司負(fù)責(zé)解釋的規(guī)則。尤其重要的是監(jiān)管接入電網(wǎng)的并網(wǎng)規(guī)則。隨著可再生能源的市場份額逐漸增加，肯定會出現(xiàn)新的問題。有的是關(guān)于電網(wǎng)通行權(quán)和優(yōu)先級，有的是關(guān)于發(fā)電廠商的“輔助服務(wù)”定價，還有的是關(guān)于輸電、儲電、以及發(fā)電者間分配的其他電網(wǎng)資產(chǎn)的成本。

重整電力公司的商業(yè)模式

實現(xiàn)向一個很大程度上依賴可再生能源發(fā)電和分布式發(fā)電的電力系統(tǒng)的過渡，要有更大的終端使用效率，通過州電力監(jiān)管部門的推動，電力公司將迎來新的商業(yè)方式。這些變化可能為電力公司開辟新的渠道，讓他們?yōu)榭蛻魟?chuàng)造價值，全面參與一系列快速增長的新業(yè)務(wù)領(lǐng)域，從提高能源效率服務(wù)到為客戶開發(fā)分布式發(fā)電資源等。

第一個重要步驟是政策的推廣，這些政策鼓勵電力公司向消費者提供高能效和分布式電源服務(wù)。在過去的10年里，有12個州以及哥倫比亞特區(qū)通過將電力公司的收入和銷售脫鉤改變了舊的監(jiān)管協(xié)定，所以，電力公司不再因為多賣電而得到獎勵，也不再因為少賣電而蒙受損失。電力公司通過周期性地根據(jù)實際售電情況調(diào)高或調(diào)低價格來實現(xiàn)，這樣，其收入與監(jiān)管部門所規(guī)定的相比較，既不會多也不會少。通過統(tǒng)計幾十個過去10年已脫鉤的電力公司發(fā)現(xiàn)，其對家庭用戶價格的典型調(diào)整總共每月不超過2美元，并且隨時間的推移而取消。但脫鉤對公用電力公司的激勵機(jī)制、行動和文化的影響十分巨大。

盡管如此，單獨的脫鉤政策并不能成功，因為它不會因電力公司購買了廉價的節(jié)能技術(shù)、不建造更昂貴的發(fā)電設(shè)施而去獎勵這些公司。所以一些州正在嘗試第二項重要的改革——共享節(jié)能收益。這允許電力公司能保留一小部分其通過提高能效取得的額外利潤，通常有十分之一。

獎勵電力公司減少開支的行為，而不是更多的賣電，使其利益與用戶利益和社會的更大目標(biāo)相一致。這可以深刻地改變電力公司的選擇策略和運營效果。在新的監(jiān)管模式方面，加利福尼亞州處于領(lǐng)先地位。監(jiān)管機(jī)構(gòu)允許共享節(jié)能收益的比例可不斷提高(可達(dá)到12%)；并且如果電力公司沒有達(dá)到最低效能目標(biāo)的65%，那么他們將面臨罰款。 現(xiàn)在，一個由自然資源保護(hù)委員會倡導(dǎo)，愛迪生電力研究所和美國燃?xì)鈪f(xié)會支持的全國性運動，截至2011年7月已將脫鉤和共享節(jié)能收益的措施不同程度地推廣到多個州，其中電力方面14個州，天然氣方面21個州，并且在另外8個州尚未確定。

第二，電力公司與其把分布式發(fā)電作為競爭威脅，還不如把它作為一種資產(chǎn)。在客戶同意之下，電力公司可以融資、擁有和運營這些分布式電源。PG&E， Idaho Power，以及其他一些電力公司對偏遠(yuǎn)的家庭就是這么做的。在這些地方建設(shè)發(fā)電機(jī)比架設(shè)電線成本更低。 截至2010年中期，約12家大型電力公司提交了計劃，將在普通的、非偏遠(yuǎn)地區(qū)建造110萬千瓦的分布式光伏發(fā)電，通過以正常的將電力公司成本加到電價中的方式實現(xiàn)融資。這對于很快將面臨數(shù)萬億美元輸電線路再投資的美國鄉(xiāng)村電力合作社而言，是個巨大機(jī)會。

電力公司和其他能夠站到隊伍前列的參與者，需要重新考慮他們與客戶間的關(guān)系，觸發(fā)這一能夠以低風(fēng)險賺更多錢的顛覆性變化，還要以更低的成本提供更好的服務(wù)。他們甚至可能會成為一個全新的商業(yè)模式：像一個互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商一樣的運營，電力公司可以成為無數(shù)發(fā)電機(jī)和其他公司的開放源，允許這些提供商得到他們想要的電力和服務(wù)，如電網(wǎng)的需求側(cè)響應(yīng)。該模式發(fā)揮作用需要監(jiān)管改革創(chuàng)新和實施新的定價政策。這種模式已在新西蘭和部分歐洲地區(qū)發(fā)展起來。

電力公司現(xiàn)在面臨著來自他們無法控制的企業(yè)家的競爭。現(xiàn)有的特許壟斷不能保證持續(xù)長久的收入，因為用戶沒有義務(wù)購買電網(wǎng)的電力。他們逐漸會明白負(fù)瓦(節(jié)省的瓦數(shù))通常比兆瓦便宜，所以他們想買更少的電，更高效的使用。問題是誰會出售給他們這些組合產(chǎn)品。

在可預(yù)見的未來，并網(wǎng)和處理好與電力公司的關(guān)系仍然是絕大多數(shù)客戶的最好方案。它的好處是可以創(chuàng)建這樣一個系統(tǒng)，它可以通過多樣的資源組合，實現(xiàn)對供應(yīng)側(cè)和需求側(cè)多樣性的利用和風(fēng)險管理。但電力公司將不得不留意憑借技術(shù)和解決方案的組合而持續(xù)擴(kuò)大的非公共服務(wù)提供商。

使市場和系統(tǒng)運營協(xié)調(diào)起來

一個可再生能源發(fā)電和分布式電源占據(jù)更大份額的未來電力系統(tǒng)，其運行將完全不同于今天的系統(tǒng)。借助遍布整個系統(tǒng)的更高水平的分布式控制和智能技術(shù)，運營管理將更少依賴分級指揮和控制，而是更多依賴對表示系統(tǒng)狀態(tài)信號的分布式響應(yīng)。未來，屋頂太陽能發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)電場可有助于自動校正輸電和配電線路上的電壓波動，電動汽車將在最佳時間智能地對電池進(jìn)行充放電，微型智能電網(wǎng)控制系統(tǒng)將響應(yīng)來自電網(wǎng)的動態(tài)價格信號，實現(xiàn)對本地電源的管理。

讓這一切發(fā)生的關(guān)鍵是：高效、競爭、透明的電力市場，向零售客戶發(fā)布時時變動的價格信號，在系統(tǒng)不同層面實現(xiàn)互動所需的安全可靠的通信信號，從終端用戶裝置到微網(wǎng)，從虛擬電廠到高壓電網(wǎng)和電力批發(fā)市場。

隨著波動性的可再生能源的市場份額的提高，透明、競爭的電力批發(fā)市場將在系統(tǒng)資源短期管理和為新投資機(jī)會提供可見性方面都要發(fā)揮極為重要的作用。市場與運營的緊密集成將允許市場力量發(fā)揮作用，解決如何在確保系統(tǒng)可靠的前提下接入更多可再生能源方面的最具挑戰(zhàn)性的問題。每幾分鐘一次，而不是每小時一次，且覆蓋面積更大的調(diào)整區(qū)域——更迅捷和更廣闊的市場——可確保整個系統(tǒng)更加靈活。這樣的“小時內(nèi)”調(diào)度現(xiàn)在已應(yīng)用于東部地區(qū)(不包括東南部)、德克薩斯州以及加利福尼亞，并計劃在2013年—2014年在西南地區(qū)實施。此外，這些市場使需求方面的資源，包括需求響應(yīng)，在滿足系統(tǒng)的靈活性方面能夠開展正面競爭。這一競爭正開始變得更加公平。2011年，聯(lián)邦能源管理委員會的745號指令要求公平支付與需求側(cè)響應(yīng)價值相當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。它提出的另一個規(guī)則要求將快速輔助服務(wù)的價值至于慢速服務(wù)之上。聯(lián)邦能源管理委員會接下來可能會給予終端使用效率完全的市場平等地位，允許其在尚未實現(xiàn)終端使用效率完全參與市場競爭的37個州內(nèi)給與供給側(cè)公平競價。

在分布式資源水平較高的系統(tǒng)中，零售側(cè)隨時間變化的定價機(jī)制將促進(jìn)資源的最優(yōu)利用。雖然很多電力公司都已經(jīng)采用了上述定價機(jī)制，但普及由高級通信和控制技術(shù)支撐的動態(tài)定價機(jī)制，才是影響分布式電源在提供用于管理以可再生電源為主的電力系統(tǒng)所必需的靈活性的重要因素。

一項更強(qiáng)有力的改革可能來自于公用電力公司的CEO們：對電力公司進(jìn)行徹底改造，按照從配電到發(fā)電的規(guī)劃，而不是從另一個方向進(jìn)行。北美的三個實驗項目發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電力公司將其需求方面投資像步槍而不是獵槍一樣聚焦在終端使用和鄰近區(qū)域時，他們可以延后或避免對配電網(wǎng)進(jìn)行立即投資（這是電力公司資產(chǎn)負(fù)擔(dān)最大的部分）。這些公司可以只用十分之一的投資保持相同水平的服務(wù)。對于緊張不安的投資者和首席財務(wù)官，這是大受歡迎的消息。