IT與新的商業模式有望改善棄風嗎？

文 | 本刊特約評論員 張樹偉

問題

· 信息互聯網正在迅速地改變著人們的生活與生產方式。互聯網作為一種強大的工具，在金融支付、交通出行、購物、出版等方面已經對傳統的行業形態進行了摧枯拉朽式的改造，誕生了諸多新的“互聯網+”的商業與經濟模式。從全球來看，受信息技術的影響與推動，基于可再生能源所具有的更分散化、更大波動性（相比需求的波動）、配網潮流可能逆向、需要額外無功補償與電壓控制等屬性，整個電力系統從發電（輔助服務提供，軟硬件結合設計）、輸配電（優化控制）、用電（比如點對點交易）到計量核算（比如區塊鏈應用），也正在經歷深刻變革。

· 棄風限電嚴重影響著風電場的收益，也對經濟能源結構的盡快改變，以及風電的經濟性與技術進步提升造成了嚴重的負面影響，必須加以大幅度改善。那么，信息技術（IT）（可以稱之為“能源系統的數字化”）有望改善我國的嚴重棄風限電（如果不限于風電，可以加上棄光）現狀嗎？其特定的時間（比如幾年內還是10幾年，甚至更長）與空間尺度（只適用于個別特定情況還是全部都適用，以及市場容量問題——不斷擴大還是迅速自我摧毀，后者比如儲能）如何？

· 這些就是本期“專欄”聚焦的話題。

事實

· 在歐洲地區，大部分風電（除了海上風電）與光伏發電往往接入中低壓配網（110kV及以下）。相比電壓等級更高、范圍更大的輸電網，配網的電力需求與供應波動往往更加劇烈，電壓與無功控制資源選擇更有限。因此，借助智能電網與信息技術實現配網的更安全穩定運行，往往是比新建線路甚至輸電網更經濟有效的選擇。奧地利薩爾茨堡開展的中低壓電網智能電網示范項目表明：這種自動化系統，可以多接納超過20%的波動性可再生能源。新的商業模式，比如系統中的集合者Aggregator，相比配網運營者（DSO）直接控制每一個產銷者Prosumer往往更經濟，而不會嚴重損害整個系統的靈活性。

· 在荷蘭、德國邊境地區有兩個小村莊，一個發電資源豐富，一個電價很高。5年前，因為分屬不同國家的調度控制區，這兩個村莊無法進行直接電力交易，后來通過特殊安排進行了聯網，才使得電力交換與降低電價成為可能。在丹麥，基于區塊鏈點對點交易，充分或者完全依賴可再生能源的“能源公社”烏托邦計劃正在安靜但是堅實地展開。

· 盡管存在上述先進的應用與模式，但是總體而言，目前的配電網仍舊處于輸電網的從屬地位，系統仍舊是中心化的，尤其是在電網調度（解決平衡與安全問題）與數據管理方面。在一定的平衡控制區域（Balance Area）內，由市場價格信號（能量市場）來實現系統粗略的平衡，然后系統運營商（TSO/ISO) 運行平衡市場處理偏差的部分。在區域定價體系1：歐洲大部分市場是區域定價，而美國的多數放松管制市場是節點定價。中，系統運營商還需要通過二次調度（Redispatch）處理阻塞問題。盡管這種阻塞可能是由配電網（比如某區域風電過于集中，某些時刻匯集聯絡線超容）部分造成的，并且解決它的最好方式也在配電網側（比如配電網充電動汽車，消解阻塞問題），而不是改變輸電網電廠的出力。

· 我國存在的5級調度體系與保持系統平衡的方式，與國外如何映射比較是一個很復雜的問題。一方面，我國的省級調度具有較大的操作能力與責任，類似歐美一定平衡控制區內TSO/ISO的角色，但是區域調度也在更大范圍內進行頻率等調控；另一方面，整個體系中，市場的參與者（比如發電商與大用戶）往往沒有平衡責任（不需要對小尺度的平衡誤差負責），或者具有絕對的平衡責任（義務出力調整比例超過50%）。整個體系既非中心化（一統到底）的，也非分布式（各管各的，然后彼此間通過明確規則協調）的，而是更像一個分級科層（Hierarchical）結構。

· 我國在配電網內的靈活交易方面無疑走在了世界的前列，已經開展了有益的市場、監管、定價探索。2017年11月，國家發展改革委、國家能源局發布《關于開展分布式發電市場化交易試點的通知》，決定組織分布式發電市場化交易試點。分布式發電市場化交易有三種可選的模式：分布式發電項目與電力用戶進行電力直接交易、分布式發電項目單位委托電網企業代售電、電網企業按國家核定的各類發電標桿上網電價收購并在110千伏及以下的配電網內就近消納。

推理與討論

· 可再生能源分散、波動、不可控，使得系統保持平衡所需要的供給與需求側的靈活性成為一種有價值的稀缺資源。要靈活快速地調配發電、需求側響應、儲能、電網平衡區協調等各種靈活性資源，必須依賴信息通信技術（ICT）進行信息的共享處理、以及快速實時操作。這不僅僅存在于輸電網與大的平衡控制區，也出現在日益復雜的中低壓配電網中。

· 上述的第一個案例證明，依托先進的技術與商業模式，有可能在保持系統足夠穩定與安全的前提下改善棄風限電。第二個案例表明，基于新的技術與商業模式，有可能對傳統電力供應范式產生顛覆性的創新與改造。當然，這種改變有可能與現有的系統平衡方式存在一定沖突，比如輸電網運營者與配電網運營者的角色，乃至挑戰整個監管體系與管理體制，比如是否允許點對點交易、平衡責任如何界定、如何核算余缺平衡服務成本等。以消費者為中心的電力系統再次被提出，包含了點對點、聯網型與離網型微網，以及產銷者集合等幾種形態（見圖1）。

· 由于我國調度與系統平衡體系的特點，目前分布式發電就近交易試點如何與調度體系互動，或者完全沒有互動，而僅是財務結算方面的變化（將影響輸電網資產利用率與成本回收），這些都有待進一步觀察。一個符合邏輯的映射是，這種分布式交易往往可以配對（上述提及的幾種模式），逐漸擴大，形成類似目前中西歐輔助系統平衡的“平衡基團”（Balance Responsible Parties），可以是集合商、大能源企業、甚至是配電網運營者的角色，幫助實現系統的平衡。但是，目前的調度模式對這種平衡責任并無需要，系統的調度尺度（比如往往超過5個小時）也過大。這其中并不存在自然演化進步的可能，需要以政策與監管體系的變化為前提。

圖1 以消費者為中心的電力系統的幾種模式

· 目前，我國在配電網與售電側有望出現更多的市場主體，潛在地將激活整個體系的創新能力。所謂“綜合能源服務”的提法不斷見諸報端。如果某個運營商能夠將各種波動性的電源與波動性的需求有效整合，平滑輸出，提升預測準確度，作為目前集中式輸電市場的一個有效參與者，將解決很多分布式發電的限電問題，是系統平衡的貢獻者。但是，由于目前缺乏平衡責任認定，“預測準確”、自我平衡并不具有相應的系統價值。因此，從企業戰略視角來看，目前的配售電改革仍舊是以劃分“舊有體系所有者的租值”為主要內容，所謂的通過服務而不是售電差價掙錢，大體是緣木求魚。

說開去

· 處于快速發展中的IT與新的商業模式，特別是基于信息技術與能源信息學（Energy Informatics）的應用，是否可以潛在地大幅度改善棄風限電問題，甚至整個電力行業的基本形態？以上的信息與討論可能會給人以稍顯混亂的感覺。這個問題的答案完全取決于你是問一個技術專家（Technologist）、經濟學者（Economist），還是一個政治學者（Political Scientist）。

· 從技術上講，這是完全美好的前景。現實中存在很多問題（比如原來出租車行業的租值分配問題），我們對原因的追索是尋找其所造成的問題的必要條件2：本專欄前幾期文章刊發后，得到了大量的讀者反饋與評論，在此特表示感謝！與其中一個評論相關的是，這一充分必要歸因的邏輯也適用于“電力需求不旺”是否為棄風限電加劇的合適原因的分析——不能將充分條件作為合適的歸因。（比如行政壟斷造成了租值偏向壟斷者）；而要解決問題，卻可能是技術作為充分條件減少了問題的復雜程度，或者直接解決了問題（比如Uber、滴滴打車模式的競爭者出現使得租值消失），而并不依賴那些必要條件的改變。如果儲能足夠便宜，智能控制人人都有，大家都可以直接操控機組、光伏設備，那么限電問題自然也不存在了，集中式的能源體系將得到徹底解構。

· 從經濟上講，這個過程可能比想象的要漫長太多，技術遠不充分。技術要發揮作用，需要一系列苛刻的政策與社會條件（比如消費者組成能源公社，需要彼此高度信任并就如何分擔成本與收益達成一致；可以調整自身負荷的足夠的技術與基礎設施能力；克服傳統的習慣等），發揮消費者的驅動作用，并且不合適的政策可能造成激勵的嚴重扭曲，使得系統鎖定在劣等技術（比如大容量基荷長距離輸送波動性、人為壓低價格的可再生能源電力）上。

· 從政治上來講，這個過程往往充滿了風險與不確定性，甚至會引發系統的可靠性問題（比如一些商業模式本質上挑戰了現有的系統平衡方式，公社中的搭便車問題），所以，為了避免最壞的結果，最好的方式是“等等看看”（Wait and See）。新的技術與商業模式挑戰舊有的結構體系，這涉及更廣泛的超越產業與行業的制度、習慣，甚至文明問題。在我國，可再生能源遭到限電時，甚至都不需要補償發電者，也沒有人按照可再生能源法去審查法律的執行情況。這種情況下，棄風限電似乎是比其他結果更具政治“接受性”的方式。通過技術改善棄風限電的努力，更多的要寄希望一些“英雄人物”的作用或者突發事件。

· 在我國，存在基于這三方面視角的討論，但是總體上仍舊是非常初步的。有一件事情可能是技術專家、經濟與政治學者都同意的，那就是“先進技術改善棄風限電”中，能否界定出清晰的、具有明確時間空間范疇界定的“問題-解決方案”仍舊是關鍵的。有些內容已經超出了筆者的知識與閱歷范圍。總體上，作者更傾向于IT與新的商業模式要發揮作用、改善棄風限電，監管體制與系統平衡范式的改變是前提，而不是互為前提、互相影響。期待更多、更結構化的討論！