紐約州的分布式能源改革

Lena Hansen，Kate Chrisman

紐約州的分布式能源改革

Lena Hansen，Kate Chrisman

“能源愿景改革”行動需要開發(fā)現(xiàn)代化電網(wǎng)，并活躍分布式資源市場來優(yōu)化投資。與傳統(tǒng)發(fā)展方式不同，這種模式具備實(shí)在的可持續(xù)性。因此，紐約州“能源愿景改革”行動正在設(shè)計新方法以最大化利用創(chuàng)新、高能效的清潔資源，并運(yùn)用這些資源為用戶和電網(wǎng)公司等利益相關(guān)方帶來經(jīng)濟(jì)回報。

2012年10月，超級颶風(fēng)桑迪伴隨著12英尺高的巨浪襲擊了整個紐約州，不但切斷了美國這座金融之都的電力供應(yīng)，造成災(zāi)難性的后果，更重要的是它同時暴露出了紐約州電力系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。這次颶風(fēng)是近年來肆虐該地區(qū)的一系列極端天氣中最近的一次，也是美國歷史上造成經(jīng)濟(jì)損失第二嚴(yán)重的天氣事件。颶風(fēng)切斷了美國東北部地區(qū)超過800萬人的生產(chǎn)生活用電，華爾街因此閉市，共計造成超過650億美元的經(jīng)濟(jì)損失。自然災(zāi)害暴露出的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施弱點(diǎn)，給當(dāng)?shù)卣坝嘘P(guān)部門敲響了警鐘。

紐約州電力系統(tǒng)存在三個方面的問題：基礎(chǔ)設(shè)施陳舊脆弱、峰值需求不斷增長、技術(shù)創(chuàng)新接受速度遲緩。如何解決這些問題？紐約州政府果斷地選擇了創(chuàng)新與競爭之路。

2014年，紐約州出臺了一項(xiàng)頗具雄心且影響深遠(yuǎn)的電力部門改革行動——能源愿景改革（REV）。自此，紐約州一舉成為美國電力部門改革浪潮中的領(lǐng)先者。以多方合作的方式，數(shù)百名利益相關(guān)方（包括分布式資源企業(yè)、用戶組織及其他利益相關(guān)方）參與了一系列工作組、技術(shù)研討會以及討論會，幫助紐約州完成了“能源愿景改革”行動的規(guī)劃與決議。

“能源愿景改革”行動的一個中心原則就是將分布式能源資源，如需求響應(yīng)、屋頂太陽能、能效、微電網(wǎng)等這些目前尚未完全開發(fā)的重要資源充分利用起來，結(jié)合傳統(tǒng)資源，優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行，改善電網(wǎng)應(yīng)對斷電情況的彈性服務(wù)能力，使用戶能夠更靈活地管理自身能源使用情況。

要開發(fā)這些分布式資源，需要讓它們成為電網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)行中不可或缺的工具?！澳茉丛妇案母铩毙袆有枰_發(fā)現(xiàn)代化電網(wǎng)（這既促成了分布式資源的整合，也是分布式資源整合的結(jié)果），并活躍分布式資源市場來優(yōu)化投資。此外，這一行動還需要為州內(nèi)電力公司提供經(jīng)濟(jì)可行的財務(wù)模式來推廣這種發(fā)展模式的應(yīng)用，逐漸摒棄傳統(tǒng)商業(yè)模式。

將分布式資源納為電網(wǎng)資產(chǎn)

與燃?xì)饣蛉济弘姀S不同，分布式資源規(guī)模小，用戶分散，并且一般由用戶而不是電力公司持有和運(yùn)行。過去，分布式資源的這些特點(diǎn)使電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)營者很難預(yù)測何時何地能夠怎樣可靠地利用它們。然而，隨著技術(shù)進(jìn)步和清晰價格信號的出現(xiàn)，整合起來的分布式資源可以三種形式向電網(wǎng)提供價值，這也是“能源愿景改革”行動希望實(shí)現(xiàn)的。

首先，分布式資源能夠降低峰值用電需求，比如運(yùn)用需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)將用能需求轉(zhuǎn)移到電網(wǎng)整體需求量較低的時段。通過使用智能恒溫控制器和建筑整體能源管理系統(tǒng)等技術(shù)，用戶能夠在不中斷服務(wù)的前提下降低用電需求，為電網(wǎng)帶來可觀價值。例如，通過運(yùn)用分布式資源來降低每年用電需求量最高的100小時的用電需求，紐約州能夠延遲系統(tǒng)升級并降低能源成本，預(yù)計每年可節(jié)約資金12億－17億美元。通過充分發(fā)揮分布式資源的潛力，紐約州能夠改善負(fù)荷系數(shù)，從而改善基礎(chǔ)設(shè)施利用率，減少過量投資的同時保證系統(tǒng)可靠性。

其次，分布式資源不但可以整合起來延遲或替代發(fā)電廠建設(shè)，還能夠延遲或替代其他傳統(tǒng)電網(wǎng)的投資，如輸電線路和變電站。紐約州的電力公司已確定了14種所謂的非常規(guī)發(fā)電方式替代方案，有望利用分布式資源替代已規(guī)劃的特定電網(wǎng)投資。其中被人熟知的項(xiàng)目是在紐約市的布魯克林和皇后區(qū)。

據(jù)預(yù)測，到2018年夏季，那兩個區(qū)的用電需求將會超出電網(wǎng)容量幾乎70兆瓦。當(dāng)?shù)仉娏韭?lián)合愛迪生（ConEd）最初計劃投資12億美元升級一座變電站，但該電力公司最終與紐約市政府合作開展了“布魯克林、皇后區(qū)用電需求管理項(xiàng)目（BQDM）”，以此尋求非傳統(tǒng)、更清潔、更具彈性且更經(jīng)濟(jì)可行的方式來滿足不斷提高的用電需求。

在該項(xiàng)目中，聯(lián)合愛迪生承諾投資2億美元用于基礎(chǔ)設(shè)施和本地分布式資源建設(shè)——還不到預(yù)估成本的20%——從而延遲對12億美元變電站升級的需求。在提出這項(xiàng)替代方案時，聯(lián)合愛迪生積極響應(yīng)監(jiān)管部門對于“能源愿景改革”行動政策方向發(fā)出的信號，并承諾項(xiàng)目不但能夠?yàn)橛脩魩斫?jīng)濟(jì)價值，還能提供重要的案例經(jīng)驗(yàn)供參考。

這個為期四年的項(xiàng)目開展已有兩年，投資2400萬美元（其中1200萬美元作為用戶參與補(bǔ)助），資助了多個能效計劃，以創(chuàng)新的競拍方式購買22兆瓦裝機(jī)的需求響應(yīng)資源，并采用新的手段吸引用戶參與。為了讓項(xiàng)目對電力公司有吸引力，監(jiān)管部門批準(zhǔn)通過了表現(xiàn)獎勵機(jī)制，電力公司能夠通過滿足特定結(jié)果（如分布式資源的多樣性）來獲得高額回報。

“布魯克林、皇后區(qū)用電需求管理項(xiàng)目”是紐約州該類項(xiàng)目的首創(chuàng)，目前整個紐約州都在測試這類項(xiàng)目的效果。例如，聯(lián)合愛迪生在其另一個示范性項(xiàng)目中通過整合分布式太陽能光伏資源和電池儲能資源創(chuàng)建了一座“虛擬電廠”，與一座傳統(tǒng)電廠的運(yùn)營方式一樣，向電網(wǎng)提供諸如容量和調(diào)頻等重要服務(wù)。聯(lián)合愛迪生與兩家私營企業(yè)合作，將1.8兆瓦太陽能光伏發(fā)電設(shè)施和電池儲能系統(tǒng)安裝到了300個用戶家中，并加入了云技術(shù)保證電力公司能夠直接控制這套整合系統(tǒng)。除了為用戶提供價值（降低用電成本，并在系統(tǒng)斷電時仍能保證電力供應(yīng)）外，也能為電網(wǎng)帶來真正的益處。在紐約，用電需求高峰一般出現(xiàn)在下午5點(diǎn)之后，但此時太陽能發(fā)電量已經(jīng)開始下降。如果電網(wǎng)能夠?qū)⑻柲茈娏Ρ４嬖诜植际诫姵貎δ芟到y(tǒng)中，然后在晚間用電高峰期將其釋放，即可大大減輕電網(wǎng)的壓力。

第三，分布式資源可以提供支持電力系統(tǒng)日常運(yùn)營的各項(xiàng)服務(wù)，包括提高電網(wǎng)彈性。桑迪之后，一些重災(zāi)區(qū)由于處在長島長距離輸電線的最末端而被孤立；而另一些紐約市的市民則因?yàn)榈罔F系統(tǒng)停電被困在了曼哈頓。各個相關(guān)組織和部門如今正在計劃通過修建擁有互連分布式資源的微電網(wǎng)系統(tǒng)來提高電力系統(tǒng)可靠性。作為“能源愿景改革”行動的一部分，紐約市啟動了共計4000萬美元的“紐約大獎”競賽，到目前為止已資助了83項(xiàng)微電網(wǎng)可行性研究。一旦建成，這些微電網(wǎng)不但能夠在電網(wǎng)服務(wù)中斷時為“孤島”供應(yīng)電力，還可以被整合到更大電網(wǎng)的日常運(yùn)營中，為其提供常規(guī)運(yùn)營支持服務(wù)?，F(xiàn)在“能源愿景改革”行動研究的一個基本問題是如何最佳地協(xié)調(diào)、貨幣化和補(bǔ)償這些運(yùn)營支持服務(wù)。

創(chuàng)建分布式資源市場

如果說加利福尼亞州（另一個領(lǐng)先開展電力部門改革的州）采用的是強(qiáng)制性手段整合可再生能源和分布式資源，那么紐約州則更傾向于采用市場化手段解決問題。阻礙分布式資源進(jìn)一步普及的關(guān)鍵問題是缺乏有效的機(jī)制來協(xié)調(diào)和定價小型分散資源對電網(wǎng)帶來的效益。

基于此，紐約州創(chuàng)建了一個新型的彈性競爭平臺——分布式系統(tǒng)平臺（DSP），從而貨幣化系統(tǒng)價值和鼓勵用戶與私營企業(yè)參與。作為分布式系統(tǒng)平臺，電力公司將拓寬其角色，整合分布式資源，并在批發(fā)電力系統(tǒng)和越發(fā)多樣化的零售市場（包括各種用戶負(fù)荷水平和新型能源服務(wù)）之間發(fā)揮橋梁作用。紐約州是第一個將分布式系統(tǒng)平臺類型市場制度化的州，這里的用戶將不再只是電力的消費(fèi)者——他們將積極參與電網(wǎng)的健康和穩(wěn)定運(yùn)營，并幫助降低碳排放。

分布式系統(tǒng)平臺的一個主要目的就是支持將分布式資源向電網(wǎng)提供的價值定價，并補(bǔ)償用戶使用分布式資源的行為。當(dāng)分布式系統(tǒng)平臺模式投入運(yùn)行后，這些價值將有可能通過市場力量決定。

分布式系統(tǒng)平臺將創(chuàng)造一個市場機(jī)制，發(fā)出信號指明分布式資源的價值并鼓勵人們采用。這一舉措改變了消費(fèi)者的角色，曾經(jīng)的被動變?yōu)橹鲃?，消費(fèi)者的身份變成了通過分布式系統(tǒng)平臺提供能源服務(wù)的服務(wù)商。紐約州的電力公司正在研究如何應(yīng)用分布式系統(tǒng)平臺，這顯然需要電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和通信方面的同步提高。創(chuàng)建分布式系統(tǒng)平臺市場和實(shí)施“能源愿景改革”行動的其他措施能夠?yàn)殡娏編硇碌氖杖肓?，并最終成為穩(wěn)定的發(fā)展模式。在“能源愿景改革”行動下，電力公司收入將取決于非傳統(tǒng)因素：相對于單純依靠資本投資收益的傳統(tǒng)模式，基于可能會出現(xiàn)的更多“獎勵機(jī)制”，它們將能夠依靠提供系統(tǒng)效率、能效、改善數(shù)據(jù)獲取方式和信息互動等服務(wù)的能力創(chuàng)造收入。

當(dāng)分布式系統(tǒng)平臺完全得到應(yīng)用后，電力公司還可開發(fā)新的“平臺服務(wù)收入”，如向私營企業(yè)收取交易服務(wù)費(fèi)等。通過鼓勵提高系統(tǒng)效率，電力公司能發(fā)現(xiàn)過去不存在或很難實(shí)現(xiàn)的分布式資源價值，這使得“布魯克林、皇后區(qū)用電需求管理項(xiàng)目”和紐約市“虛擬電廠”等項(xiàng)目不但成為可能，并且具備經(jīng)濟(jì)回報能力。

與傳統(tǒng)發(fā)展方式不同，這種模式具備實(shí)在的可持續(xù)性。因此，紐約州“能源愿景改革”行動正在設(shè)計新方法以最大化利用創(chuàng)新、高能效的清潔資源，并運(yùn)用這些資源為用戶和電網(wǎng)公司等利益相關(guān)方帶來經(jīng)濟(jì)回報。