李瓊慧，葉小寧，胡 靜，黃碧斌，王彩霞

(國網(wǎng)能源研究院有限公司，北京 昌平 102209)

0 引言

分布式能源是一種布置在用戶側(cè)的集能源生產(chǎn)消費為一體能源供應(yīng)方式，可為用戶提供冷熱電多種能源供應(yīng)，具有就地利用、清潔低碳、多元互動、靈活高效等特征，是現(xiàn)代能源系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分，分布式能源正在改變世界能源供應(yīng)方式。

黨的十九大報告指出“推進能源生產(chǎn)和消費革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系”，明確了現(xiàn)階段我國能源體系建設(shè)目標(biāo)。過去，我國能源結(jié)構(gòu)是以煤為主，煤電大機組的高效率優(yōu)勢決定了其設(shè)施越來越大型化和能源系統(tǒng)越來越集中化。但現(xiàn)在，我國可再生能源加速發(fā)展，而風(fēng)電和太陽能等可再生能源本身能量密度低，以及具有分散性和不確定性，為分布式能源的發(fā)展創(chuàng)造了機遇。分布式能源具有靈活就地消納、綜合能源利用的優(yōu)勢，使得分布式能源成為新能源開發(fā)利用的重要模式。

1 分布式能源發(fā)展歷程及分類

1.1 分布式能源發(fā)展歷程

分布式能源是利用分布式資源，就近滿足用戶能源消費需求的高效利用方式[1-2]。由于各個時期用戶需求和能源發(fā)展戰(zhàn)略不同，分布式能源發(fā)展歷程主要可分為3個階段：熱電聯(lián)供階段、分布式新能源階段、綜合能源系統(tǒng)階段。

(1) 熱電聯(lián)供階段。熱電聯(lián)供始于20世紀(jì)70年代，以提高能源利用效率為目標(biāo)，典型的能源利用形式為分布式天然氣多聯(lián)供。1978年，美國頒布《公用事業(yè)管理政策法案》，鼓勵發(fā)展高效小型熱電聯(lián)產(chǎn)電源。1979年，丹麥頒布《供熱法》，大力發(fā)展以天然氣和生物質(zhì)為燃料的熱電聯(lián)產(chǎn)。1981年，日本在東京國立競技場建設(shè)了首個天然氣多聯(lián)供項目。

(2) 分布式新能源階段。21世紀(jì)初，歐盟分布式能源在用電市場的平均占比高達10%，按照歐洲各國能源發(fā)展規(guī)劃，以大力推廣分布式新能源的利用為主。2000年，德國頒布《可再生能源法》，通過靈活電價機制促進新能源發(fā)展，分布式新能源發(fā)電的規(guī)模已經(jīng)超過分布式熱電聯(lián)供系統(tǒng)。隨著技術(shù)成熟和清潔低碳需求增加，分布式新能源作為新能源利用的重要方式得到廣泛關(guān)注。

(3) 綜合能源系統(tǒng)階段。隨著新能源和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，分布式電源向多能源互補、綜合能源系統(tǒng)的方向發(fā)展[3-4]。近年來，日本提出構(gòu)筑地區(qū)自立型能源系統(tǒng)，建設(shè)智能社區(qū)；德國關(guān)注多能有機協(xié)調(diào)問題；澳大利亞對“光伏+儲能”系統(tǒng)在農(nóng)村及偏遠(yuǎn)地區(qū)的應(yīng)用方案給與資助；我國近2年出臺文件支持多能互補、集成優(yōu)化、“互聯(lián)網(wǎng)+”、智慧能源等系列試點示范。

1.2 分布式能源的定義及分類

國際上，分布式電源的術(shù)語、定義、統(tǒng)計類別和口徑不盡相同。國際能源署(IEA)、世界分布式能源聯(lián)盟(WADE)、美國能源部(DOE)等機構(gòu)從資源、技術(shù)類型出發(fā)對分布式能源進行定義?？傮w上各國按照不同用戶類型或容量范圍對分布式電源進行統(tǒng)計，但具體分類和口徑存在一定差異。

(1) 國際能源署(IEA)針對分布式能源給出了如下定義。分布式發(fā)電(distributed generation，DG)，是指服務(wù)于當(dāng)?shù)赜脩艋虍?dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的發(fā)電站，包括內(nèi)燃機、小型或微型燃?xì)廨啓C、燃料電池和光伏發(fā)電系統(tǒng)(不包括風(fēng)電)。分布式電源(distributed power，DP)，是指DG加上儲能。分布式能源(distributed energy resource，DER)，是指DP加上需求側(cè)管理，能夠進行能量控制、需求側(cè)管理的綜合能源系統(tǒng)。

(2) 世界分布式能源聯(lián)盟(WADE)將分布式能源(decentralized energy，DE)定義為：在用戶當(dāng)?shù)鼗蚋浇a(chǎn)生電能和熱能，不考慮項目的規(guī)模大小、采用的燃料或技術(shù)，以及是否與電網(wǎng)相連接，包括高效的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和分布式可再生能源發(fā)電。

(3) 美國能源部(DOE)將分布式能源(distributed power，DP)的定義為：產(chǎn)生或儲存電能的系統(tǒng)，通常位于用戶附近，包括生物質(zhì)能、太陽能、風(fēng)能發(fā)電，燃?xì)廨啓C、微型燃?xì)廨啓C、內(nèi)燃機發(fā)電，燃料電池以及相應(yīng)的能量存儲裝置。

(4) 美國研究機構(gòu)Navigant Research規(guī)定，分布式光伏按<1 MW統(tǒng)計，分散式風(fēng)電按<0.5 MW統(tǒng)計，分布式天然氣按<6 MW統(tǒng)計。

(6) 德國Fraunhofer研究所規(guī)定，分布式光伏分為獨立屋頂光伏(1～10 kW)、中小型多戶住宅或商業(yè)建筑屋頂光伏(10～100 kW)、大型商業(yè)建筑屋頂光伏(100～500 kW)、光電建筑一體化(0.5～1 kW)四種類型。

(7) 美國EIA 將分布式光伏分為居民、商業(yè)、工業(yè)三種類型。

(8) 日本將分布式光伏分為居民光伏(<10 kW)、工商業(yè)光伏(0.01～1 MW)。

2 國內(nèi)外分布式能源發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)美國研究機構(gòu)Navigant Research關(guān)于全球分布式電源統(tǒng)計[5]，截至2017年全球分布式電源裝機132 GW，類型主要為分布式光伏和分布式天然氣。全球分布式能源主要分布在北美、西歐和亞太地區(qū)，特別是美國、德國、日本等發(fā)達國家。

我國分布式能源從分布式天然氣發(fā)電起步，2003年前后，陸續(xù)開始建設(shè)天然氣分布式能源站，受限于氣源緊張和裝備國產(chǎn)化程度低，目前發(fā)展趨緩。2011年，國家出臺政策明確天然氣分布式能源發(fā)展目標(biāo)。然而，2014年天然氣價格出現(xiàn)大幅上漲，天然氣分布式項目發(fā)展受到影響。

近年來，隨著光伏發(fā)電成本大幅下降，分布式光伏發(fā)電迅猛發(fā)展，后來居上。2009年開始，受益于“金太陽”工程支持(采用初投資補貼方式)，分布式建筑光伏開始起步。2013年，在電價補貼政策刺激下，分布式光伏規(guī)模迅速擴大。2016年之后隨著國家光伏開發(fā)布局的調(diào)整，進入規(guī)?；l(fā)展新階段。2017年出現(xiàn)爆發(fā)式增長，2018年開始對分布式光伏進行分類管控，引導(dǎo)有序發(fā)展。

隨著關(guān)鍵技術(shù)獲得突破，政策環(huán)境初步形成，分散式風(fēng)電蓄勢待發(fā)。2011年開始探索分散式風(fēng)電開發(fā)模式，2012年核準(zhǔn)18個分散式風(fēng)電示范項目。受到資源條件、開發(fā)成本、本地負(fù)荷等條件限制，分散式風(fēng)電規(guī)模增長緩慢。隨著風(fēng)電西部集中開發(fā)的限制以及2017年支持政策出臺，分散式風(fēng)電將受到廣泛關(guān)注[6]。

我國分布式電源尚未建立統(tǒng)一的全國范圍統(tǒng)計口徑，根據(jù)各機構(gòu)統(tǒng)計累加[7]，截至2018年底，我國分布式電源裝機約為6×107kW，占總電源裝機的3%。

(1) 分布式光伏。截至2018年底，我國分布式光伏發(fā)電累計裝機容量5.061×107kW，同比增長190%；新增裝機容量1.944×107kW，同比增長3.7倍。

(2) 分布式天然氣。截至2018年底，我國分布式天然氣發(fā)電累計裝機容量約為0.3×107kW，距2020年達到1.5×107kW的規(guī)劃目標(biāo)差距較大。主要位于京津冀、長三角、珠三角和川渝地區(qū)。

(3) 分散式風(fēng)電。截至2018年底，我國分散式風(fēng)電裝機容量近400×104kW。其中示范項目15項，并網(wǎng)規(guī)模76.2×104kW，主要位于陜西省。

國家發(fā)展改革委、國家能源局關(guān)于推進風(fēng)電、光伏發(fā)電無補貼平價上網(wǎng)有關(guān)工作的通知(發(fā)改能源〔2019〕19號)明確市場化交易兩種方式：分布式發(fā)電市場化交易試點、中長期電力交易。2019年分布式發(fā)電市場化交易試點名單出臺。國家發(fā)展改革委辦公廳、國家能源局綜合司關(guān)于公布2019年第一批風(fēng)電、光伏發(fā)電平價上網(wǎng)項目的通知(發(fā)改辦能源〔2019〕594號)發(fā)布2019年分布式發(fā)電市場化交易試點名單，涉及10個省區(qū)、26個試點項目、總量限額165×104kW，其中新建147×104kW。

3 分布式能源發(fā)展的新機遇和新趨勢

3.1 分布式能源發(fā)展的推動因素

3.1.1 分布式電源技術(shù)的進步

分布式電源本體技術(shù)裝備水平的不斷提升和產(chǎn)業(yè)的逐步成熟，推動分布式電源在園區(qū)、負(fù)荷密集商圈、偏遠(yuǎn)地區(qū)、海島等多種場景得到廣泛應(yīng)用。微電網(wǎng)技術(shù)、可再生能源+儲能協(xié)調(diào)運行技術(shù)、能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等系統(tǒng)集成技術(shù)的快速發(fā)展，使得分布式發(fā)電能夠為用戶提供多樣化的能源供應(yīng)[8]。

3.1.2 分布式電源經(jīng)濟性的提升

隨著光伏、風(fēng)電等可再生能源成本的持續(xù)下降，分布式電源的投資吸引力迅速提升，尤其是分布式光伏投資門檻低，各行業(yè)爭相參與投資建設(shè)。分布式發(fā)電經(jīng)濟性的提升促使園區(qū)、大工業(yè)、工商業(yè)等高電價用戶利用分布式發(fā)電的意愿增加[9]。

3.1.3 新能源發(fā)展新階段下保持規(guī)?；l(fā)展的需要

國家能源及電力“十三五”規(guī)劃中，進一步強調(diào)了分布式電源發(fā)展的重要性，提出要堅持可再生能源集中式和分布式開發(fā)利用并舉。棄風(fēng)棄光問題引起重視(2016年雙棄問題最為嚴(yán)重，全國棄風(fēng)率17%，棄光率10%)，國家可再生能源開發(fā)布局開始從西部向東中部地區(qū)轉(zhuǎn)移，如圖1所示[10]。由圖1可知：東中部地區(qū)新增風(fēng)電裝機容量占全國的比例由2016年的25%提高至2017年的38%；東中部地區(qū)新增光伏發(fā)電裝機容量占全國的比例由2016年的33%提高至2017年的48%。

圖1 2016—2017年我國新增風(fēng)電和光伏裝機容量份額Fig.1 New wind power and solar PV installed capacity in China from 2016—2017

3.1.4 電力體制改革形勢的助推

分布式發(fā)電市場化交易試點探索分布式電源直接售電，創(chuàng)新經(jīng)營模式得以擴展，有望提高收益水平和穩(wěn)定性。增量配電投資方可通過建設(shè)分布式電源，形成區(qū)域發(fā)配售一體化模式，發(fā)展分布式電源已成為一些利益主體進入配售電領(lǐng)域的重要突破口。

3.1.5 新城鎮(zhèn)新農(nóng)村發(fā)展的需要

分布式電源可因地制宜，就近取材，是解決新型城鎮(zhèn)化和新農(nóng)村用能以及廢棄物處理的重要手段。針對農(nóng)村用戶分散居住特點，分布式電源是解決我國農(nóng)村用能問題，特別是遠(yuǎn)離大電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)農(nóng)牧區(qū)和海島用能問題的更經(jīng)濟方式?！犊稍偕茉础笆濉币?guī)劃》指出在東中部等有條件的地區(qū)，開展“人人1 kW光伏”示范工程，建設(shè)光伏小鎮(zhèn)和光伏新村。2002年，國家實施“光明工程”、“西部省區(qū)無電鄉(xiāng)通電計劃”，通過光伏發(fā)電解決西部無電地區(qū)用電問題；2016年以來下達多批光伏扶貧項目。

3.1.6 民眾環(huán)境理念和參與意識的提高

推動分布式電源發(fā)展，有利于體現(xiàn)“平等參與、自由分享”的現(xiàn)代社會文明和互聯(lián)網(wǎng)理念。從國外發(fā)展經(jīng)驗來看，民眾投資建設(shè)分布式電源與投資回報的關(guān)系趨弱，對綠色能源的公共責(zé)任意識越來越強。

3.2 我國分布式能源發(fā)展趨勢

趨勢一：從規(guī)?？偭可蟻砜?，分布式電源在未來電源中的占比將大幅增加。分布式電源具有清潔、就地平衡、效率高等優(yōu)勢，在多重推動因素下快速發(fā)展，將成為大機組大電網(wǎng)的有益補充。為滿足大量分布式電源接入的要求，未來傳統(tǒng)電力系統(tǒng)需要加快向新一代電力系統(tǒng)升級換代。如圖2—3所示，國外預(yù)測，2030年分布式電源占電源裝機比重將達30%。

圖2 35 kV及以下電壓等級電網(wǎng)中電源裝機容量占比Fig.2 Proportion of installed power capacity in power grids of 35 kV and below

圖3 各電壓等級分布式電源裝機容量占比Fig.3 Proportion of installed capacity of distributed power by voltage level

趨勢二：從技術(shù)類型上來看，分布式電源類型將繼續(xù)以分布式新能源為主，燃?xì)舛嗦?lián)供為輔。隨著全球氣候變化壓力增大和清潔能源的技術(shù)經(jīng)濟性提升，風(fēng)電和光伏發(fā)電將成為全球能源清潔低碳發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型的主要推動力，也是分布式電源的主要類型。

趨勢三：從物理形態(tài)上看，分布式電源發(fā)展呈現(xiàn)出分布廣泛化、多元集成化和管理平臺化趨勢。分布式電源的更廣泛接入將打破傳統(tǒng)電力系統(tǒng)集中式、大機組供電方式，推動傳統(tǒng)無源配電網(wǎng)向現(xiàn)代有源配電網(wǎng)過渡，帶來信息接入、運行檢修等現(xiàn)實問題。隨著平臺化管理技術(shù)的應(yīng)用，分布式電源將從單一電源系統(tǒng)向多能源類型高效集成、與電網(wǎng)靈活互動的能源單元形式轉(zhuǎn)化?！笆濉币詠?，國家已批復(fù)了23個多能互補集成優(yōu)化示范工程、55個“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源等一系列試點示范項目，已成為各利益主體爭相搶占的技術(shù)和市場領(lǐng)域。

4 實現(xiàn)分布式能源規(guī)?；l(fā)展的幾個關(guān)鍵問題

4.1 發(fā)展?jié)摿暗湫蛻?yīng)用場景

4.1.1 分布式電源開發(fā)潛力

開發(fā)潛力包括資源可開發(fā)、技術(shù)可開發(fā)和經(jīng)濟可開發(fā)潛力等，各類潛力數(shù)據(jù)差別較大。不同技術(shù)類型分布式電源的可開發(fā)潛力影響因素不同，需要結(jié)合電源特點進行評估[11]。

(1) 資源可開發(fā)潛力評估。通過風(fēng)速以及太陽能輻照度等數(shù)據(jù)，測算出的分布式電源可開發(fā)規(guī)模。評估方法常用直接觀測法和數(shù)值模擬法。分布式光伏資源可開發(fā)潛力評估重點考慮城鎮(zhèn)和農(nóng)村住宅屋頂、工礦用地屋頂、鐵路高速公路、灘涂水庫坑塘和農(nóng)業(yè)大棚等五大類分布式光伏。根據(jù)測算，我國分布式光伏資源可開發(fā)潛力為50×108kW；分散式風(fēng)電資源可開發(fā)潛力為4×108kW。

(2) 技術(shù)可開發(fā)潛力評估。主要考察在現(xiàn)有技術(shù)條件下能夠開發(fā)利用的分布式電源規(guī)模，重點需要考慮可利用面積、單位面積平均開發(fā)容量、可用天然氣供應(yīng)量等。分布式光伏技術(shù)可開發(fā)潛力主要受可安裝分布式光伏的場地或者設(shè)施面積制約。重點考慮城鎮(zhèn)和農(nóng)村住宅屋頂、工礦用地屋頂、鐵路高速公路、灘涂水庫坑塘和農(nóng)業(yè)大棚等五大類分布式光伏，初步測算，2025年我國分布式光伏技術(shù)可開發(fā)潛力為12×108kW，分散式風(fēng)電技術(shù)可開發(fā)潛力為2.5×108kW；2030年我國分布式光伏技術(shù)可開發(fā)潛力可達到15×108kW，分散式風(fēng)電技術(shù)可開發(fā)潛力為3×108kW。

(3) 經(jīng)濟可開發(fā)潛力評估。在技術(shù)可開發(fā)潛力的基礎(chǔ)上，進一步考慮開發(fā)經(jīng)濟性，確定具有商業(yè)開發(fā)價值的分布式電源可開發(fā)規(guī)模。重點需要考慮度電成本、電網(wǎng)改造成本、系統(tǒng)平衡成本等。分布式電源經(jīng)濟可開發(fā)潛力考慮項目本體發(fā)電成本、電網(wǎng)改造成本、系統(tǒng)平衡成本等，2030年全國分布式光伏經(jīng)濟可開發(fā)潛力約為5×108kW左右，其中東中部地區(qū)約3×108kW；分散式風(fēng)電經(jīng)濟可開發(fā)潛力2×108～3×108kW。

我國分布式新能源資源可開發(fā)潛力約為54×108kW，受資源條件、可開發(fā)利用面積等條件制約，初步測算：

2025年我國分布式電源技術(shù)可開發(fā)潛力約16×108kW。其中光伏、風(fēng)電、天然氣發(fā)電和生物質(zhì)發(fā)電占比分別為79.9%、15.5%、3.1%和1.5%；經(jīng)濟可開發(fā)潛力約2×108kW。

2030年，考慮光伏可用建筑面積增長、風(fēng)電開發(fā)土地類型基本不變、天然氣供應(yīng)能力和發(fā)電用氣占比提升等因素，分布式電源技術(shù)可開發(fā)潛力約提升至20×108kW，經(jīng)濟可開發(fā)潛力約5×108～8×108kW。

4.1.2 典型分布式電源開發(fā)場景潛力

按照開發(fā)場景來分，分布式電源開發(fā)主要集中在農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)、園區(qū)、新城鎮(zhèn)三個場景，技術(shù)可開發(fā)潛力占比分別為39%、35%和26%，如圖4所示。

圖4 分布式能源開發(fā)場景Fig.4 Distributed energy development scenario

(1) 在具備條件的農(nóng)村地區(qū)，建設(shè)新農(nóng)村綜合能源站；在偏遠(yuǎn)農(nóng)牧區(qū)和海島地區(qū)，建設(shè)小型離網(wǎng)型分布式能源供能系統(tǒng)或海島微網(wǎng)系統(tǒng)。分布式光伏、分散式風(fēng)電、生物質(zhì)發(fā)電的潛力分別為5.2×108、1.0×108、0.15×108kW。

(2) 在新建產(chǎn)業(yè)園區(qū)，分布式光伏、分散式風(fēng)電、分布式天然氣、生物質(zhì)發(fā)電的潛力分別是3.9×108、1.5×108、0.3×108、0.03×108kW。

(3) 在具備資源條件的地級市、縣城及鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在具有冷熱電氣用能需求的新建公共場所，分布式光伏、分布式天然氣、生物質(zhì)發(fā)電的潛力分別為3.9×108、0.2×108、0.08×108kW。

4.2 分布式電源電網(wǎng)承載力

分布式電源的非公用電源屬性是分布式電源區(qū)別與常規(guī)電源的重要屬性，也是分布式電源就近就地利用、實現(xiàn)高效經(jīng)濟利用的基礎(chǔ)。從環(huán)境保護和可再生能源利用的角度考慮，希望盡可能擴大風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電等新能源的開發(fā)規(guī)模，但由于其出力特性，高滲透率將改變分布式電源的特定用戶專有電源的屬性，增加其公共電源屬性，并對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來影響，增加其利用成本。因此，分布式電源的發(fā)展需要考慮其作為非公用電源電網(wǎng)承載能力，需要根據(jù)電網(wǎng)承載能力優(yōu)化分布式電源的開發(fā)規(guī)模和布局。

圖5 配電網(wǎng)潮流反送引起的電壓越限和設(shè)備過載約束Fig.5 Voltage over-limit and equipment overload constraint caused by power flow reverse distribution network

電網(wǎng)的分布式電源承載力受多方面因素制約，在大電網(wǎng)層面受系統(tǒng)調(diào)峰、輸送通道能力等約束，在配電網(wǎng)層面受供電電壓、設(shè)備過載等約束[12](見圖5)，需要綜合考慮。由于全省各個配電網(wǎng)基于供電電壓和設(shè)備過載約束的承載力合計值，要明顯大于整個省級電網(wǎng)基于調(diào)峰和輸送約束的承載力，因此可根據(jù)調(diào)峰和輸送約束確定全省整體的承載力，將各個配電網(wǎng)的承載力作為省內(nèi)新能源布局優(yōu)化的考量條件。

省級電網(wǎng)新能源承載力分析綜合考慮未來負(fù)荷增長、發(fā)電機組投運、跨省區(qū)輸電線路建設(shè)、分布式電源對負(fù)荷曲線的影響等因素，以新能源最大消納為目標(biāo)，按合理棄電率為5%，確定省級電網(wǎng)新能源承載力。分析模型如下。

(1) 目標(biāo)函數(shù)：新能源消納最大。

(2) 約束條件：功率平衡約束；備用容量約束；各類機組出力約束；各類機組啟停約束。

關(guān)于集中式與分布式新能源的考慮：

(1) 集中式新能源。按電源參與系統(tǒng)平衡，必要時進行棄電控制。

(2) 分布式新能源。按負(fù)荷處理，從負(fù)荷曲線中扣除得到凈負(fù)荷曲線，基于凈負(fù)荷曲線進行系統(tǒng)平衡。

(3) 兩者的比例參照現(xiàn)狀。

通過對典型A(A+)/B/C/D/E類配電網(wǎng)的電網(wǎng)承載力分析(見圖6)，由于主流雙饋風(fēng)機和光伏發(fā)電提供的短路電流較小，目前制約配網(wǎng)新能源承載力的因素主要是電壓越限問題，尤其是在農(nóng)村電網(wǎng)地區(qū)。

圖6 典型變電站供電區(qū)內(nèi)不同光伏發(fā)電和風(fēng)電比例下的承載力Fig.6 Bearing capacity under different photovoltaic and wind power ratios in a typical substation power supply area

(1) 當(dāng)光伏發(fā)電占新能源裝機的比例較小時，站內(nèi)新能源出力特性和負(fù)荷匹配性較差，容易在凌晨出現(xiàn)電壓越限問題，允許的滲透率相對較低。

(2) 隨著光伏發(fā)電占比的提高，站內(nèi)新能源出力特性曲線平緩，允許的滲透率逐步提高。

(3) 隨著光伏發(fā)電占比的進一步提高，站內(nèi)新能源出力特性曲線會出現(xiàn)午高峰，可能會帶來電壓越限問題，使得允許的滲透率反而降低。

4.3 分布式發(fā)電參與電力市場模式

國外對于分布式發(fā)電如何參與電力市場也還處于探索期，尚沒有成熟經(jīng)驗。美國加州是探索分布式發(fā)電參與市場較早的州。2016年6月，F(xiàn)ERC批準(zhǔn)加州的分布式發(fā)電以聚合體形式參與加州電力批發(fā)市場，但受經(jīng)濟、技術(shù)、監(jiān)管等因素影響，并未有實質(zhì)性進展。2016年11月，F(xiàn)ERC發(fā)布分布式能源參與電力批發(fā)市場的提議，要求美國各大系統(tǒng)運行商修改電力市場規(guī)則，允許分布式發(fā)電公平參與電力批發(fā)市場，但該提議引發(fā)較大爭議，目前美國尚未出臺分布式發(fā)電參與電力市場的正式法案。2018年11月，澳大利亞能源市場運營商(AEMO)啟動國家電力市場虛擬電廠示范項目研究，截至目前，還未進入項目建設(shè)階段。

目前來看，分布式發(fā)電參與電力市場主要考慮三類模式：

一是采用凈電量計量不進入電力市場。該模式下分布式發(fā)電的余電上網(wǎng)電量抵扣用戶電網(wǎng)購電電量。美國很多州都采用這種機制支持分布式光伏的發(fā)展，但要求分布式發(fā)電規(guī)模不超過500 kW。

二是直接進入電力批發(fā)市場。該模式下分布式發(fā)電組成聚合體參與電力批發(fā)市場，提供類似于常規(guī)電源的電量與輔助服務(wù)，并與傳統(tǒng)的發(fā)電機組統(tǒng)一出清。電力市場運營機構(gòu)對分布式發(fā)電聚合體參與市場的最小規(guī)模、控制能力、數(shù)據(jù)傳輸與計量等提出準(zhǔn)入要求。

三是主要進入售電市場。售電市場方面，配電網(wǎng)運營商提供交易平臺，分布式發(fā)電根據(jù)配電網(wǎng)運行需求，提供需求側(cè)響應(yīng)、電壓控制、緩解線路阻塞等服務(wù)。

結(jié)合分布式發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟特性以及國內(nèi)外進入電力市場的探索，我國可以開展兩類分布式發(fā)電進入電力市場模式的探索。

模式一：直接進入電力批發(fā)市場。通過聚合直接進入批發(fā)市場。根據(jù)市場準(zhǔn)入要求，通過交易實現(xiàn)多個分布式發(fā)電等聚合，形成虛擬電廠等運營主體，統(tǒng)一進入電力批發(fā)市場。

模式二：進入電力市場，開展兩級交易。在配電網(wǎng)側(cè)新建運營平臺開展交易。一是聚合體與配電網(wǎng)其他主體開展就近交易。可依托現(xiàn)有省級電力交易平臺，由地市公司開展交易，可探索采用區(qū)塊鏈等技術(shù)。二是以聚合體形式進入批發(fā)市場開展交易。

模式一適用于規(guī)模較大、上網(wǎng)電量較大的項目類型，需要滿足進入市場的準(zhǔn)入要求。模式二適用于規(guī)模較小、數(shù)量較多、類型多元的多種分布式發(fā)電聚合體，采用兩級交易的模式。

5 結(jié)論

(1) 分布式能源具有就地利用、清潔低碳、多元互動、靈活高效等特征，是現(xiàn)代能源系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分。發(fā)展分布式能源是能源轉(zhuǎn)型的必然選擇。

(2) 我國分布式新能源資源可開發(fā)潛力約為54×108kW，2030年分布式電源技術(shù)可開發(fā)潛力約20×108kW，經(jīng)濟可開發(fā)潛力約5×108～8×108kW。

(3) 根據(jù)分布式能源發(fā)展的技術(shù)經(jīng)濟水平，近期分布式能源開發(fā)利用的重點領(lǐng)域集中在農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)、園區(qū)、新城鎮(zhèn)，占比分別為39%、35%和26%。

(4) 分布式電源的規(guī)?；l(fā)展需要考慮電網(wǎng)承載能力。以電網(wǎng)承載能力為基礎(chǔ)優(yōu)化開發(fā)規(guī)模和布局。

(5) 國際上分布式發(fā)電參與電力市場也還處于探索期，結(jié)合分布式發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟特性以及國內(nèi)外分布式電源進入電力市場的探索，我國可以開展兩類分布式發(fā)電進入電力市場模式的探索。一是直接進入電力批發(fā)市場，二是進入電力市場，開展兩級交易。