分布式发电为近年来承受巨大压力的现有集中式电力系统提供了有前景的基础设施支持。从日益频繁的自然灾害,如美国破纪录的飓风,到持续的地缘政治冲突,如俄罗斯对乌克兰公用事业的多次罢工,导致数百万人断电,老化的能源系统的故障在2024年成为头条新闻。分布式电源为应对此类威胁提供了缓冲,同时提高了可靠性和效率。从本质上讲,分布式电力是一种相对简单的解决方案:
将小型能源生产设施设在离能源消耗地点更近的地方,通常由储能系统提供便利。分布式能源(DER)有助于克服集中式能源的弱点,包括在满足快速需求变化方面缺乏灵活性、从损害中恢复缓慢以及缺乏模块化。然而,可以说分布式电力最吸引人的方面是,能源消费者有机会生产自己的电力供自己消费,甚至将多余的电力输送到电网。他们被称为产消者,可以单独行动,也可以作为合作社的一部分建立和共享可再生能源系统。
电网电压控制解决方案提供商Fundamentals的首席执行官Jon Hiscock博士表示:“具有讽刺意味的是,这是电力系统在电网出现之前的最初发展方式,当时人们在当地发电和消费能源。我们正在朝着这种模式倒退,但现在也在电网上。”。产消者最受欢迎的DER是风能和太阳能光伏(PV)电池。
Power Technology的母公司GlobalData发现,分布式光伏系统“由于其有利的经济状况和最低的初始成本,显示出最显著的增长潜力”,预计到2050年将占全球太阳能光伏市场的约40%。随着全球能源转型的步伐加快,各国都在考虑能源系统的未来,DER的可用性和产消者的实施率提高了能源安全性,增强了连通性,减少了对环境的影响。
然而,复杂的市场、监管和金融挑战阻碍了产消者在集权和分权之间实现真正的平衡。人民的力量:挑战和机遇
专业消费主义并不是一个新概念,但可再生能源解决方案的转型和发展的推进提高了个人、社区和商业参与者对发电和消费的控制。商业和公共产消者通常都有很高的自我消费率,以满足家庭、学校、医院或超市的能源需求。专业人士受益于对其电力供应的更多控制和保证,而不必依赖集中式系统。
分布式能源的本地化还可以捕获在传输和分配过程中损失的能量和热量,称为线路损耗。然后,这可以重新分配给家庭或行业运营的供暖或制冷等用途。对于住宅产消者来说,行为因素是关键,尤其是在气候变化危机期间。实施DER使社区能够控制自己的清洁能源生产,降低碳排放,而不是被动的消费者。与此同时,工业产消者可以从降低的制造成本、有弹性的现场供电中受益,以避免运营中断,并通过向电网出口多余的能源获得额外收入。
然而,对于更广泛的能源市场来说,产消者或“能源公民”的过度激增带来了一些风险。Hiscock强调了产消者和分销网络运营商(DNO)之间棘手的平衡行为。“从公用事业的角度来看,由产消者连接的分布式能源是DNO无法控制的不可调度能源。这创造了一个巨大的动态系统,如果例如一个产消者在同一条街上有太阳能光伏板,另一个产用者有电动汽车充电器,那么这个系统可能会在不同的电压条件下发生故障。”
产消者的崛起也可能产生连锁反应,减少对集中式电网的投资,增加不生产自己能源的消费者的账单。保持产消者和经营者之间的互利关系是关键。在电网运行困难的高负荷日,产消者可以调整其DER输出,并获得报酬,以支持灵活市场中的集中式能源系统。能源关税、净计量以及配电盘或涡轮机等DER设备的安装和维护折扣是公用事业公司反过来支持产消者的方式。监管在维持这种关系方面发挥着重要作用。
然而,分布式风能协会(DWEA)主席兼Bergey Windpower首席执行官Michael Bergey解释说:“美国的公用事业公司作为舒适的垄断企业,有能力提高产消者支付的公平价格。”分散未来电力系统:支持产消者
除了单位帮助促进产消者和DNO之间的公平关系外,全面的监管框架对于产消者与分布式电力系统一起发展至关重要。首先,对产消者的商定法律定义仍然不确定。
例如,欧盟(EU)承认“自我消费者”,但欧盟成员国之间的定义各不相同,只有希腊和北马其顿存在针对产消者的单独监管框架。对产消者的一致法律定义将确保公平监管和支持的一致适用。出于这个原因,欧洲议会呼吁“欧盟对产消者和新能源立法的共同操作定义,以提供鼓励投资于自发电能力的措施”。在英国,Hiscock断言,促进分布式能源和产消者发展的监管途径围绕着“一个长期存在的问题:我们如何为私人投资创造一个环境?
”他说:“当然,工党单位创建了GB Energy,向这些领域注入公共资金。开发商和产消者可以参与各种市场,但这很复杂。简单和可访问性会有所帮助。”。特别是对于工业产消者,分散能源协会的政策官员Jessica Savoie强调了“安装、地理限制、资本支出增加和混合技术”方面的挑战。萨沃伊说:“英国单位不喜欢工业成为产消者。”。“他们宁愿大型工业企业成为电网的一部分,所以有很多许可限制和行政障碍。
如果到处都有微电网,你可能会陷入谁拥有什么的奇怪境地。”虽然单位更容易监控集中式能源系统的工业使用情况,但减少许可限制将使工业产消者摆脱对电网连接和化石燃料的依赖,支持国家脱碳目标。联合国工业发展组织的一份报告强调了一系列额外的好处,包括经济可持续性和创造技术就业机会。关于混合分布式可再生能源,研究指出,协调“具有不同能力和特征(如能源容量和时间响应函数)的不同分布式可再生能源尚未得到很好的理解”
。Bergey说,尽管分布式太阳能和风能是互补的,“我们发现客户要么做其中之一”。鉴于未来的天气和气候变化将需要一系列能源解决方案,单位可以通过有针对性的拍卖或资助发电组合的研发,帮助确保不同可再生能源市场之间的公平竞争。总体而言,Bergey呼吁“制定政策,保护人们安装DER设备的权利,并确保为多余的电力支付公平的价格。”
由产消者主导的分布式电力的势头正在全球范围内增长,特别是那些得到强有力监管框架支持的分布式电力。领先的是亚太地区(APAC),该地区计划到2030年将可再生能源增加两倍。Hiscock引用澳大利亚作为分布式太阳能的中心:“他们连接的数量巨大,而且他们相对较快地完成了这项工作(多亏了单位的支持),因此这是一个关于可能性的案例研究。”
GlobalData还预测,DER将在中国、印度和东南亚大量部署,印度尼西亚、马来西亚、菲律宾和新加坡已为产消者实施了广泛的净计量。在DER增长和重要的产消者支持的共同作用下,在单位的支持下,亚太地区将向世界其他地区展示分布式电力和产消主义的可能性。分布式电力是能源系统的未来。正如监管援助项目所断言的那样,“旧的[集中]模式假设能源的创造只是为了满足需求;
新的模式必须鼓励并允许在最佳时间创造、使用和储存能源,以实现家庭灵活性和电网可靠性。”产消者之间的有效协调以及分布式能源资源的战略部署,在强有力的监管框架的支持下,将实现能源格局的成功分散化。