2021年3月，中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議指出，在“十四五”碳達(dá)峰的關(guān)鍵期和窗口期，要構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實(shí)施可再生能源替代行動(dòng)，深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。
一時(shí)間，“以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”響徹大江南北，預(yù)計(jì)到2030年，我國(guó)新能源的發(fā)電量就會(huì)超過(guò)25%，到了2060年甚至還會(huì)超過(guò)60%。在這樣一個(gè)背景下，新型電力系統(tǒng)到底意味著什么？以新能源為主體的電力系統(tǒng)究竟會(huì)是一個(gè)怎樣的生態(tài)結(jié)構(gòu)？
要回答這些問(wèn)題，我們首先要明確如下自新能源大比例接入電網(wǎng)后出現(xiàn)的三個(gè)趨勢(shì)：其一，新能源隨著并網(wǎng)比例的抬升，沿著不斷沖擊電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)的順序帶來(lái)了更多的挑戰(zhàn)，并重建新規(guī)則。其二，隨著新能源從集中式走向分布式，讓用戶側(cè)的挑戰(zhàn)從期貨走向現(xiàn)貨、年走向分鐘、兆瓦時(shí)走向千瓦時(shí)，顆粒度越來(lái)越小、變動(dòng)越來(lái)越頻繁、幅度越來(lái)越細(xì)微。其三，新能源隨著互動(dòng)性、移動(dòng)性、變化性的增加，讓所有參與者從更關(guān)心能量（Energy）走向更關(guān)心電力（Power），穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性都更加取決于容量的精準(zhǔn)匹配。
這三個(gè)趨勢(shì)意味著整個(gè)電力系統(tǒng)的重心將從供應(yīng)側(cè)走向需求側(cè)，而對(duì)于需求側(cè)而言，也并非僅僅是等待被聚焦，需求側(cè)的改變甚至?xí)蟆?
我們通過(guò)一個(gè)幾年前在歐洲嘗試的碳中和創(chuàng)新項(xiàng)目來(lái)描述一下這種變化。位于奧地利薩爾茲堡的RosaProject小區(qū)曾是奧地利距離未來(lái)智能電網(wǎng)最近的地方。整個(gè)項(xiàng)目的名字是“ROSA Zukunft“，主要針對(duì)Salzburg日益增多的老年人群，以及未來(lái)節(jié)能房發(fā)展模式而建立。由薩爾茲堡建房公司承建，薩爾茲堡能源公司負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)，西門子提供系統(tǒng)解決方案和技術(shù)支持，同時(shí)也獲得了維也納技術(shù)大學(xué)和奧地利技術(shù)院的幫助。
這個(gè)項(xiàng)目占地14000平方米，6棟樓，共130個(gè)居住單位，造價(jià)不含土地為1850萬(wàn)歐元。整個(gè)項(xiàng)目的核心是其熱能中央控制室,調(diào)節(jié)整個(gè)設(shè)備的能源輸出，同時(shí)遠(yuǎn)程連接到西門子房屋能源處理室。
這套系統(tǒng)功能設(shè)備包含一個(gè)地?zé)岜茫粋€(gè)生物液化氣的取暖設(shè)備以及城市供暖。這些來(lái)源接入到一個(gè)裝有90升水的熱緩沖池，通過(guò)這個(gè)熱緩沖池給整幢6層樓的建筑供暖。同時(shí)在房屋內(nèi)部，也會(huì)通過(guò)熱控制系統(tǒng)來(lái)智能調(diào)節(jié)室溫、濕度、二氧化碳含量。
西門子房屋能源處理室會(huì)和電網(wǎng)中心調(diào)度室連接，并接受到未來(lái)1天內(nèi)電的估價(jià)曲線。如果價(jià)格合理，那么就會(huì)通知客戶遠(yuǎn)程打開熱泵，除了正常使用地?zé)嵋酝?，還可以額外直接用電力加熱，來(lái)給熱緩沖池提供熱量。當(dāng)熱緩沖池裝滿后，可以獨(dú)立提供整棟房屋2天的熱能需求。此外，屋頂裝有太陽(yáng)能電池板，目前主要是給自己的設(shè)備提供電能，如果未來(lái)加裝智能電表，可以給配電網(wǎng)提供電能輸出或者做無(wú)功補(bǔ)償。
第一批2014年4月入住的35戶居民都會(huì)安裝一個(gè)智能的能源監(jiān)測(cè)應(yīng)用裝置，通過(guò)這個(gè)應(yīng)用裝置接受到來(lái)自電網(wǎng)中心調(diào)度室的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，居民可以通過(guò)模擬時(shí)鐘看到未來(lái)12小時(shí)內(nèi)預(yù)測(cè)的電價(jià)，用紅色、黃色、綠色來(lái)表示電的價(jià)格變化。在允許的范圍內(nèi)，用戶可以自己通過(guò)手機(jī)終端提前決定啟用哪些設(shè)備。在這種情況下，用戶可以通過(guò)從電網(wǎng)得到的實(shí)時(shí)信息，來(lái)制定更為靈活和復(fù)雜的管理策略，而在電網(wǎng)的控制端，也可以根據(jù)對(duì)用戶用電的反饋，提早計(jì)劃各個(gè)不同能源的并網(wǎng)接入程度。
在未來(lái)的新電網(wǎng)模式中，這個(gè)項(xiàng)目屬于一個(gè)“新能源+可控負(fù)荷+儲(chǔ)能”的集合體，從整個(gè)電網(wǎng)的技術(shù)方面，它能夠運(yùn)用在虛擬發(fā)電廠的拓展應(yīng)用上，可以自主發(fā)電、也接受電網(wǎng)調(diào)度的統(tǒng)一管理；同時(shí)可以當(dāng)作微電網(wǎng)的組成部分，在一段時(shí)間一定區(qū)域內(nèi)自主提供用戶所需要的能量。Rosa project通過(guò)需求側(cè)管理的反饋來(lái)預(yù)測(cè)和調(diào)節(jié)新能源在電網(wǎng)中未來(lái)的發(fā)電比重，同時(shí)結(jié)合了智能建筑的一些功能，讓智能電網(wǎng)和每個(gè)家庭的能源消耗聯(lián)系起來(lái)，并使用友好的客戶端軟件，使用戶無(wú)需專業(yè)知識(shí)就可以實(shí)現(xiàn)家庭電力的優(yōu)化操作。在核心的信息處理方面，通過(guò)西門子的軟件應(yīng)用處理信息，對(duì)未來(lái)電價(jià)集中整合并評(píng)估，讓用戶提早選擇最優(yōu)的用電方式，同時(shí)把個(gè)人用電量以及用電習(xí)慣即時(shí)反饋給電網(wǎng)控制室，作為大數(shù)據(jù)的一部分，為將來(lái)的電力生產(chǎn)和消耗評(píng)估提供經(jīng)驗(yàn)。
這個(gè)項(xiàng)目雖然由于一些政策以及電價(jià)制定方面的限制，還完全沒(méi)有達(dá)到未來(lái)電網(wǎng)的智能化要求，同時(shí)受限于規(guī)模，也還無(wú)法勾勒未來(lái)整個(gè)電網(wǎng)的模式，但是作為基礎(chǔ)，可以為將來(lái)更加成熟和智能的電網(wǎng)模式提供經(jīng)驗(yàn)。在添加了虛擬電廠的應(yīng)用設(shè)想后，可以實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電的集中調(diào)度，以便在電力市場(chǎng)上進(jìn)行交易，從而減輕調(diào)度中心和交易中心的壓力，真實(shí)提供電力系統(tǒng)調(diào)度和交易的未來(lái)模式。
所以這個(gè)Rosa Project其實(shí)就是需求側(cè)將要發(fā)生的適用于新型電力系統(tǒng)的變革雛形，從某種角度而言，正是中國(guó)在未來(lái)十年要在需求側(cè)大力推進(jìn)的變革方向，它把用戶從單純的用戶變成更加復(fù)雜的生產(chǎn)消費(fèi)者、負(fù)荷集成商、虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商等。
以新能源發(fā)電占比已經(jīng)很高的德國(guó)為例，在德國(guó)電力市場(chǎng)里已經(jīng)出現(xiàn)了如下幾種不完全相同的角色：
專注于收購(gòu)發(fā)電側(cè)電力并將電能制作成不同的產(chǎn)品在電力現(xiàn)貨、期貨以及場(chǎng)外交易市場(chǎng)交易的批發(fā)商。參與電力批發(fā)市場(chǎng)的角色中又有細(xì)分，譬如發(fā)電集團(tuán)的銷售部門和下屬營(yíng)銷公司專注于提高電站的銷售收入并合理避險(xiǎn)，而電廠代理商則希望能從市場(chǎng)的電價(jià)變化中投機(jī)并獲得收益，銀行和金融機(jī)構(gòu)作為做市商，起到了最高層級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)作用。
專注于分析用電側(cè)的負(fù)荷并管理客戶，通過(guò)不同的市場(chǎng)手段購(gòu)買電能并制定終端電價(jià)銷售給客戶的零售商?？蛻絷P(guān)系和定價(jià)是此類售電商的核心。在自由市場(chǎng)中，零售商要對(duì)目標(biāo)客戶群體有深入的了解，產(chǎn)品設(shè)計(jì)與服務(wù)都要以客戶為導(dǎo)向。
幫助新能源電站銷售電力，以綠色電力為營(yíng)銷重點(diǎn)的可再生能源直接上網(wǎng)售電商。該類電力貿(mào)易公司既需要管理眾多的分布式可再生能源電站，還要通過(guò)接入電力現(xiàn)貨市場(chǎng)和場(chǎng)外交易市場(chǎng)，保證新能源電力銷售渠道的暢通，他們重視利用市場(chǎng)和氣象信息并投入大量的精力在預(yù)測(cè)和數(shù)據(jù)分析上。與可再生能源相關(guān)的業(yè)務(wù)受政策的影響比較大，但是在發(fā)展可再生能源的大環(huán)境和新能源電力銷售市場(chǎng)化的大趨勢(shì)下，這類公司也逐漸形成了獨(dú)有的商業(yè)模式。
集合了眾多電站、儲(chǔ)能及需求側(cè)管理資源并能快速響應(yīng)市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)的負(fù)荷集成商甚至虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商。該類公司是德國(guó)電力市場(chǎng)的后起之秀，卻有著巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＸ?fù)荷聚合商和虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商最大的區(qū)別就在于是否擁有分布式的離負(fù)荷很近的新能源發(fā)電設(shè)備和儲(chǔ)能。
這些角色的發(fā)展決定了市場(chǎng)化道路的可實(shí)現(xiàn)路徑，而他們獲利的方式幾乎與最早出現(xiàn)的需求響應(yīng)的公司一樣依賴于電力市場(chǎng)內(nèi)出現(xiàn)的不同價(jià)格信號(hào)。
以美國(guó)為例，有3000多家電力公司，150多家需求側(cè)集成供應(yīng)商，每個(gè)機(jī)構(gòu)都有可能具有自己的DR零售策略，這些典型的價(jià)格模型如下：
尖峰電價(jià)：在一定的天數(shù)或小時(shí)內(nèi)收取高終端電價(jià)，目的是阻止用戶在較高的電力批發(fā)價(jià)格（或整體系統(tǒng)供電成本高于正常水平）時(shí)用電。這一方法既可以和直接負(fù)荷控制方法相結(jié)合，也可以單獨(dú)使用。
高峰時(shí)段節(jié)電補(bǔ)貼：客戶如果相對(duì)于設(shè)定的基準(zhǔn)用電量，在高峰時(shí)段減少用電，會(huì)換取一定的補(bǔ)貼。
分時(shí)電價(jià)：電價(jià)在每周每日不同時(shí)間段按之前設(shè)定的時(shí)間安排變化，通常以小時(shí)（或以上）為時(shí)間段，反映不同時(shí)間的一般供電成本。
系統(tǒng)峰值響應(yīng)輸電費(fèi)：是面向高峰時(shí)段減少用電需求的用戶的優(yōu)惠政策，這樣可以降低輸電成本。
實(shí)時(shí)電價(jià)：價(jià)格在每小時(shí)內(nèi)（或更短時(shí)間間隔內(nèi)）變動(dòng)，反映實(shí)際的批發(fā)電價(jià)。
根據(jù)不同的價(jià)格刺激，售電商和需求側(cè)新角色可以在以下4個(gè)方面開展業(yè)務(wù)：
保值業(yè)務(wù)：發(fā)電公司希望電價(jià)高于邊際成本并且保持穩(wěn)定，零售商也希望購(gòu)電成本能夠低于整個(gè)銷售組合的內(nèi)部交易價(jià)格（即通過(guò)所有與終端客戶簽訂的售電合約計(jì)算出的銷售組合盈利平衡點(diǎn)），期貨市場(chǎng)給這類公司提供了長(zhǎng)期穩(wěn)定的電力價(jià)格保障，使得他們能夠提前鎖定電力價(jià)格，以便對(duì)沖風(fēng)險(xiǎn)。電力批發(fā)商是此類金融產(chǎn)品市場(chǎng)的積極參與者。
優(yōu)化企業(yè)資源配置，提高企業(yè)受益：發(fā)電與售電企業(yè)的經(jīng)營(yíng)重點(diǎn)在于電站的運(yùn)行管理和電力產(chǎn)品向終端客戶的銷售。作為其中的紐帶，要能夠提供在電力批發(fā)市場(chǎng)上的資產(chǎn)組合管理服務(wù)。
投機(jī)：批發(fā)商在多種電力市場(chǎng)中的活動(dòng)帶有一定比例的投機(jī)行為，市場(chǎng)價(jià)格的變化為這些投機(jī)活動(dòng)帶來(lái)了風(fēng)險(xiǎn)，但其中也蘊(yùn)含著收益。
套利：通過(guò)在不同市場(chǎng)中以有利的價(jià)格買入或賣出同種電力產(chǎn)品，可以使批發(fā)商獲得低風(fēng)險(xiǎn)甚至是無(wú)風(fēng)險(xiǎn)的收益。
綜上可以看出，理論上來(lái)講，為了更好地充分利用新能源，新型電力系統(tǒng)對(duì)需求側(cè)最大的改變莫過(guò)于角色的多樣化改造，而這種改造所依賴的途徑莫過(guò)于構(gòu)建適應(yīng)新能源為主的電力市場(chǎng)，以創(chuàng)造更多的商業(yè)機(jī)會(huì)和收益可能。這種新的市場(chǎng)模式與以往的以火電為主的電力市場(chǎng)最大的不同，應(yīng)當(dāng)就在于對(duì)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)和供應(yīng)瓶頸的理解上。
所以，我們由此對(duì)新型電力系統(tǒng)的期待，不應(yīng)該再停留在對(duì)某一類設(shè)備或者調(diào)度手段的期待，而應(yīng)該是在于對(duì)運(yùn)營(yíng)邏輯的切換上。如此，方能令需求側(cè)樂(lè)此不疲，居安思危。
本文刊載于《中國(guó)電力企業(yè)管理》2021年第4期，作者系德國(guó)華人新能源協(xié)會(huì)創(chuàng)始人
