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解析增量配网与微电网

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能源转型背景下,催生了微电网这一新型电力技术,同时电力体制改革提出放开配售电市场,推进电力市场建设,又产生了增量配电网这一概念。微电网和增量配网既有联系,又有区别,商业模式又不尽相同。增量配电网和微电网技术上有哪些区别?电改背景下又有哪些商业模式?它们又将如何开展售电和电力交易业务呢?

一、首先我们了解下定义:

1、什么叫增量配电网

增量配电网原则上指110kV及以下电压等级电网和220(330)kV及以下电压等级工业园区(经济开发区)等局域电网。新增配电网、混合所有制方式投资的配电网增容扩建或者除电网企业存量资产外其他企业投资建设运营的存量配电网。

注意:增量配电网的定义并不是根据电压等级去定义的,因为增量配电网在我们国家这一两年的发展里面,它最大的形式就是园区型的配电网。

在定义中,第一,强调了新增的配电网,以前没有现在新建设或规划建设的配电网。第二,强调了电网存量资产以外的配电网,也就是,除了我们常规意义上理解的国家电网以及南方电网自己建设的配电网之外,实际上,我们周边会有很多其他因历史原因造成的配电网。比如低电、短售或者其他一些园区型的配电网都在这些范畴以内。

2、什么叫微电网

美国定义:微电网是由分布式电源和电力负荷构成,可以工作在并网和独立两种模式下,具有高度的可靠性和稳定性。

日本定义:微电网是指在一定区域内利用可控的分布式电源,根据用户需求提出的系统。

欧洲定义:利用一次能源并使用微型电源,可实现冷、热、电三联供,配有储能装置,使用电力电子装机进行能量调节,可以工作在并网和独立两种模式下。

共识:各种分布式发电、配电、负荷及监控和保护装置组成的微型发供电系统;具有灵活的运行方式和可调度性能,能在并网/离网两种模式之间切换。

3、增量配电网和微电网的主要技术区别

两者之间内部电源问题是这两者比较重要的一大区别。增量配电网之中,是可以没有任何电源的,包括清洁型的分布式电源,一般的小煤电,的确是可以不需要这些电源的。但是,微电网必须要有电源,因为微电网一个很大的特征就是实现发电功率和用户负荷功率的自我平衡。

若增量配电网之中,没有电源,则无法实现自我平衡,它的电只能通过上级电网进行供电。由于微电网有电源,所以它能够实现自我平衡,并且实现自我平衡是微电网最大的一个特征。

因为增量配电网之中可以没有电源,所以增量配电网可以不能孤网运行。微电网必须地实现孤网运行,才叫微电网。并且,微电网分为离网型微电网和并网型微电网。

在一些偏远地区进行建设电力线路,其成本是非常高的,那么在这些地区是可以建设离网型微电网,那这些微电网的运行就是孤网运行。

并网型微电网,是与大电网相连在一起的微电网。虽然连在一起,但是它具备孤网运行的特点。这就使得在大电网发生故障的情况下,微电网是可以自己运行的。

 

  4、增量配电业务发展路径和运营模式

增量配电网的发展模式可以从我们国家现有的文件政策以及我们现在实践的出来的一些经验这两个方面总结我们国家增量配电业务发展路径和运营模式。

4.1、发展路径---成为增量配网业主

增量配网得纳入地方政府的电网规划之中,也就是地方政府相对于配电网做一个整体的电网规划,并且从中选取一部分试点园区作为增量配电网的一些试点,也就是说,这些试点园区可以做配电网了。但是这时候的试点园区实际上还没有确定项目业主。文件中说明需要通过市场化的方式确定项目业主。当然,市场化的方式不仅仅是常规理解上的招标和投标,还有竞争性谈判、竞争性磋商等等。通过以上这些市场化的方式,可以确定为项目业主。

4.2、增量配网运营模式

增量配电网的的确确能够开展的服务范畴主要包括两方面:第一方面是对于配电网而言,必须提供的一些基础服务,包括配电网的调度、运行、建设、改造以及给用户提供供电服务。第二方面是增量配电网实际上还可以开展一些在这个能源改革背景下特殊的政策服务,比如冷热电的政策服务。

4.3、增量配网主要盈利点

关于增量配电网的赢利点主要体现在两方面,一方面如果是作为纯粹的增量配电的公司,可以不作为参与竞争性售电性业务的公司而言,其实他只是一个供电公司,那么根据配电网运营者的供电服务内容,收入主要有以下三个方面:

1)配电服务费。

2)相关增值服务收入。(包括冷热电以及用户节能服务等等,它并不是一个增量配电网企业必须开展的业务)

3)参与辅助服务市场营收。(电力市场的概念,一个电网的运行,发电功率和负荷功率的平衡之外,还需要其他综合性质的平衡手段,比如有功平衡和无功平衡直接反映到电网,电网平率是否稳定、电压是否稳定。在这之中,辅助服务提供者起到了决定性作用)

4.4、增量配电网开发主要难点

(1)和外部电网的协调问题(相连接问题)

(2)园区用户负荷增长预测偏差。

 

(3)配电价格与投资经济性问题。

二、微电网发展模式

1、微电网投资方式

微电网确切来讲也是增量配电网的一种形式。关于微电网项目的融资方式,鼓励微电网项目单位通过发行企业债券、专项债券、项目收益债券、中期票据等方式直接融资,参照《配电网建设改造专项债券发行指引》(发改办财金〔2015〕2909号),享有绿色信贷支持。

2、微电网主要服务模式

第一个是售电服务。有了售电,微电网的建设和开发就有了最大的动力。

第二个是冷热综合服务。与多能互补合的微电网。多能互补必须要有合适的载体,以微电网为载体,去集成优化多能互补系统。

第三,辅助服务。微电网在做辅助服务的时候,有电源、储能、综合用户同意管理和相应。

 

冷热电产品及套餐服务案例分析

 

除给用户供电外,微能源网可通过冷网和热网向用户提供集中供冷、供热服务。为了保证能源利用率以及系统运行经济性,微能源网的冷热电终端消费需要一定的总量水平和合理的比例区间。微能源网的运营管理方可通过用户用能习惯、负荷预测、能源输入价格以及设备状态统筹,制定符合用户和微能源网最大经济利益的套餐。

假设微能源网的运行成本及上网费用如下:余电上网费用0.55元/

(kW˙h),用电费用0.9元/(kW˙h),用气(燃气)费用2.2元/m³。

假设微能源网面向用户收费如下:单独供电费用0.8元/(kW˙h),单独供冷费用0.6元/(kW˙h),单独供热费用0.6元/(kw˙h)。

案例:该网包含两套(考虑制冷、制热各一套)分布式三联供机组(内燃机+溴化锂机组+余热交换设备),假定三联供产品技术参数如下:

输入额定功率:3395kW

额定输入气量:366m³/h

额定发电功率:1400kW

额定热功率:1500kW

余热交换制热能量转换效率(COP):1

溴化锂制冷COP:1

该系统每立方米燃气约产生3.8kW˙h电量和4.1kW˙h的热量/冷量

表1无套餐情况下单独用能方式和费用情况

表2套餐用能方式和费用情况

结论:在用户用能量相同情况下,无套餐时,用户用能费用合计8520元,微能源网运行成本费用合计3534元;在有套餐时,用户用能费用合计为8221元,微能源网运行成本费用合计3151元。分别减少了299元和383元,提高了各方经济性。

注:为简化,暂不考虑微电网面向用户供电可能存在的政府性基金、电价税费、用户容量费等因素,仅从经济成本分析微能源网套餐的制定原则。在该模型下用户用能套餐考虑用电/用冷(或用热)比为1.4:1,5。在套餐内的使用能源费用为9折,即用户每消耗1.4kW˙h电+1.5kW˙h冷(或热)的费用为1.818元。

3.3微电网参与电力市场关键问题

 

微电网在电力市场中是怎样一个市场主体,接下来根据并网型微电网进行分析。

 

并网型微电网分类

 

并网型微电网根据功能结构和供电范围基本可以分为两类:

 

(1)单个用户型微电网,可以看作用户主体,例如单个工厂用户在厂区建设的微电网;

(2)形成局域网向多个主体供电的微电网,可以看作售电公司主体,例如工业园区建设微电网面向多个用户供电。

并网型微电网有一个很关键的问题就是储能,现如今储能的经济价值还不是特别高。如果微电网本身没有燃机、旋转电机在里面,里面只有光伏和风电。为了保证用户的安全用电,必须得上储能。但在另外一种环境下,多能互补系统中,本来就有分布式燃机去提供稳定可靠的电力。储能的作用是需要各个投资方去重点考虑的一个问题。所以并不建议为了做成微电网,加上储能,不能会导致微电网经济效益的下降。

 

主体身份

 

一般而言,局域网并网型微电网既具有发电主体属性又具有售电主体属性。虽然微电网包含分布式电源,但在批发市场上微电网主体的身份仍然宜属于售电主体而不是发电主体。

 

如何进行电力市场交易。

对外部来讲,微电网将作为一个整体,去外面买电,把内部电源不足的电通过外面市场去购买,来满足内部用户的用电需求。

 

对于内部来讲,微电网主体需要跟内部建立一个能源售电售热的价格体系,由微电网主体自己去和各个用户进行协商。

 

需要进一步思考问题

 

辅助服务机制;

 

新型备有容量机制;

 

微电网的监管;

 

有了相关的定义之后,相关的微电网才能得到政策上的支持和补贴上的支持。所以,当微电网的运行、建设不符合微电网的本质,实际上是享受不到这些优惠的。这样,对微电网的监管就很有必要了,这个监管不仅仅指是作为增量配电网去监管的一些东西,而是作为微电网去监管和保障微电网该有的行为。

 

增量配电和微电网改革发展政策

 

自2016年国家发展改革委  国家能源局首次印发关于《售电公司准入与退出管理办法》和《有序放开配电业务管理办法》的通知(发改经体【2016】2120号)以来,至今已先后出台22个相关管理办法和指导意见。

全国试点项目推进进程

2016年11月,国家发展改革委  国家能源局公布第一批全国各省市地区共105个试点单位名单,其中“南京江北新区玉带片区增量配电业务试点”位列其中;

2017年11月,国家发展改革委  国家能源局公布第二批全国各省市地区共89个试点单位名单;

2018年4月,国家发展改革委  国家能源局公布第三批全国各省市地区共97个试点单位名单。