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”行動需要開發現代化電網，并活躍分布式資源市場來優化投資。與傳統發展方式不同，這種模式具備實在的可持續性。因此，紐約州“能源愿景改革”行動正在設計新方法以最大化利用創新、高能效的清潔資源，并運用這些資源為用戶和電網公司等利益相關方帶來經濟回報。

2012年10月，超級颶風桑迪伴隨著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，造成災難性的后果，更重要的是它同時暴露出了紐約州電力系統的薄弱環節。這次颶風是近年來肆虐該地區的一系列極端天氣中最近的一次，也是美國歷史上造成經濟損失第二嚴重的天氣事件。颶風切斷了美國東北部地區超過800萬人的生產生活用電，華爾街因此閉市，共計造成超過650億美元的經濟損失。自然災害暴露出的電網基礎設施弱點，給當地政府及有關部門敲響了警鐘。

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

2014年，紐約州出臺了一項頗具雄心且影響深遠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先者。以多方合作的方式，數百名利益相關方（包括分布式資源企業、用戶組織及其他利益相關方）參與了一系列工作組、技術研討會以及討論會，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、屋頂太陽能、能效、微電網等這些目前尚未完全開發的重要資源充分利用起來，結合傳統資源，優化電網運行，改善電網應對斷電情況的彈性服務能力，使用戶能夠更靈活地管理自身能源使用情況。

要開發這些分布式資源，需要讓它們成為電網規劃與運行中不可或缺的工具。“能源愿景改革”行動需要開發現代化電網（這既促成了分布式資源的整合，也是分布式資源整合的結果），并活躍分布式資源市場來優化投資。此外，這一行動還需要為州內電力公司提供經濟可行的財務模式來推廣這種發展模式的應用，逐漸摒棄傳統商業模式。

將分布式資源納為電網資產

與燃氣或燃煤電廠不同，分布式資源規模小，用戶分散，并且一般由用戶而不是電力公司持有和運行。過去，分布式資源的這些特點使電網規劃和運營者很難預測何時何地能夠怎樣可靠地利用它們。然而，隨著技術進步和清晰價格信號的出現，整合起來的分布式資源可以三種形式向電網提供價值，這也是“能源愿景改革”行動希望實現的。

首先，分布式資源能夠降低峰值用電需求，比如運用需求側響應技術將用能需求轉移到電網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等技術，用戶能夠在不中斷服務的前提下降低用電需求，為電網帶來可觀價值。例如，通過運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升級并降低能源成本，預計每年可節約資金12億－17億美元。通過充分發揮分布式資源的潛力，紐約州能夠改善負荷系數，從而改善基礎設施利用率，減少過量投資的同時保證系統可靠性。

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

據預測，到2018年夏季，那兩個區的用電需求將會超出電網容量幾乎70兆瓦。當地電力公司聯合愛迪生（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、皇后區用電需求管理項目（BQDM）”，以此尋求非傳統、更清潔、更具彈性且更經濟可行的方式來滿足不斷提高的用電需求。

在該項目中，聯合愛迪生承諾投資2億美元用于基礎設施和本地分布式資源建設——還不到預估成本的20%——從而延遲對12億美元變電站升級的需求。在提出這項替代方案時，聯合愛迪生積極響應監管部門對于“能源愿景改革”行動政策方向發出的信號，并承諾項目不但能夠為用戶帶來經濟價值，還能提供重要的案例經驗供參考。

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

“布魯克林、皇后區用電需求管理項目”是紐約州該類項目的首創，目前整個紐約州都在測試這類項目的效果。例如，聯合愛迪生在其另一個示范性項目中通過整合分布式太陽能光伏資源和電池儲能資源創建了一座“虛擬電廠”，與一座傳統電廠的運營方式一樣，向電網提供諸如容量和調頻等重要服務。聯合愛迪生與兩家私營企業合作，將1.8兆瓦太陽能光伏發電設施和電池儲能系統安裝到了300個用戶家中，并加入了云技術保證電力公司能夠直接控制這套整合系統。除了為用戶提供價值（降低用電成本，并在系統斷電時仍能保證電力供應）外，也能為電網帶來真正的益處。在紐約，用電需求高峰一般出現在下午5點之后，但此時太陽能發電量已經開始下降。如果電網能夠將太陽能電力保存在分布式電池儲能系統中，然后在晚間用電高峰期將其釋放，即可大大減輕電網的壓力。

第三，分布式資源可以提供支持電力系統日常運營的各項服務，包括提高電網彈性。桑迪之后，一些重災區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為地鐵系統停電被困在了曼哈頓。各個相關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系統來提高電力系統可靠性。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項微電網可行性研究。一旦建成，這些微電網不但能夠在電網服務中斷時為“孤島”供應電力，還可以被整合到更大電網的日常運營中，為其提供常規運營支持服務。現在“能源愿景改革”行動研究的一個基本問題是如何最佳地協調、貨幣化和補償這些運營支持服務。

創建分布式資源市場

如果說加利福尼亞州（另一個領先開展電力部門改革的州）采用的是強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。阻礙分布式資源進一步普及的關鍵問題是缺乏有效的機制來協調和定價小型分散資源對電網帶來的效益。

基于此，紐約州創建了一個新型的彈性競爭平臺——分布式系統平臺（DSP），從而貨幣化系統價值和鼓勵用戶與私營企業參與。作為分布式系統平臺，電力公司將拓寬其角色，整合分布式資源，并在批發電力系統和越發多樣化的零售市場（包括各種用戶負荷水平和新型能源服務）之間發揮橋梁作用。紐約州是第一個將分布式系統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者——他們將積極參與電網的健康和穩定運營，并幫助降低碳排放。

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

分布式系統平臺將創造一個市場機制，發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者的角色，曾經的被動變為主動，消費者的身份變成了通過分布式系統平臺提供能源服務的服務商。紐約州的電力公司正在研究如何應用分布式系統平臺，這顯然需要電網基礎設施和通信方面的同步提高。創建分布式系統平臺市場和實施“能源愿景改革”行動的其他措施能夠為電力公司帶來新的收入流，并最終成為穩定的發展模式。在“能源愿景改革”行動下，電力公司收入將取決于非傳統因素：相對于單純依靠資本投資收益的傳統模式，基于可能會出現的更多“獎勵機制”，它們將能夠依靠提供系統效率、能效、改善數據獲取方式和信息互動等服務的能力創造收入。

當分布式系統平臺完全得到應用后，電力公司還可開發新的“平臺服務收入”，如向私營企業收取交易服務費等。通過鼓勵提高系統效率，電力公司能發現過去不存在或很難實現的分布式資源價值，這使得“布魯克林、皇后區用電需求管理項目”和紐約市“虛擬電廠”等項目不但成為可能，并且具備經濟回報能力。

與傳統發展方式不同，這種模式具備實在的可持續性。因此，紐約州“能源愿景改革”行動正在設計新方法以最大化利用創新、高能效的清潔資源，并運用這些資源為用戶和電網公司等利益相關方帶來經濟回報。