全球能源互联网发展初期:智能电网阶段

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中国报告网提示:经过几年,几个需求响应计划实施推动国内的高峰电力负担的降低,而微电网的采用也随之扩大,促进加拿大的需求响应市场成长。

近些年来,随着以太阳能为主的可再生能源发电比例在全球各国的不断增加,全球能源系统发生了显著变化,可再生能源的分布式发电,已逐渐成长为某些国家电力供应的重要组成部分。为了更大范围地提高可再生能源电力在能源中的比例,大力发展分布式能源供应,就成为全球能源结构调整的主要工作内容。

互联网能源是互联网和新能源技术相融合的全新的能源生态系统。它具有“五化”的特征:能源结构生态化、市场主体多元化、能源商品标准化、能源物流智能化及能源交易自由多边化。互联网能源的优势在于用更低的成本,为消费者提供更优的服务,同时赋予消费者更自主的权利。

日前,国家发改委、能源局联合发布了《关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知》,明确将按省级行政区域确定可再生能源电力消纳责任权重,强调由供/售电企业和电力用户协同承担消纳责任,并出台相应考核措施。本文对该政策内容予以解读,并对电网企业提出相应建议。

中国报告网提示:欧洲将以政策支持与奖励助推本国智能电网市场发展

中国报告网讯:

在这样的背景下,“能源+互联网”这个概念应运而生。世界各国除了出台一系列的相关政策进行鼓励、支持外,运用信息、通讯这一发展成熟的现代化技术,有效平衡电力供给与需求的智能电网技术和高效能储能技术,也是发展可再生能源分布式发电的重要驱动力。目前全球“能源+互联网”的发展还处于初级阶段,也就是“智能电网”的发展阶段。对于智能电网的定义和发展模式,各国也不尽相同。美国:“立体”式智能电网在美国,美国电科院(epri)对于智能电网的定义,是由多个自动化的输电和配电系统构成以协调、有效和可靠的方式运作,包括先进的通讯和控制技术应用和电力输送基础设施实现现代化。美国的智能电网又称统一智能电网,是指将基于分散的智能电网结合成全国性的网络体系,主要包括:实现美国电力网格的智能化,解决分布式能源体系的需要,以长短途、高低压的智能网络联接客户电源,实现可再生能源的优化输配。

近些年来,随着以太阳能为主的可再生能源发电比例在全球各国的不断增加,全球能源系统发生了显著变化,可再生能源的分布式发电,已逐渐成长为某些国家电力供应的重要组成部分。为了更大范围地提高可再生能源电力在能源中的比例,大力发展分布式能源供应,就成为全球能源结构调整的主要工作内容。
在这样的背景下,“能源+互联网”这个概念应运而生。世界各国除了出台一系列的相关政策进行鼓励、支持外,运用信息、通讯这一发展成熟的现代化技术,有效平衡电力供给与需求的智能电网技术和高效能储能技术,也是发展可再生能源分布式发电的重要驱动力。
目前全球“能源+互联网”的发展还处于初级阶段,也就是“智能电网”的发展阶段。对于智能电网的定义和发展模式,各国也不尽相同。
美国:“立体”式智能电网
在美国,美国电科院(epri)对于智能电网的定义,是由多个自动化的输电和配电系统构成以协调、有效和可靠的方式运作,包括先进的通讯和控制技术应用和电力输送基础设施实现现代化。
美国的智能电网又称统一智能电网,是指将基于分散的智能电网结合成全国性的网络体系,主要包括:实现美国电力网格的智能化,解决分布式能源体系的需要,以长短途、高低压的智能网络联接客户电源,实现可再生能源的优化输配。
在2010年至2013年期间,美国电力行业预计花费180亿美元用于智能电网技术部署。全国年度智能电网支出在2011年创下历史新高,总计为52亿美元,符合ARRA项目高峰期部署的支出。2014年减少到预计的25亿美元的年度支出,其主要原因是先进的测量基础设施的花费减少了,成本由此降低了。
然而,据美国行业分析师预计,智能电网分配系统的年度花费量会逐渐增多,大约会由2011年的12亿美元增加到2017年的19亿美元,不过,先进的测量基础设施的花费仍然会不断降低,从2011年的36亿美元降到2017年的12亿美元。
德国:“互动”式智能电网
在德国,德国对于智能电网的定义是:智能电网是集创新工具和技术、产品与服务于一体,利用高级感应、通信和控制技术,为用户的终端装置及设备提供发电、输电和配电一条龙服务,它实现了与用户的双向交换,从而提供更多信息选择、更大的能量输出、更高的需要参与率及能源效率。
德国智能电网是把所有能源产生的电量,都放在一张电网上进行传输,与此同时,智能电网发电最大的特点是应用了大量的IT技术,使其更像一张互联网,因此具有极强的互动性。
近两年以来,德国不断加大智能电网和储能技术的创新和发展,并以现代信息和通讯手段,将智能电网和储能技术应用于大量的微电网、节能建筑等多种分布式能源示范项目,有力推动了分布式能源的快速发展,并因此受到更多国际社会的关注。
其他国家智能电网发展情况
英国政府已制定出“2050年智能电网线路图”,并支持智能电网技术的研究和示范,建设工作将严格按照路线图执行。苏格兰坎伯诺尔德研究中心正在研究智能电网的优化问题,其目标无疑是提升发电效率。该中心利用微电网对新技术进行测试,这是苏格兰智能大电网战略的一部分。
丹麦政府在2013年就已经启动了新的智能电网战略,由此推进消费者自主管理能源消费的步伐。该战略将综合推行以小时计数的新型电表,采取多阶电价和建立数据中心等措施,以此鼓励广大消费者在电价较低时用电。值得提出的是,丹麦在智能电网的研发和演示方面,处于欧盟领先地位。
加拿大政府标准委员会公布的智能电网标准路线图中,明确建议建立一个指导委员会,来推进智能电网标准化和政策目标制定工作。该路线图的制定是在加拿大自然资源部和国际电工委员会下属加拿大国家委员会的监管下完成的。
巴西的电力公司巴西圣保罗国家输电公司(AESEletropaulo),在2013年8月正式宣布其智能电网项目将采用无线城域网技术。目前,这个项目是巴西国内最大的智能电网项目。到2015年,巴西智能电网的发展将逐渐延伸及巴西圣保罗的各个城市区,用以满足6万家用户的电力需求。
韩国的智能电网协会目前正在发起一项国家计划,以鼓励和支持符合国际标准的智能电网专利发展。该协会鼓励、支持申请国际专利的公司、大学和研究机构,并主持开发未来可转化为专利的技术和标准。
未来发展趋势
互联网能源的显著特点表现为,互联网能源基于可再生能源和气体能源利用特点,形成众多产能用能一体的市场单元,依托能源物理网和互联网相融合的开放平台,自主、平等地进行能源相关产品和服务的多边交易,实现能源系统效率最优和能源价值的最大化利用,是能源结构生态化、产能用能一体化、资源配置高效化的全新能源生态系统。
在人们的日常生活中,小到客户单独使用的智能电表,大到覆盖整个电网的智能电网调度控制系统,无处不在的用电控制系统,都属于智能电网建设的研究范围。这是因为,智能电网突破了传统意义上的电网概念,成功实现了新能源、信息、电力电子等多种先进技术的交叉融合,无论在性能、效率上,都实现了一种革命。
据IDC发布的针对智能电网的投资报告显示,预计到今年年底,全球智能电网投资将超过464亿美元,其中智能电表的安装量将持续保持高增长。
IDC在《2010—2015全球智能电网投资预测》中指出,到2015年,全球范围内针对智能电网硬件、软件和服务的投资将在2010年的基础上增加17.4%,达到464亿美元。这份报告明确指出,在此之前在北美和欧洲许多国家兴起的智能电表安装热潮,如今已成为全球趋势。已经有更多的国家正在这样做。
资料显示,2011年全球智能电表销量已经达2540万部,预计到2016年将增至1.4亿部,而在此期间,全球智能电表销量的年均增速将保持在33%左右,在这里需要格外提到的是,其中亚太地区国家将会有强势表现。

以政策形式促使各省优先消纳可再生能源

中国报告网讯:

文章导读:经过几年,几个需求响应计划实施推动国内的高峰电力负担的降低,而微电网的采用也随之扩大,促进加拿大的需求响应市场成长。

在2010年至2013年期间,美国电力行业预计花费180亿美元用于智能电网技术部署。全国年度智能电网支出在2011年创下历史新高,总计为52亿美元,符合ARRA项目高峰期部署的支出。2014年减少到预计的25亿美元的年度支出,其主要原因是先进的测量基础设施的花费减少了,成本由此降低了。然而,据美国行业分析师预计,智能电网分配系统的年度花费量会逐渐增多,大约会由2011年的12亿美元增加到2017年的19亿美元,不过,先进的测量基础设施的花费仍然会不断降低,从2011年的36亿美元降到2017年的12亿美元。德国:“互动”式智能电网在德国,德国对于智能电网的定义是:智能电网是集创新工具和技术、产品与服务于一体,利用高级感应、通信和控制技术,为用户的终端装置及设备提供发电、输电和配电一条龙服务,它实现了与用户的双向交换,从而提供更多信息选择、更大的能量输出、更高的需要参与率及能源效率。

国家能源局有关负责人表示,建立健全可再生能源电力消纳保障机制的目的是促使各省级区域优先消纳可再生能源,加快解决可再生能源的“三弃”问题,同时促使各类市场主体公平承担消纳责任,形成可再生能源电力消费引领的长效发展机制。这对于推动我国能源结构调整,构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有重要意义。

我国智能电网行业市场现状,我国智能电网市场调查分析,智能电网行业市场战略咨询报告请参考《2013年中国智能电网行业市场调研报告》。

智能电网,正由政府的政策和津贴所支撑,美国成为领导者,根据电力领域的专家全球国际的新调查报告书显示,邻近的加拿大,也正下定决心采用智能电网技术。
根据该调查报告书显示,美国市场的智能电网技术的早期采用的做法有很差异,加拿大进行更谨慎的步骤,由于对环境的关注更强,成为促进加拿大引进更多的电动车。
美国和加拿大的智能电网这几年慢慢扩大,美国以及加拿大政府的基金成立是正在进行,加速扩大。美国2009年施行美国复兴再投资法
(ARRA),34亿美元的联邦资金分配到智能电网。加拿大2009年也从研究开发及确证(RDD)企划的预算中清洁能源基金(CEF)为基
础提供7亿9500万美元的资金,促进清洁能源的振兴。这个趋势包含二氧化碳分离回收的大规模企划,及生质能,地热,及再生能源技术的有效利用为目标的中
规模企划等各种各样的企划,智能电网成为支撑这个公共建设的基础。
到2014年为止,与智能电表系统市场达到饱和的美国不同,加拿大的智能电表发展的做法,并不是跟随决定的模式推动,随著主要电力经营者开始的企划
而引进。然而,提高能源效率,电网的可靠性的必要性逐渐高涨形成需求响应市场,加拿大年度的需求响应能力与2011年的层级相比,到2020年为止将增加
约20倍。经过几年,几个需求响应计划实施推动国内的高峰电力负担的降低,而微电网的采用也随之扩大,促进加拿大的需求响应市场成长。
推荐报告:中国智能电网行业竞争态势与发展前景预测报告

德国智能电网是把所有能源产生的电量,都放在一张电网上进行传输,与此同时,智能电网发电最大的特点是应用了大量的IT技术,使其更像一张互联网,因此具有极强的互动性。近两年以来,德国不断加大智能电网和储能技术的创新和发展,并以现代信息和通讯手段,将智能电网和储能技术应用于大量的微电网、节能建筑等多种分布式能源示范项目,有力推动了分布式能源的快速发展,并因此受到更多国际社会的关注。其他国家智能电网发展情况英国政府已制定出“2050年智能电网线路图”,并支持智能电网技术的研究和示范,建设工作将严格按照路线图执行。苏格兰坎伯诺尔德研究中心正在研究智能电网的优化问题,其目标无疑是提升发电效率。该中心利用微电网对新技术进行测试,这是苏格兰智能大电网战略的一部分。

《通知》的核心是确定各省级行政区域的可再生能源电量在电力消费中的占比目标,即“可再生能源电力消纳责任权重”,其中:

欧洲联盟(EU)提出了一个目标,要在2020年前,将可再生能源产生的发电量提高到占整体电量的20%。此外,欧洲委员会为了推动区内更稳定安全的电力供给,而奖励在发电上分散发电源。而为了达成目标,而推动区内使用可再生能源的小规模发电厂的设置。如此便可确实建立分布式发电系统和提高电力供给可靠性。

中国报告网提示:经过几年,几个需求响应计划实施推动国内的高峰电力负担的降低,而微电网的采用也随之扩大,促进加拿大的需求响应市场成长。

丹麦政府在2013年就已经启动了新的智能电网战略,由此推进消费者自主管理能源消费的步伐。该战略将综合推行以小时计数的新型电表,采取多阶电价和建立数据中心等措施,以此鼓励广大消费者在电价较低时用电。值得提出的是,丹麦在智能电网的研发和演示方面,处于欧盟领先地位。加拿大政府标准委员会公布的智能电网标准路线图中,明确建议建立一个指导委员会,来推进智能电网标准化和政策目标制定工作。该路线图的制定是在加拿大自然资源部和国际电工委员会下属加拿大国家委员会的监管下完成的。

省级行政区域为“可再生能源电力消纳责任权重”单元,包括31个省级行政区域,与省级电网企业并不完全一致。各省级行政区域的消纳责任权重按年度进行统一测算,每年3月底前由国务院能源主管部门下达。

EU提供资金给各加盟国于安装复数的小规模发电网和电动车(EV)的开发,以及其他智能电网技术相关的企划上。2009年并发表到2020年前设置智能电表将为规定的义务。

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巴西的电力公司巴西圣保罗国家输电公司(AESEletropaulo),在2013年8月正式宣布其智能电网项目将采用无线城域网技术。目前,这个项目是巴西国内最大的智能电网项目。到2015年,巴西智能电网的发展将逐渐延伸及巴西圣保罗的各个城市区,用以满足6万家用户的电力需求。韩国的智能电网协会目前正在发起一项国家计划,以鼓励和支持符合国际标准的智能电网专利发展。该协会鼓励、支持申请国际专利的公司、大学和研究机构,并主持开发未来可转化为专利的技术和标准。未来发展趋势互联网能源的显著特点表现为,互联网能源基于可再生能源和气体能源利用特点,形成众多产能用能一体的市场单元,依托能源物理网和互联网相融合的开放平台,自主、平等地进行能源相关产品和服务的多边交易,实现能源系统效率最优和能源价值的最大化利用,是能源结构生态化、产能用能一体化、资源配置高效化的全新能源生态系统。

“可再生能源电力消纳责任权重”包括总量消纳责任权重和非水电消纳责任权重。满足总量消纳责任权重的可再生能源电力包括全部可再生能源发电种类,我国当前的非水电可再生能源主要指风电、光伏、生物质发电等。

再加上2012年更订出利用永续的能源的生产与使用,预计到2020年将削减40%的二氧化碳排放量这个支持智能城市的目标的智能城市通讯企划。只是在支持智能电网技术的政策与政府支持上,比起欧盟,美国、加拿大、日本、英国更领先一步。这些国家政府皆以各种型态引进由电力公司向个别用户购买其所生产的电力这样的制度,此外更推动小规模发电网智能城市计划,以及EV的销售。除了英国以所有用户为对象,导入不同时间带的不同收费系统(TOU)之外,美国与加拿大部分州省更规定智能电表的引进为义务。大部分州省也提供奖励智能电表的引进,或实行实验企划,也有州省接受选择退出智能电表的部署。

在人们的日常生活中,小到客户单独使用的智能电表,大到覆盖整个电网的智能电网调度控制系统,无处不在的用电控制系统,都属于智能电网建设的研究范围。这是因为,智能电网突破了传统意义上的电网概念,成功实现了新能源、信息、电力电子等多种先进技术的交叉融合,无论在性能、效率上,都实现了一种革命。据IDC(互联网数据中心。IDC为互联网内容提供商即ICP、企业、媒体和各类网站提供大规模、高质量、安全可靠的专业化服务器托管、空间租用、网络批发带宽以及ASP、EC等业务)发布的针对智能电网的投资报告显示,预计到今年年底,全球智能电网投资将超过464亿美元,其中智能电表的安装量将持续保持高增长。IDC在《2010—2015全球智能电网投资预测》中指出,到2015年,全球范围内针对智能电网硬件、软件和服务的投资将在2010年的基础上增加17.4%,达到464亿美元。这份报告明确指出,在此之前在北美和欧洲许多国家兴起的智能电表安装热潮,如今已成为全球趋势。已经有更多的国家正在这样做。

2018年3月、9月和11月,《通知》经历了三次公开征求意见。第三次征求意见稿首次提出将自2019年1月1日起正式进行消纳量考核。不同于前三次征求意见稿,在正式文件《通知》中,以“可再生能源电力消纳责任权重”代替了“可再生能源配额制”。

在制定小规模发电网相关蓝图,或是实际导入中,许多国家都基于电力公司和主要相关设备厂商、电力市场的参与者、研究团体、政府机关等主要利害关系者的合作,设立对策委员会和协会。除此之外,为求知识上的互相支持交流,也建立了许多国际性、地区性合作关系。这些相关机关了推动智能电网而制定相关的政策,或支持最低标准的决策。

资料显示,2011年全球智能电表销量已经达2540万部,预计到2016年将增至1.4亿部,而在此期间,全球智能电表销量的年均增速将保持在33%左右,在这里需要格外提到的是,其中亚太地区国家将会有强势表现。

对应消纳责任权重的可再生能源消纳量为承担消纳责任的市场主体的实际消纳的可再生能源电量。承担消纳责任的市场主体完成消纳量的基本途径是通过电力批发市场购买可再生能源电量,具备自备电厂的企业也可使用自发自用的可再生能源电量。此外,《通知》还给出了以下两条可由市场主体自主选择的补充方式:

中国报告网提示:欧洲将以政策支持与奖励助推本国智能电网市场发展

向超额完成年度消纳量的市场主体购买其超额完成的可再生能源电力消纳量,双方自主确定转让价格。值得注意的是,购买水电消纳量不能用于完成非水电可再生能源电力消纳责任权重考核。

自愿认购可再生能源绿色电力证书,可再生能源绿色电力证书对应的可再生能源电量等量计为消纳量。绿色电力证书既可用于可再生能源电力总量消纳责任权重考核,又可用于非水电可再生能源电力消纳责任权重考核。

《通知》中明确规定了政府部门、电网企业、各类市场主体的责任:各省级能源主管部门牵头承担落实责任,组织制定本省级区域的可再生能源电力消纳实施方案,并将方案报省级人民政府批准后实施;售电企业和电力用户协同承担消纳责任。电网企业负责组织实施经营区内的消纳责任权重落实工作。承担消纳责任的各类市场主体包括两类:

第一类市场主体为售电主体,即各类直接向电力用户供/售电的电网企业、独立售电公司、拥有配电网运营权的售电公司,需承担与其年售电量相对应的消纳量;

第二类市场主体为用电主体,即通过电力批发市场购电的电力用户和拥有自备电厂的企业,需承担与其年用电量相对应的消纳量。农业用电和专用计量的供暖电量免于消纳责任权重考核。

《通知》中对消纳责任权重完成情况的考核分为两个层次:一是省级能源主管部门负责对承担消纳责任的市场主体进行考核,二是国家按省级行政区域进行监测评价。省级能源主管部门对未履行消纳责任的市场主体督促整改,对逃避消纳社会责任且在规定时间内不按要求进行整改的市场主体,依规列入不良信用记录,纳入失信联合惩戒。国家按年度公布监测评价报告,作为对其能耗“双控”考核的依据。

《通知》同时给出了2018年到2020年三年的各省可再生能源电力总量消纳责任权重,包括“最低消纳责任权重”和“激励性消纳责任权重”。根据相关要求,各省级能源主管部门对照2018年消纳责任权重开展自我核查,2019年模拟运行并对市场主体进行试考核,自2020年1月1日起全面进行监测评价和正式考核。

可再生能源电力消纳责任权重概念在国外多称作可再生能源配额制(Renewable
portfolio
standard),其概念最早源于美国加利福尼亚州。自上世纪八十年代以来,世界上多个国家和地区将配额制作为支持可再生能源发展的一项重要政策工具。据悉,目前全球共有包括美国约30个州或地区以及英国、澳大利亚等100多个国家或州实施了类似我国的可再生能源电力消纳责任权重机制。为增加配额指标完成的弹性,国外通常会配合可再生能源证书(Renewable
energy certificate)制度。

美国尚未出台联邦政府层面的可再生能源配额制政策,各州的可再生能源配额制政策在具体细节上也有不同。以得克萨斯州为例,发电商每发出1兆瓦时的风电可得到1张可再生能源证书(Renewable
energy
credit),为鼓励除风电以外的可再生能源的发展,规定每发出1兆瓦时非风电的可再生能源电力可得到2张可再生能源证书。

英国于2002年引入“可再生能源义务”制度,规定陆上风力发电企业每提供1兆瓦时电力可得到1张可再生能源证书。同等条件下,海上风力发电企业和农作物发电企业可得到2张可再生能源证书,沼气发电企业、垃圾填埋气体发电企业、其他微型发电商每生产1兆瓦时可再生能源电力可得到的可再生能源证书数量也有所不同。

澳大利亚2001年提出“强制性可再生能源目标”(Mandatory renewable energy
target),其可再生能源证书分为大规模发电证书(Large-scale generation
certificate)和小规模技术证书(Small-scale technology
certificate)两种。大规模发电证书主要针对可再生能源发电站,合格的可再生能源发电站每生产1兆瓦时的电量可得到1张大规模发电证书。小规模技术证书主要针对小型光伏发电系统、太阳能热水器、空气热泵、小规模风电、小规模水电等符合条件的小规模系统,小规模可再生能源系统每生产1兆瓦时电量可获得1张小规模技术证书;根据太阳能乘数机制,系统部分太阳能发电系统可获得1~5倍的证书。

一是在推进电力市场化建设中充分考虑可再生能源电力消纳保障机制,以市场手段完成可再生能源消纳责任,并协调与可再生能源绿色电力证书、风电光伏平价上网等政策的有效衔接。

二是协调各省公司可再生能源消纳问题,根据《通知》下发的各省可再生能源电力总量消纳责任权重,对消纳责任权重完成情况进行测算分析,建立消纳责任权重完成方案,协调可再生能源本地消纳和跨省跨区大范围内优化配置。

三是各省公司与所在省能源主管部门进行协调和协商,参与到本省级区域的可再生能源电力消纳实施方案的制定过程中,尤其是跨省跨区可再生电力消纳过程中的可再生能源电量分配问题。

四是组织和指导承担消纳责任的市场主体优先完成可再生能源电力消纳相应的电力交易,保证各承担消纳责任的市场主体按时履行消纳责任。同时,省级电力交易中心需组织各省级行政区域内的消纳量转让,北京电力交易中心和广州电力交易中心需组织跨省级行政区域的消纳量转让。