Microgrids可以保存外部公用事业？

从超级风暴桑迪到劳埃德最近的报告(PDF)，以及由于地磁风暴、对公用事业和电网的网络攻击(例如今年早些时候袭击圣何塞的那次)对系统造成重大损害的可能性，在过去的12个月里，美国电网的脆弱性引起了人们的双倍关注。

这表明了脆弱性，这清楚地提醒我们，虽然美国率先进入电气时代，但我们的系统因此是地球上最古老的系统之一。我们的表现表明网络出现故障——高尔文电力倡议报告(PDF)研究发现，与德国和丹麦等地相比，美国电网的系统中断频率是前者的三倍，持续时间是后者的十倍。

无论是通过物理衰退、自然灾难还是被误导的恶意，我们的网格都面临着越来越多的威胁，这些威胁能够也将导致更频繁的失败。同时，我们的集中式架构很大程度上是基于中心辐射式的生成和传输，这只会增加系统的脆弱性。

对于这些日益受到关注的新兴基础设施挑战，一个解决方案是使用微电网：小型、自平衡网络，能够从较大的电网中分块独立运行，然后无缝地重新组合，作为整体的一部分按需运行。此类网络具有与电网的单点公共耦合，包括发电源（如柴油和/或燃气发电机、分布式太阳能和分布式风力资源）以及可协调管理的电力负荷。需求响应和能源效率——以及越来越多的存储和电动汽车——通常在设计和运营中占据重要地位，以灵活管理微电网的供需需求。

如今，美国有近1500兆瓦的发电量在微电网中运行，但由于这些系统有助于解决可靠性问题并提高更大电网的性能，它们也像屋顶太阳能光伏等分布式能源一样，可能威胁到传统的公用事业商业模式。

有价值!

我们看到几种令人兴奋的方式，微电网为现状创建价值添加剂。

•微电网可以聚集互补的分布式能源。通过匹配给定微电网内的供需资源，可以定制该网络的性能，以提供特定的运行或环境性能特征。例如，单个微电网可以设计为可中断性、发电源和负荷的效率、特定水平的可靠性和电能质量、环境排放概况，甚至通过向大电网出售服务来实现经济价值最大化。通过这种方式，微电网使一个相当商品化的电力系统可以根据个人客户的质量需求进行定制。

•与市场挂钩的微电网为客户提供了可选性，有助于降低成本和风险。传统的电力客户往往是受公用事业公司定价结构摆布的价格接受者。客户在效率和分布式资源(如太阳能光伏)上的投资为客户提供了一些电力，但微电网代表着完全扭转局面的能力。微电网将电力交到用户手中，并为如何管理能源风险和优化成本提供了选择。美国食品和药物管理局(fda)的白橡树校区(White Oak)等地方已经显示出这种可能性。如今，白橡树基于电网成本和现场发电机的燃料成本优化现场电力生产。随着白橡树通过增加使用生物燃料的能力来扩大校园内的燃料来源，它继续分散与单一依赖公用事业电力相关的风险，并降低与现场依赖一种或两种燃料类型相关的安全风险。

•微电网促进了额外私人资本的注入，以补充现有资源。全球微电网部门预计将从2013年的100亿美元增长到本世纪末的400亿美元。对微电网的大部分投资将来自客户，因为美国的微电网市场（据Navigant称，占全球市场的64%）是由客户驱动的。因为电力公司面临着这一负担通过筹集巨额资金更换老化的基础设施、遵守环境和可再生能源标准以及部署智能电网技术（预计到2030年将增加2万亿美元），增加客户对微电网的投资可以缓解公用事业和费率的压力，同时实现电网现代化。

•微电网提高了电力系统的效率。微电网依赖于靠近它必须服务的需求的发电设备。微电网越依赖于其发电设备以满足需求，从中央电站运送到客户的能量单位越少。这降低了传输和分配系统中典型的7-10％的损失，通过降低总成的要求，潜在节约能源成本。

当然，这只是一个初步列表。其他值将根据具体应用的大小而有所不同。如今，成本效益并不令人信服，而是针对特定的客户群体，如高度重视可靠性和能源安全的大学和军事设施，但随着微电网成本的下降和新机会的开启，成本效益将变得更加诱人o将效益货币化，微电网的经济性应能为更广泛的客户带来改善。

“微市政”的挑战

在过去一年中，分布式发电、能源效率和需求反应的日益增长的势头所产生的长期影响受到了相当大的注意。这些商业模式问题可能在太阳能发展中最为明显，因为围绕管理净能源计量的挑战。

然而，调整公用事业费率和辩论是否有权将自产电重新售回电网，与微电网造成的客户完全流失对公用事业造成的后果相比，显得微不足道。在传统结构的市场中，这一缺陷将使公用事业成本回收实践失去方向。在重组后的市场中，它引入了新的批发市场参与者，并改变了经营动态。激活微电网的过程类似于电网资产城市化的影响——只是规模小得多——一旦聚合起来，可能带来巨大的变化。

部分电力系统的市政化是一个经常遭到中央公用事业公司反对的主题，原因有很多，尤其是失去了宝贵的客户。1980年至1997年期间，17个州至少提出了40项电力资产市政化建议。尽管这些建议在最近几年有所放缓，但这些建议仍在继续新台币年，科罗拉多州博尔德市正在进行的引人注目的市政化努力继续取得进展，这提醒我们，在一个高度互联的运营和金融系统中，与资产剥离相关的挑战。

但是，考虑到这个挑战的复杂性，并将其降低到网格上的单个客户:校园、医院甚至是个人住宅。考虑到目前较低的天然气价格、不断下降的可再生能源发电成本、对电网无法提供的更清洁能源的偏爱、对电力公司无法满足的弹性和性能保证的渴望，或者其他各种愿望，你有潜在的“micro-municipalization”发生——创建微型电网,给客户选择脱离大电网,在某些方面的功能相当于归市有电网资产和带他们手中的实用程序。(我们使用术语“微市政”只是作为一个类比，暗示创建微电网对现有公用事业商业模式的潜在影响;任何微电网的最终所有权都可以采取公共或私人形式。)

需要明确的是，这些客户并不一定希望“叛变”(市政公用事业公司也不希望，他们经常与服务领域之外的供应商保留批发合同)，但是，对于一些客户来说，微电网提供的自给自足的选择和价值优化的前景是非常诱人的。为了寻找潜在的兴趣，与东北部和大西洋中部的客户交谈，在过去的十年中，这些地区的冰暴和飓风已经多次导致单个供电机构甚至整个社区断电好几天，或者墨西哥湾沿岸的其他地区，在那里，每一次飓风事件都威胁着受灾社区漫长而缓慢的恢复之路。在这些威胁面前，微电网接入似乎是一种合理的保险策略。

这一客户需求的规模可能相当大。如果上述Navigant对微电网发展的预测被证明是正确的，那么美国每年可能会损失相当于一家大型公用事业公司约250亿美元的资产。当然，这些资金将广泛分布在全国各地。随着NRG和SolarCity最近宣布寻求市场融合的自我发电和存储解决方案，一个简单的、可使用微电网的包在短期内推动讨论的前景是不可避免的。

正是这种前景，将迫使人们以比以往更快的速度讨论商业模式。现在面临的挑战并不是微电网的激增会在短时间内吃掉公用事业公司的“午餐”。然而，关键客户的流失和/或收入的减少很可能会开始“蚕食甜点”，这可能会让为大多数剩余客户提供服务在财务上变得不那么诱人。

原则有助于微普利蓬勃发展

从历史上看，公用事业公司抵制了市政化，并通过延伸，微电网。待机，棘轮和出发费用，而有意图的推理，通常在实践中变得惩罚。But if we believe that there is real value to be gained for both grid and customer through the deployment of microgrids, shouldn’t it be in everyone’s interest to create business models that encourage their development (such as business models highlighted in an NRRI paper by Tom Stanton)? We think so, and offer a set of principles for consideration by all that can help navigate the regulatory juggernaut and speed the advance of rational microgrid development.

多种考虑因素为所有玩家提供了机会，并确定新的商业模式是否会出现。这些包括速率设计（如何分配微电网成本和福利，其中资本来自哪种类型的性能激励，如何管理遗留网格成本），提供者参与规则（被允许拥有MicroGrid，什么产品和服务被允许，他们如何在市场上受到限制），客户资格（首先允许客户允许微耕，次要市场中有哪些权利），如何计划微普利（优化并行投资，在交付中的角色方面进行计划。未来的智能电网“），以及定义岛屿技术方面的互操作性规则。虽然这是一系列的考虑因素，但我们的指导原则有助于最大限度地减少在问题的各个方面的利益相关者之间的对齐过程中的不必要摩擦。

•定义微网格，并阐明现有策略如何应用于它们。监管者的首要任务是确定一个明确的定义（如果“一刀切”的方法证明不足以确定定义）对于微电网来说。微电网应该被归类为分布式能源、独立发电商还是完全不同的类别？在它不再是微电网之前，微电网可以有多大或多小？只有在回答了这些问题之后，监管机构、公用事业公司、客户和私人开发商才能理解它是如何存在的规则和法规禁止或鼓励在存在健全商业案例的地方使用微电网。除了澄清现有规则的适用方式外，监管机构还必须明确说明传统公用事业资产将获得的待遇类型。

•采用并实施网格范围的互操作性标准。微孔至宏观电网的安全和有益链接需要采用标准协议，以确保系统的身体完整性，并允许联合优化独立和组合的系统的经济，环境或运营表现。IEEE 1547.4是标准化的一个有希望的选择，但随着时间的推移，可能会在此或其他协议中进行额外的要求。

•努力合理评估微电网的成本和收益，并相应地定价。MicroGrid商业模式的基础部分是部分地部分成本和利益，这项技术提供给网格。这些包括黑色起始能力，频率调节和从能量汇转移到源时的服务的服务。但应对与将许多半自治微电网集成到宏格栅中的任何额外基础设施或运营成本中的任何额外基础设施或运营成本来权衡这些服务。在评估这些成本和福利的规模和发现通过现有或新定价方法将方法进行评估的最初努力对于鼓励微电网在对网格最有意义的情况下鼓励微电网发育至关重要，同时为投资的客户提供公平的补偿在微电网中拥有自己的资本。

•删除递送实用程序的抑制性，并考虑基于绩效的激励措施来激发发展。作为另一项可以减少配电公司服务需求的技术，对于配电公司来说，寻求或支持微电网的投资可能会受到抑制。然而，微电网提供了真正的机会，以节省成本、提高可靠性和电力质量的形式为客户提供系统效益。在评估和规划中发现这些机会的地方，应允许公用事业公司对这些机会进行追求和投资。除了放开公用事业投资微电网，建立和加强基于成本、可靠性和电能质量的绩效激励机制，可以为一些公用事业公司提供探索微电网机会所需的胡萝卜。就像电力公司通过基于绩效的激励来进行有针对性的微电网投资一样，更高的差异化定价可以向客户和开发商发出信号，告诉他们微电网投资将使配电系统成本最小化。

•允许基础广泛的微电网参与批发市场。在某些情况下，微电网参与批发市场并提供服务是最有意义的。为了促进客户参与，需要制定明确的运营和基于市场的标准，而不限制客户开发微电网。在加利福尼亚等市场，微电网的参与途径包括：在传输层连接已经足够清楚，但当微电网连接到配电系统并希望参与批发市场时，情况变得更加复杂和微妙。在这种情况下，客户必须在ISO和配电设施之间导航。简化和减少批发市场的障碍p在配电层面连接的大、小微电网的参与增加了市场竞争，提高了微电网的经济效益，并为电网运营商提供了平衡系统的新资源。在丹麦博恩霍尔姆岛，市政公用事业公司正在测试一个鼓励参与的市场来自许多小客户的报价。在这个市场中，价格每五分钟变化一次，可以参与的需求或供应资源的规模没有限制，参与者无需投标进入市场参与，大大简化了小型住宅和商业客户的任务。

•将微电网纳入更广泛的电网规划流程。分布和传输系统规划都代表了评估MicroGrid选项并将它们结合到系统设计中的重要机会。这些资源规划过程可以为有针对性地部署微电网的基础，以最小化系统成本，管理负载形状并为网格提供有价值的辅助服务。传输规划过程通常包括非透射替代（NTA），其中应该包括微电网。虽然对NTA的考虑远非完美，但它代表了考虑微耕水的清晰入学点。将MicroGrids作为潜在资产作为其他集成电网规划练习优化（34个州的电力公司完成的传统综合资源计划，或与综合分配规划的新兴学科一起）展示了评估和实施最少成本分配替代品的机会，如能量效率，分布式能源和微普林。

你能“微型自治”市政公用事业或合作公寓吗?

因此，在谈到“微市政”时，我们必须问问自己，微电网是否也对公共电力构成了类似的挑战。我们的观点是，任何公共资助的基础设施项目都需要在面对强大的错位力量(如微电网所体现的)时进行仔细的重新思考。然而，我们看到了一个明显的机会，由市政电力供应商和合作社在展示如何实际地整合和促进这些项目方面发挥带头作用。

事实上，这就是科罗拉多州柯林斯堡正在发生的事情。在这座拥有15万人口的城市里，市政公用事业公司是多方利益相关者努力的一部分，以开发一个2.5平方英里的净零能源区。该地区，FortZED，将生产或采购与它消耗的可再生能源一样多的电力。FortZED的首批项目之一展示了分布式能源的协调，如太阳能光伏和需求响应，以减少20%的峰值负荷。该团队的下一个任务是构建这些成果，并测试这些资产作为孤岛微电网的使用。在这个团队推进微电网的同时，市政公用事业公司也在与RMI及其电力创新实验室(e-Lab)合作，研究在全市范围内大规模投资分布式可再生资源的新方法。柯林斯堡没有逃避或忽视微电网为电力公司带来的挑战，而是正面应对，寻找微电网为电力公司及其客户带来的机遇。

需要明确的是，我们正处于将微电网整合到我们的电力网络的早期阶段。在RMI，我们看到了这些资源能够提供新的和附加价值的早期证据，增加了运营的灵活性，刺激了动态电力市场，从而产生更具弹性和更便宜的电力。有了正确的商业模式，这些成果可以更快地实现，并为所有人带来更大的好处。

编者按:要了解更多关于微电网和可持续发展与技术融合的知识，请务必查阅竞彩足球app怎么下载边缘SF10月14日至17日。

本文最初发表于落基山研究所的博客，RMI出口。

电源线图像CC许可安德鲁·伊曼卡卡/Flickr