分布式能源的巨大潜力

　　执行摘要
　　中德均致力于达成《联合国气候变化框架公约》框架内的《巴黎协定》。《巴黎协定》不仅承认全球变暖的威胁是真实存在的，它还首次让几乎所有国家为同一个目标：“把全球平均气温上升幅度控制在前工业时期水平之上的2摄氏度以内，并将全球气温上升控制在前工业化时期水平之上的1.5摄氏度以内”而采取雄心勃勃的努力对抗气候变化。
　　为了实现这个目标，能源系统需要以可再生能源为基础向可持续方向转变。中德两国可再生能源应用和扩展的起点有所不同。自能源转型之初，德国依靠大量的小型可再生能源项目，这主要归功于德国政府2010年提出的“能源转型”口号以草根运动的形式在公民社会中发挥强有力的作用，还归功于其高人口密度和《可再生能源法》对补贴电价支持下的有限财政手段。而中国，迄今为止选择的方式主要是建设大型可再生能源电力机组，尤其是在其西部地区。
　　中国的经济中心及其能源密集型消费群主要集中在东部沿海地区。按照目前在西部建设大型电力机组以及中国至2030年非化石燃料占电力生产50%的目标，大量可再生能源产生的电力将必须从西部输送到东部。
　　近年来，为了优化东部地区的自然资源利用、通过减少输送损失提高电力系统效率，我国开始讨论在人口密集的东部地区增加分布式可再生能源数量。但想建造分布式可再生能源电力机组的公司面临着巨大的不确定性，电力机组与电网连接是主要难题之一，尤其是技术和监管需符合的要求缺乏透明度。
　　本报告对中国分布式可再生能源的现状（第一章）和德国与欧盟的相关经验进行了梳理（第二章），表明分布式可再生能源的使用的技术可行性与经济有利性，而实现的前提是建立一个可行的监管框架。根据德国与欧盟的经验，为减少可再生能源接入在我国配电网的障碍（第三章），本文提出了以下几点建议：
　　1.德国已证明分布式可再生能源接入的技术解决方案是成功的，该方案可以直接在中国应用。
　　2.监管体系不仅需要引入可再生能源的强制并网和优先调度，同时考虑到配电系统运营商能发挥更积极的作用，还需要引入透明的电网规范与条例。
　　3.引入以最优次序法为原则的市场结构，从而保证接入有成本效益的分布式可再生能源。

　　图1 截止2019年5月，中国国家电网公司的电网区域内分布式光伏装机容量已达到53.2吉瓦
　　德国的气候目标是在2030年前电力系统的可再生能源比例达到65%。在可再生能源转型下，德国能源消费的可再生能源比例从1990年的4.6%上升至2018年的约38%。

　　图2 德国1990-2018年能源消费的可再生能源占比

　　图3 2017年光伏能源的装机容量（左）与陆上风能（右）的电压等级占比（低电压：400伏，中电压：10/20/30千伏，高电压：110千伏）
　　由图三可见，超过一半（55%）的光伏能源接入低电压电网，，仅4%的风力能源接入高电压电网。
　　分布式可再生能源持续增长的比重使更多的电力进入配电网，从而使配电网在电力系统的作用发生了重要变化。在德国，分布式可再生能源的电量若没有在本地消耗，将以反向电流的方式从低压电传输至高压电。

　　图4 分布式可再生能源使输电系统运营商（TSOs）和配电系统运营商（DSOs）转换角色

　　图5 电网运营商在管理电网上有四个主要的供给端工具
　　1.与系统有关的措施，如电网中的开关操作；
　　2.与市场相关的措施，如重新调度（对传统发电厂的调增和调减）;
　　3.合同式启动后备电厂，以弥补调度容量的不足；
　　4.以经济补偿的方式减少使用可再生能源电力。
　　如风能和太阳能等多样的可再生能源数量增长催生灵活性的需求增长。图六显示德国电力市场能够有效满足大部分的灵活性需求。

　　图6 2011-2018年灵活性需求的增长（灰色：电力平衡的需求；绿色：当天交易量）
　　图七介绍了欧洲新立法的一些主要发展。
　　以消费者为主的市场模型：1、消费者权利强化，能够作出明智的选择；2、弱势消费者得到保障；3、消费者拥有电力或储存设备，能向市场提供他们的灵活性；4、消费者也能联合行动，如：成为能源共同体。
　　需求可以灵活性：1.规定的零售电价应逐步淘汰；2.推出智能电表和签订动态电价合同的权利；3.引入独立的聚合商；4.要求配电系统运营商提供灵活性服务。
　　市场优先的方式：1.配电系统运营商和输电系统运营商不能运营电动汽车充电站或电池等储蓄设备；2.根据市场原则采购辅助服务；3.配电系统运营商和输电系统运营商应透明地、以市场为导向地进行采购，不得歧视某些市场参与者，如消费者。

　　图7 欧盟冬季一揽子计划的主要内容概要