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Insights from Our Experts

中国电改将推动低碳愿景成为现实

by Frederick Weston Max Dupuy on

在过去的三十年中,即使是不曾刻意关注中国的人,也不禁对这个国家的转型感到震惊。这种转型体现在在所有领域,尤其是电力行业,即经济发展所依赖的中央基础设施产业。中国拥有着世界上最大的电力系统,过去时常发生电力短缺,电网投资不足,但现在已成为技术最先进的电力系统。这一成就在全球无与伦比,是中国跃居全球经济前沿的重要原因之一。 特别值得注意的是,电力系统的成就帮助中国在严重的空气质量问题上面取得了进展。虽然在这方面还有许多工作要做,但已取得显著成效。这包括关闭效率最低,污染最严重的发电厂,在新型高效燃煤发电厂上大量投资安装污染排放控制设施。中国实施了越来越严格的空气质量规划,颁布并修订了大气法,这些做法共同要求提高工业和终端能效、可再生能源发展,以此作为改善空气质量的手段。现在中国正在实施自发电行业开始的碳排放交易制度,这将有助于向低排放,低成本的未来能源系统过渡。 这些工作都契合了一个主题,并在2015年3月颁布的电力改革9号文件中得以体现,该文件为电力行业改革提出了全面的愿景,以期实现提高系统可靠性,增加市场机制的效用,保护消费者, 节约能源,减少排放,增加可再生能源和分布式发电的使用,完善治理和监管制度,包括更好地规划和强化机构能力等多个目标。这些都是值得称赞的目标,如果这些目标实现,将会降低电力系统的长期成本及其对环境的影响。 但对于中国或欧美国家来说,“改革正确”绝非易事。改革是一项持续不断的努力,不断成形的过程,是不断变化的环境,不断发展的技术和更迫切的政策要求共同作用的结果,特别是那些处在环境和能源政策交汇之处的领域。中国创造有竞争力的批发电力市场的动力是基于这样一种信念,即竞争将降低成本,推动环境改善,并激励创新。其他地方的经验告诉我们,只有刻意设计市场,才能确保这些目标的实现。 基于我们的研究,在此想强调一些建议。其中最重要的是对中国家庭和企业能效进行大规模投资,因为能效是更有效地利用能源,满足能源服务需求的最便宜的方式,而中国的政策制定者了解这一点。二十多年来,中国已经开展了世界上最广泛的全国工业节能计划之一。 在所有行业中 – 工业,商业建筑,供暖和制冷,消费者终端用途等。如果继续扩展这项工作,将在未来几年内节省大量成本(尤其可以避免对成本高昂的发电厂进行投资)。 其次,需要显著提高电力系统运行的经济效率。这与调度方式有关,即根据电力需求实时变化而决定运营发电机组的方式,中国近年来在这一领域取得了重大进展,但在系统运营实现“优化”之前,仍需要进一步完善。关键部分将是基于发电厂可变运营成本的调度决策 – 最低成本优先,最高成本最后。经济调度或者“优先调度”,都会有助于将可再生资源完全整合到系统中,因为它们几乎不需要运营成本,并且最大限度地减少使用效率最低且通常污染最严重的发电厂。通过实施这种直接的系统操作方法,可以降低成本和污染排放。 由于节约了成本,经济调度还可给系统带来其他的价值,例如需求响应。需求响应旨在引导客户(通常是工业和商业用户,但也包括一些住宅客户)根据价格变化而改变其用电习惯,从而达到节省电费,为系统创造“灵活性”,使可再生能源更容易整合,并再次减少对更污染、低效的发电资源的依赖。 通过建立短期的电力“现货”市场可以发现电力价格,实现经济调度,如果设计得当,将引导以发电机组运营成本为基础的价格竞标,然后系统操作员将根据这些成本调度发电机组。中国计划到2020年在全国范围内实施现货市场,这是一个雄心勃勃的目标,但经济调度不需要等待现货市场。它只需要求发电机组向系统运营商披露其运营成本,这就可以为调度中心提供优化系统调度的信息。采取这第一步将使发电机组和系统运营商在经济调度方面获得经验,同时避免在防止滥用市场力方面的棘手挑战。 第三,更好地利用长期规划方法 – 例如,美国实施的综合资源规划,将有助于中国降低供需之间,即投资和资本利用之间存在不匹配的风险。这种规划方法与中国将电力行业市场化的愿望并不矛盾。规划将确定系统的需求,竞争性的资源采购将使这些投资的成本最小化。 第四,技术的发展正在迅速使得用化石燃料的领域大部分电气化,尤其是运输和供暖。电气化的目标是降低成本,提高效率和加强环境保护。电气化为电网公司和发电企业创造了新的机遇,也带来了新的挑战。如果要实现电气化目标,应明确地把政策和投资指向清洁发电资源。应该为确保措施到位,使得新电气化的最终应用尽可能灵活。更好的分时电价信号将是有益的措施之一。 第五,中国应继续完善输配电电价改革。在这个问题上,我们建议改革电网公司业务模式(即电网公司盈利模式),从试点实践中获得经验,并可以借鉴其他几个国家,包括美国和欧洲大部分地区的经验,欧美的改革重点是如何更好地使电网公司的行为与公共政策目标保持一致。欧洲和美国使用的“基于绩效”的监管方法可以成为中国输配电价改革的重要组成部分,这样做可以帮助激励电网公司的行为,增加预期成果的可能性,例如增加可再生能源并网,增加对需求侧资源的投资,减少排放。简而言之,电网公司应该能够在盈利的同时做出有利于电力行业的行为。 中国推动电力行业改革朝着9号文规定的方向前进,可以采取的步骤远远不止这些,但是它们将有助于将低碳低成本的高效电力行业的愿景转为现实。 本文原载于《中国电力报》(2019年3月16日),同时刊登于中国电力新闻网

印度启动电力批发市场改革

by Dheer Patel on

在过去的几十年里,印度政府一直在电力行业实施广泛的改革,目标是为所有公民提供可靠,负担得起和清洁的电力。在过去几个月中,印度中央电力监管委员会(CERC)通过一系列讨论文件阐述电力批发市场改革的提案。如果电力改革得以实施,可以通过优化现有供应侧资源(即发电和输电)的使用来帮助提高电力系统的整体效率,电力市场改革也是实现经济有效地将快速增长的可再生能源份额纳入电网的重要步骤。 印度目前的电力市场设计导致廉价资源的严重利用不足和昂贵资源的过度使用,无意中造成了“压力资产”。还产生了大量的可再生能源弃电。目前状况下,配电公司通过长期合同获得大约87%的电量,并通过短期双边交易和电力交易来获得余下的电量。此外,大多数的配电公司与发电商签订双边合同,自行安排发电计划。 在这个过程中,与一家配电公司签约的成本相对较低的发电机组可能没有运行。与此同时,如果需要额外电力,另一家配电公司无法得知这台成本较低的发电机组是否可用,有可能最终将使用与其签订合同的成本相对较高的发电机组。因此,第二家配电公司不必要地支付了更高的电力成本。在印度降低电力成本的主要障碍是无法评估该国所有可用发电机组及其边际成本。 CERC在提出全国电力市场平台方面迈出了积极的一步,该平台将为配电公司提供在自己的投资组合之外识别和购买更便宜的发电量的机会。 CERC提议设立一个集中化的市场,用于日前调度和实时调度,受限于诸如发电机的物理属性(即,爬坡和降负荷能力)和输电可用性等。 此外,CERC建议共同优化和同步辅助服务采购与日前和实时市场,以实现有效的电网平衡。 2017年,睿博能源智库(RAP)与CERC同事共同撰写了研究报告,为印度的中央集中经济调度提供了基础研究。 睿博能源智库还举办了几次研讨会,讨论CERC提案的关键问题,以便为调度中心,监管委员会,配电公司,发电公司,消费者权益倡导者等几个主要电力部门机构的工作人员提供支持。 自2018年7月以来,CERC发布了一系列文件,包括关于日前市场,实时市场和辅助服务机制的讨论文件,以提高利益相关方对目前市场设计和拟议市场机制的利弊关注。 CERC将跟进其他必要的市场建设,即金融输电权,节点边际电价以及市场监测和监督。 日前市场引入经济调度 CERC所描述的日前市场的目标是“通过调度最低成本的发电组合来满足系统负荷,同时确保电网的安全性。”如果实施得当,这将最大限度地弥补对前面所述的可用发电能力信息不足的缺点,让配电公司有机会在其投资组合之外获得更优惠的电力。在签订双边购电合同以外,发电商也能向其他买方出售电力。最重要的是,这允许市场发现系统边际电价,作为长期规划的重要依据。 目前的双边合同内容包括发电机组向买方(例如,配电公司)供电的物理和财务等方面。因此,电力调度机构被迫在双边合同安排的基础上安排发电计划,而不是基于最低成本。所以,在现有系统下,会有明知有更低成本的发电机组可用但只能发送成本较高电力的情况。 CERC提案并未建议取消现有的双边合同或禁止新的双边合同。相反,CERC建议将双边合同转换为金融合同,以便通过集中化市场发现最低发电成本的调度。现有的双边合同将有效地作为买方和卖方对冲市场出清价格波动的措施,并将通过一种称为“双边合约结算”的机制在市场外结算。 实时市场引入关闭闸门,减少对偏差结算机制的依赖 目前,大多数实时失衡都是通过偏差结算机制来管理的。但是,这种机制最适合确保电网安全,而不是以经济有效的方式平衡电网。此外,由于没有关闭闸门和提供“召回权”,使得配电公司在交付前,可向其投资组合中最多四个时间段(一小时)内的发电机组请求发电。这打破了调度计划的神圣​​性,并限制发电商在市场上出售未被取消的盈余电量。 CERC提议建设一个实时市场,双边统一价格拍卖将在一小时前进行。该提案还引入了关闭闸门的概念,以确保调度时间表是固定的,并且一旦实时拍卖开始就无法修改。建立一个供需实时变化的全国市场,将允许在更大的平衡区域进行优化。 CERC已经修改了偏差结算机制法规,将处罚与现有日前能量市场中发现的日平均价格联系起来,而不是之前使用的行政决定处罚。这是为了阻止买家和卖家依靠电网来管理不平衡,并鼓励改进他们的日前预测和计划。实时市场的引入为买方和卖方提供了机会来纠正接近交付时(即,提前一小时)任何不匹配的需求和供应,并且更少地依赖于偏差结算机制。 辅助服务与日前和实时市场保持一致以平衡电网 今天,印度的辅助服务市场主要包括由CERC监管的发电剩余容量,这些机组在灵活性方面可获得的信息有限,无法满足系统平衡需求。 CERC拟议的辅助服务机制允许采购“缓慢”的三级储备,在15至30分钟内响应请求。 这些服务将通过与日前和实时市场的电力交易进行共同优化。监管机构可以扩展辅助服务市场,以包括将来采购的“快速”第三级服务。 拟议市场将降低成本,整合更多可再生能源 CERC迄今为止提出的改革并不足以确保全面的系统优化,但它们是朝着正确方向迈出的重要步骤。下一步,CERC已经批准了一项为期六个月的试点项目,从2019年4月1日开始,该计划对所有中央监管的跨州发电机组实施最低成本调度。国家系统运营商POSOCO将使用安全约束的经济调度优化模型实施该计划。通过该试点计划,有望体现CERC提出的各种改革的好处,也暴露出实施电力市场的可能障碍(例如,硬件,软件,控制,通讯要求和机构能力)。 CERC将通过试点项目的经验和收集到的公众意见作为监管流程的一部分,以完善最终的市场提案。 CERC提案 – 无论是提议的还是正在进行的(即金融输电权和节点边际定价) – 将最大限度地减少配电公司的电力采购成本,减少其整体财务亏损,提高电网效率,并支持成本优化的可再生能源并网。   This post is available in English.

Renovating Energy Policy to Encourage Beneficial Electrification

by Jessica Shipley Donna Brutkoski on

RAP’s recent papers on the beneficial electrification of space heating and water heating draw a picture of great potential. Electrification of these fossil-fueled end uses could cut carbon emissions significantly while saving consumers money and providing power system operators with a useful resource. Several pieces of effective frameworks that states can use to navigate the…

共益电气化:交通(下)

by David Farnsworth Jessica Shipley Joni Sliger Jim Lazar on

实施共益电气化交通 本节列出了确保交通电气化有益的一些考虑因素。此外,我们会提供一套与共益电气化相关的策略供各州考虑。 保障公共利益的几点思考 公平与环境正义 为了确保公平分享交通电气化的益处,各州应考虑令所有消费者都可以使用电气化交通的程度,无论其经济地位和所处地理位置如何,即包容性。目前很多充电基础设施是私人所有,这其中引发了一个担忧,即如果没有政策干预,包容性目标是否可以实现。各州应该认识到,公共政策和决策过程中的公平问题将确保更加平等地分享电气化交通的效益。各州还需要与有可能完不成目标的社区合作,识别并制定实现包容性目标的解决方案。 政策制定者需要考虑环境公平,确保任何集团都不会因交通电气化而对环境造成不成比例的负面影响。尽管电动汽车使用率的增长有可能在整个经济中发挥作用,但考虑到环境正义,在制定和采用政策之前,政策制定者首先需要了解其对有可能完不成目标的社区的影响。其次,政策制定者需要确保减轻其负面影响。 土地使用管理 最广泛意义上的交通规划,即塑造城镇类型 ,超出了本文的范围。但是,电气化交通的发展是各州进行深入探讨并重新审视其政策和交通规划实践的机会,以便改善居民和货物的运输方式。否则,我们将面监电气化交通只会产生“电气拥堵”的风险。土地规划从一个简单的问题开始:我们是否会以与我们使用内燃机车辆相同的方式继续使用电动汽车? 乡村交通需求 满足乡村交通需求将是交通部门电气化的关键。乡村社区与城市的区别很大,他们的交通需求也各不相同。五分之一的美国人 – 大约六千万人 – 生活在美国乡村地区,乡村人口与65岁或以上城市人口所占的比例更高,增长更快。同样,乡村和小城镇人口(特别是老年妇女)的贫困率,高于全国平均水平。 这些数字表明,乡村居民更有可能在物理上或经济上依赖共享交通而非私人汽车。然而,对乡村交通的需求并没有消除私家电动汽车满足其出行需求的作用,这些居民因为远距离通勤、购物和就医会产生额外的出行需求,如果采用传统汽油车,需要花费更多的油费以及修理费。因此,他们对私家电动车需求更大。 通过对电动公交车和EV供电设备的大量投资可以最好地为乡村社区服务。但是,与乡村社区直接接触是各州政府确定居民实际交通需求的最佳方式。 支持共益电气化的战略 制定相关标准 早期的多数电动车车主住在带车库的独立式住宅中,而公寓居民等通常无处充电。如果没有政策干预,这种获得充电权的差距不太可能很快改变。各州正在通过“充电权”条款来应对这一挑战。如果州政府不采取行动,个人将不得不与房东或房主协会进行谈判。 为了改善现有多户公寓的电动汽车充电问题,最近的一份报告建议: 1.对公寓管理人员实行教育; 2.各州制定分层资助计划,确保有经过电动车充电评估和规划培训的专业人员; 3.制定各州资本改善(成本分摊)补助计划,通过提供经过认证的评估员来帮助业主规划和设计电动汽车充电项目。 另一方面,新建筑是更快速部署EV供电设备技术的理想机会。新建筑的建筑规范可以包括电容标准和必要的布线,以便更容易地促进将来充电设备安装。 充电设备标准 典型的EV充电设备应允许最终用户、电网运营商或负荷集成商监控EV的充电状态并控制充电。可以为具有Wi-Fi或电力公司接口的EV充电设备制定标准,使充电器能够接收电网信号,以便将其作为灵活性资源。目前尚不清楚美国能源部是否会推荐电动汽车充电设备标准,环保署会不会根据”能源之星”计划进一步阐明自愿性标准,也尚未明确。 然而,显而易见的是,具有内置控制系统的电动汽车和充电设备会提供实质性的好处。 试点项目:第一步 试点项目是监管机构和公共事业单位允许时间和其他限制条件下进行实验的一种过渡性安排。在进行全面的EV供电设备扩建或电价设计变更之前,通过电动汽车试点可以验证想法、开发能力,学习和获得经验。 政策制定者首先需要确定电动汽车试点项目是否明确阐明其有利于电气化的目标和优先事项。它会加强电网管理吗? 会创造经济效益吗? 它是否有助于满足消费者的愿望或各州减少空气污染的目标? 下一步是确保从试点获得有用的数据。监管机构可能需要熟悉规定比一般电力公司项目更广泛的报告要求,特别是在确保数据开放和访问方面。这些指标包括: 按时间段和细分市场划分的项目费用; 充电站部署; 负荷情况(司机何时开始充电,需要多久); 充电费用; 大约可减少多少排放量。 试点项目应经常报告以上这些指标,以便监管机构能够及时采取措施进行纠正。 在有时间期限的试点项目中,依赖年度指标报告毫无意义,而是需要简明扼要的报告。同样,利益相关者,公共事业单位和监管机构需要举行定期会议,以监督试点项目实施。最后,项目的灵活性很重要:政策制定者可以为正在实施电动汽车试点和机构提供一些余地,以便他们能够根据市场情况进行调整和创新。 综合规划 各州可以采取一种综合资源规划形式,以帮助预估交通电气化的潜力及其对电力系统的影响。综合资源规划是一个公共过程,允许公用事业单位、监管机构和公众参与者在商定的计划范围内(如10-20年)深入了解能源需求。准确的需求预测对于这项工作至关重要,而EV部署方案则需要成为其中的一部分。 在此过程中还应该考虑到可用资源以及需要获得的资源,以便以最低可靠成本满足预期需求。各州会考虑自身适应不同类型的电动汽车充电需求 – 尤其是需要高容量的充电器 – 首先对其现有的次输电(sub-transmission)资源(尤其是那些未充分利用的资源)进行盘点以确定其承载能力。 能效标准和项目 各州能效资源标准中使用的指标,也可作为各州评价电气化机遇的另一个例子。由于许多项目要求以节电量千瓦时(kWh)衡量节能效果,因此这些标准可能会阻碍使用额外的电气化终端用途,从而错失实现清洁交通的机会。典型的能效资源标准也可能阻碍有益的电气化,因为公共事业单位的节能义务随着售电量增加而增加。这意味着公共事业单位越鼓励电气化使用,它实现的节能量就必须越多。为此,有两种方式来解决这一问题。以一次能源使用或总能耗来衡量节能量,或从这些标准中豁免电气化电量。  “脱钩”机制 美国超过一半的州都有脱钩机制,即打破售电量和公共事业单位收入之间的联系,脱钩机制既能提高能源效率又不损害公共事业单位股东回报,但可能对电气化构成挑战。如果脱钩机制允许每个客户获得固定数量的收入,但电气化需要适度增加供电和配电基础设施中的公用事业投资,公共事业单位可能无法收回这些成本。对于狭义的投资决定来说,这是一个简单的事情,但不应该被忽视。 电价设计 随着电动汽车充电负荷增加对电网的需求,公共事业单位和监管机构有责任确保管理现有资源以优化负荷增长的需求,并确保所有用户均等地分享智能电网管理的经济效益。实现这一目标的关键方式是通过电价设计为EV客户提供明确的价格信号。 典型的美国住宅电价包括固定电费和电量电费,即按照每千瓦时收取的电费,这一费用在一天中的所有时段都是相同的。这种设计不会给EV车主提供明确的信号,调动其在电网最佳时充电。分时电价就可以达到这一目标,它可以为车主节省费用,同时实现电网效益。…

“共益电气化:确保电气化实现公共利益”系列报告之《共益电气化:交通(上)》

by David Farnsworth Jessica Shipley Joni Sliger Jim Lazar on

执行摘要 技术进步,无论是发电效率还是终端能源效率,都为共益电气化提供了机会。交通、供暖、热水供应,就是这些机会之一。在电池成本下降和性能提升的推动下,电动汽车(EV)市场正在快速增长。自动驾驶汽车技术的开发和采用,以及对共享交通服务不断增长的需求也在塑造这一市场。 在当今不断变化的环境中,电动汽车的可用性和便利性日益增加,用户也逐渐习惯。与内燃机车辆相比,电动汽车可将其充电量的60%转换为行驶里程数,而相等情况下内燃机车辆仅能转换约20%的一次能源。由于这种高效率,电动汽车可以显著降低成本且减少污染。电动汽车充电负荷也可以作为电网的资源进行控制和管理。 为确保电动汽车惠及公众,政策制定者需要确定公众对交通市场的要求。他们还必须协调平衡市场参与者的需求与公共利益。我们鼓励公用事业委员会在各州都可以找到相应的平衡点,如果现有的法规权力不足,则应向立法机构需求帮助。 将技术与交通需求匹配 汽车技术 本文以客车和公交车为例说明共益电气化的机遇。作为代表性电动车,我们使用雪佛兰Bolt—它拥有60千瓦电池,预估行驶里程238英里,相当于119英里/加仑。我们的代表性电动公交车是Proterra 40-foot Catalyst车型,电池功率为94千瓦,行驶里程为33至52英里,相当于16.7至22.6英里/加仑。 最常见的充电基础设施形式 – 统称为EV供电设备(EVSE) – 利用插入式充电,其成本和对电网的影响因车辆充电速度而异。电动客车可以使用的充电器有三大类:120伏1级充电器;240伏的2级充电器;或者使用480伏或更高电压更高容量的直流快速充电器。更高级别的充电器可以缩短充电时间,但安装和操作成本更高,并且对电网有更高的要求。充电器成本也因位置而异。快速充电器非常适合放置在公共区域,例如高流量商业区域和主要交通通道。2级充电器 – 电压和容量比3级相对较低,但效率高于1级 – 非常适合其他用途,包括家庭充电,其中住宅2级充电器的功率仅为电动干衣机的两倍。 电动巴士可以通过称为受电弓或无线感应充电的架空充电器进行充电。与乘用车一样,电动公交车的充电速度越快成本越高,对电网的需求就越大。 最佳的电动车充电方案因选址和需求而异 为汽油和柴油动力汽车提供燃料的基础设施无处不在,我们大多数人都认为这是理所当然的。电动汽车的发展也需要让车主有同样信心,确保为他们提供足够的充电基础设施。需要针对已知和未来的充电需求进行投资,每个社区的需求也会有所不同。 在家充电比较方便,因为通常来说夜间充电可以满足车辆每日通勤的需要。实际上,在拥有车库或车棚的家中进行充电,是电动汽车早期使用者中最常见的充电类型。家庭充电可能是市场发展中最常用的电动汽车充电类型,居民经常将车停放在共用车库或街道上,而不是指定的地方,因此必须解决多单元住宅中缺少充电基础设施的问题。 在建设电力汽车充电基础设施方面,低收入和弱势社区有可能落后。除非私营市场能够充分满足当地需求,各州应鼓励受监管的公共事业单位投资于服务欠缺地区的基础设施。 如果可以在工作场所充电,人们更有可能购买EV;对于没有专门的家庭充电设施的司机来讲,工作场所可以作为主要充电点。公共充电,包括交通通道的充电,也将是基础设施领域的一个重要特征,适量的公共充电装置将因各州情况,人口密度以及城市或乡村环境而异。需要确定受监管的公共事业单位(电力公司)和私营企业能发挥最大作用,以便扩大工作场所和公共充电设施。 实现共益电气化的条件 共益电气化,需要达到以下一个或多个条件,且对另外两个条件不产生反作用: 从长期看可以为消费者省钱; 促进电网的更好管理; 减少对环境的消极影响。 在本节中,我们将了解电气化交通如何满足这些条件。我们的结论是,即使不是此刻,在未来几年中它也将会带来效益。 消费者经济学 共益电气化的第一个条件是电气化从长远来看为消费者(包括公共交通运营商)节约了费用。由于电动汽车的价格高于内燃机汽车,因此评估其总拥有成本非常重要。研究人员发现,两者之间最大的成本差异是电池。这种成本差距在缩小,并且往往可以通过降低运营成本来抵消。其他研究预计,电动汽车和内燃机汽车将在五到七年内实现总拥有成本平价。 电动公交车的经济性主要受制于其高昂的前期成本,但也可以通过降低运营成本来节省成本。在某些地区,电动公交车的总拥有成本已经低于压缩天然气公交车的成本。 影响电动公交车与化石燃料车辆的总拥有成本的其他因素,还包括年度行驶里程以及是否包括加油/气站等基础设施。 电网管理 共益电气化的第二个条件是电气化有助于管理电网。加州公用事业委员会确定了三个使车辆成为潜在电网资源的特征。他们是: 1.提供操作灵活性,因为它们提供负荷(充电时)和发电(同时将存储的能量释放回电网)的双重功能; 2.具有嵌入式通信和驱动技术,因为汽车制造商已在车辆中建立了数字控制; 和 3.容量利用率低,闲置率超过95%,只需要10%的时间充电。 车主可通过智能充电,分时电价,或二者一起,来控制电动汽车的充电负荷,这意味着可以利用低电价充电,并将对电网的不利因素和投资成本的影响最小化。也可以利用在可再生能源充足的时候充电,帮助整合消纳可再生能源并减少弃电量。 电网管理与需求响应有很多共同之处。这不仅体现在传统的需求响应意义上 – 即紧急降低负荷 – 而且在更广泛意义上,还能够在最佳时间形成、转移和减少负荷。公共事业单位认识到管理需求的价值,并可以应用于电动汽车。如果服务成本足够低,电动汽车使用率高,充电带来的收入将有可能高于服务成本,这为所有消费者节省了成本。分时电价是公共事业单位使用的主要电网管理工具。还可以使用受控充电,在需求响应的更为传统的意义上,能够在高峰需求或服务中断期间暂停充电器。 电动汽车还能够在需要时将电量释放到电网上,即“车辆到电网(V2G)”。 这种方法可以使电动汽车在电价低时充电,电价高时放电,这对车主来说是一种潜在的经济利益。各种V2G试点计划正在进行中,但尚未普及。未普及的原因是有两点影响 V2G功能开发的缺点, 一是对潜在电池劣化的担忧,二是电池制造商保修的限制。我们建议制定一种平衡策略,最大限度地提高电动车车主的投资回报率,同时需要对交易的电能量设定限制,从而使V2G可行且有利可图。 能源和排放效率 共益电气化的第三个条件是与化石燃料相比,它减少了排放等环境影响。交通部门占美国温室气体排放的很大一部分,2016年约占28%。此外,1990年至2016年间,交通运输部门二氧化碳排放量增长了21%,而电力部门的排放量同期下降了1%。事实上,在每年的电量增加了近30%的同时,今天的电力行业排放的二氧化碳量却与几十年前相同,这些趋势表明电气化运输作为整体脱碳政策的价值。整个交通行业都存在脱碳机会,但乘用车,包括轻型汽车和卡车机会最大,因其二氧化碳排放量约占交通排放量的60%。 为了确定不同技术(如电动汽车)的排放效应,分析人员必须首先确定车辆生命周期的参数。我们在本文中使用的“从油井到车轮”(well-to-wheels)分析,包括从资源提取,向车辆输送燃料,以及在车辆中使用燃料这些过程。 我们在此举例的内燃机车是2018年的大众高尔夫,据我们计算,它的“从油井到车轮”排放量为每英里0.91磅。我们举例的电动汽车是2018年的雪佛兰Bolt,它的“从油井到车轮”排放量取决于它充电用的电力系统的燃料组合。我们的计算结果表明,在100%的燃煤发电系统中,排放量每英里0.69磅。换句话说,在美国任何电力系统中充电的Bolt,其行驶每英里的排放量,都低于汽油动力的高尔夫。这与最近的研究结果一致- 在美国任何地区驾驶电动汽车产生的碳排放量低于驾驶普通新型燃气动力汽车。…

Electronic Certificate Tracking Systems Offer Advantages for China’s Renewable Energy Quota

by Rachael Terada Ryan Wiser Lijun Yue on

A key policy driver to support renewable energy development is a renewable energy quota. China is considering a new renewable energy quota system for its electricity sector that will support its aggressive clean energy goals. On November 15, 2018, the National Energy Administration issued a consultation version of the Notice of Implementation of the Renewable…

可再生能源配额制:电子证书跟踪系统更胜一筹

by Rachael Terada Ryan Wiser Lijun Yue on

可再生能源配额是支持可再生能源发展的关键政策驱动力。 中国正在考虑实施可再生能源配额制度,以支持其积极的清洁能源目标。 2018年11月15日,国家能源局发布了“可再生能源和电力配额制度实施通知”第三次征求意见稿。 最终的正式配额尚未确定,目前正在制定实施细节。 想要验证有义务方发电量是否满足配额要求,必须通过一定的技术流程,确保准确跟踪和报告可再生能源发电。 具体而言,实施配额需要一个准确的流程来考虑和验证可再生能源的生产以及必须跟踪和测量的其他数据。 这可以包括记录基于计量输出的可再生能源生产,跟踪发电机特性(例如,位置,燃料类型和在线日期),以及记录适用于配额合规的可再生能源发电量(兆瓦时)。 有义务的各方和监管机构需要访问这些数据,以验证是否符合可再生能源目标要求。 虽然许多早期配额系统将合同路径审计作为配额验证的核心组成部分,但电子跟踪系统在国际上已得到广泛应用,可支持发电验证和配额合规性,电子证书跟踪系统和许多成熟的技术选项比合同路径审计更有优势。 中国尚未宣布如何跟踪发电量并验证其可再生能源配额的合规性。 我们下面比较一下这两种方法。 电子跟踪系统的优点 监管机构通常依靠两种不同的会计和验证方法来实现配额合规:合同路径审计和电子跟踪系统。 虽然这两种方法都得到了广泛的应用,但过去十年中,电子跟踪系统已经普及。 合同路径审计实施起来困难多多:管理具有挑战性,需要许多手动流程,并且在整个流程中存在许多故障点。 它要求通过合同和其他文件手动检查可再生能源发电的监管链,其完整性又要求定期进行独立审计。 由于其程序是手动性的,这也增加了发生舞弊和出错的可能性。这种方法往往非常耗费时间,特别是在交易量和数据量增加时。 如果只有少数可信任的机构提供和使用数据,则合同路径审核可能是一个可行的选择。 然而,针对大量发电机组和零售商产生的海量数据量,要满足监管机构需求的信息报告和合规程序,设计和实施一个有效的手动流程极具挑战性。一开始,美国首批拥有可再生能源配额的州实施合同路径审核,监控数据库和电子表格的合规性。 正是由于其复杂性,他们迅速转向电子跟踪系统,现在所有美国实施配额制的州都要求使用电子跟踪系统。 电子证书跟踪系统是可通过网络访问的数据库,可自动执行大部分数据收集,处理和验证检查,并为有义务的各方和监管机构提供便利。 由于这些特性,电子系统比合同路径审计更不容易受到舞弊和出错的影响。 电子跟踪系统跟踪可再生能源的生产和用于配额合规,它们也常用于促进可再生能源的自愿交易。 电子跟踪系统将电力生产“序列化”为每兆瓦时计量生产的标准单位,例如北美的可再生能源证书(REC)或欧盟的原产地保证(GO)。 电子跟踪系统为所有配额利益相关者和参与者提供了一个通用平台,包括发电机组、负荷服务实体(售电公司和公共事业单位),电网运营商以及省级和国家监管机构。 开发电子跟踪系统有多种选择,可以使用由服务提供商设计和管理的现有平台,也可以开发新的定制软件解决方案(包括基于区块链的系统)。 电子跟踪系统的最初发展需要前期投资,但短期优势是易用性,长期优势是准确性较高,相对于基于电子表格的合同路径系统,电子跟踪系统的整体优势显而易见。 现在国际上广泛使用电子跟踪系统,包括在欧盟,印度,墨西哥和美国。大多数具有重要可再生能源配额的国家和美国各州都需要或正在计划使用电子跟踪系统,许多其他国家已经实施了这些系统,并支持自愿可再生能源交易。 在美国,有些州监管机构在开发电子跟踪系统之前使用合同路径审核,后来发现使用电子跟踪系统更容易,更好地保护市场完整性,并减少合规性检查所需的时间,于是转向电子跟踪系统。 电子跟踪系统提供的服务 电子跟踪系统执行许多关键任务,包括记录生成,跟踪证书所有权的变化,以及为监管机构和其他用户提供使用证明和验证服务。 进行批发和零售交易的单独交易平台可以与现有的跟踪系统共存,并且一旦达到交易条件,电子跟踪系统可用于记录卖方和买方之间的证书转移。 在技术上可以将签约、交易和支付功能与电子跟踪系统平台集成,但是这种集成功能的现有示例还很少。 电子跟踪系统还可以定制功能以满足特定需求。 例如,可以将系统设计为针对特定目的自动退出(取消)证书。 在中国,这可以用于执行上网电价的机组。 该系统可以设计为限制证书转移或规定何时可以进行转移,这是一些政府监管机构所希望的设计特征。 其他需求的例子还包括向政府机构和监管机构自动报告,以及公共数据报告。 电子跟踪系统还能够满足跨地区的不同需求。 例如,新英格兰地区电力库发电信息系统 NEPOOL GIS跟踪系统覆盖美国东北部的六个州,每个州都有不同的可再生能源配额要求。 该系统不仅涵盖可再生能源,还涵盖该地区所有其他形式的发电。仅在2017年,这个巨大的系统就跟踪了超过50,000个发电机组,2,000个账户持有者,250个零售电力供应商(公共事业单位和竞争性售电商),一个电网运营商以及超过260亿千瓦时的交易。 NEPOOL GIS唯一可行的选择是使用电子跟踪系统。 建议 中国的可再生能源配额制度将涵盖大量的市场主体,产生海量的数据。 此外,中国的配额制度是为多个省和国家监管机构设计的,每年审查合规情况。 为了处理复杂的市场、多个地区和大量的信息,唯一可行的长期选择是使用电子跟踪系统。 中国政策制定者和监管机构正在为实施清洁能源目标而努力,中国的可再生能源配额制度仍处于初期阶段,现在正是一个独特的机会。我们建议一开始就采用电子跟踪系统 – 如有必要,首先从试点开始。电子跟踪系统的技术成熟度和灵活性为政府提供了一个强大的工具,可以支持现有的政策目标,并随着可再生能源的发展而增长和扩展。 This post is also…

Voluntary Renewable Energy Certificates: Win-Win for India Inc. and Government

by Rasika Athawale Ranjit Bharvirkar on

Government actions to facilitate the use of renewable energy certificates (RECs) can improve Indian companies’ ability to compete globally—a major policy objective of the current government. Driven partly by consumer demand, firms are being serious about the “source” of energy they use for operations. According to the Harvard Business Review, firms that approach energy as…

“共益电气化:确保电气化实现公共利益”系列报告之《共益电气化:热水供应》

by David Farnsworth Jim Lazar Jessica Shipley on

执行摘要 技术进步,无论是发电效率还是最终使用燃料,都为共益电气化提供了机会。热水供应就是这些机会之一。热水供应占住宅能源帐单的近20% 左右——而且简单地说,今天用电加热1加仑水所需的能源,远远少于直接用化石燃料加热。 在本文中,我们探索可用于热水供应电气化有益的策略,这意味着它将满足我们的共益电气化标准中的至少一个,且同时不会对另外两个产生不利影响: 从长期看可以为消费者省钱; 促进电网的更好管理; 减少对环境的消极影响。 我们得出结论,电热水可以为消费者节省费用,可以作为电网运营商的一种资源,并减少空气污染物的排放。 报告原文为英文(可点击下载),此文为执行摘要。 将技术与热水供应需求匹配 本文探讨了热水供应电气化的两种技术选择:电阻(ER)热水器和空气源热泵(HP)热水器。传统的电阻加热器基本上是包含一个或多个浸没式电加热元件的装备。空气源热泵热水器是带有直接连接到热泵的罐。 虽然这两种技术路线具有不同的成本和操作特性,但都可能在未来促进电气化方面占有一席之地。目前,电热水供应在美国各地分布不均匀——在东南部占主导地位,在西北地区很常见,而在中西部和新英格兰比较少。在这些地区内,各州之间以及农村和城市地区之间也存在差异。 具体哪种方案效果最佳,也取决于住房类型(单户住宅,公寓或移动式住房),提供热水供应服务的设备数量和住宅年龄等因素。例如,在每个单元具有单独的电阻热水器的公寓建筑物中,最佳选择可以是通过电网使这些单元可控。 对于带有中央热水的多单元住宅,热泵系统可以高效运行。新建筑可以为家庭提供全电气化服务的机会,包括热泵热水器,避免了延伸天然气管网的成本。 实现共益电气化的条件 消费者经济性 确定电气化是否会带来消费者经济利益,满足共益电气化的第一个条件,是受若干因素影响的具体情况计算。 这些包括: 住房类型 安装热水供应的成本(特别是高于替代品的增量成本) 运行热水器的能源成本; 和 在安装供暖和制冷的同时安装热水供应的潜在共同效益。 2018年,美国能效经济委员会(ACEEE)发布了一项研究,分析了在石油和丙烷热水器故障时更换的全生命周期成本。该研究的结论是,与石油和丙烷替代品相比,热泵热水器的成本更低。 在本文中,我们通过用热泵模型替换故障的天然气热水器来简单计算当前的消费者利益。睿博能源智库发现,热泵热水器目前的安装成本估算值比天然气热水器高出50美元至1,000美元左右。依靠固定电费,替换的简单投资回收期为1至20年。然而,在分时电价下,安装热泵模型将具有0至6年的简单投资回收期。 美国国家可再生能源实验室于2017年进行了一项研究,根据现有文献和成本数据预测了各种电气化方案。即使在最不利的情况下,在2020年,住宅热泵热水器相比天然气热水器也具有成本竞争力。 这表明热泵热水器的效率可以在相对近期内提高,它还表明住宅热泵热水器的资本成本虽然较高,但可以通过长期燃料节省来抵消。转换为受控热泵模型可望产生最高的经济回报,但受控的电阻热水器也可在易于安装的住宅类型为其产生可观的节能量。 电网管理 实现更好的电网管理是有益电气化的第二个条件。电阻和热泵热水器都可以通过控制系统并到电网中,控制系统允许最终用户,电网运营商,负荷集成商或其机构监控“充电”状态(即水温) 并控制充电。这可以实现诸如需求响应和负载转移等功能。由于电热水负荷是可控的,它可以增加电网的灵活性,并作为电网运营商的工具。尽管有这种潜力,但只有2%的电热水器目前正在参与电力公司的需求响应项目,电力公司对利用这种灵活性资源很有兴趣,而且兴趣持续增长。 电热水供应可以为解决电力公司面临的电网管理挑战做出重大贡献。 需求转移:波动性可再生能源在电网中的份额越来越大,意味着系统运营商越来越需要关注满足净负荷——预测负荷与间歇性资源满足的负荷量之间的差异。受控热水供应负荷可以从系统峰值转移到电费更便宜的时段。它也可以移动到波动性能源充足的时间。这可减少弃电并为消费者节省开支,同时仍然确保他们在需要时有热水。 辅助服务:智能电子和完善的通信正在创建一种新型响应设备,可以通过提供辅助服务来帮助电网运营商。电阻热水器特别适用于快速响应类型的控制,使其特别适合于提供电压支持和频率响应。 与屋顶光伏发电等可变能源直接合作:在美国的一些地区,安装人员开始部署光伏太阳能热水器,直流太阳能电池板与电阻热水器连接,无需中间逆变器(不必增加成本或减少交付电力)。 将这些资源与电网控制项目相协调是电力公司的一个机会,特别是在太阳能需求强劲的地区。 能源和排放效率 减少环境的负面影响是有益电气化的第三个条件。在整个经济体中持续使用化石燃料——无论使用效率如何——都无法减少温室气体排放以实现气候目标。然而,这些目标是可以通过尽可能多的提高能效,使电力部门脱碳,增加最终用途的电气化以及依靠更清洁的电网为其提供燃料来实现的。 由于电气最终用途替代化石燃料的直接燃烧,因此电气化避免了在客户使用时的排放。尽管电气化仍然会导致与发电相关的排放,但采用高效的最终用途并依赖来自清洁电源的能源通常会减少总排放量。 更高能效的电力终端用途与发电机组的清洁化相结合,创造了提高排放效率的潜力。换句话说,由于电力部门的排放量下降,尽管会消耗更多的电力,但消费者现在加热单位体积的水可以产生更少的污染。热水器的热力学效率和排放效率因技术和区域而异,并取决于它们所连接的电力公司电网的特性。 通过确定热水器的效率并考虑其能源供应的碳含量,我们可以估算加热每单位体积水所产生的排放量。如果电力系统燃煤发电超过50%,睿博能源智库可以确定的是,使用热泵会导致比化石燃料替代品更高的碳排放。然而,如果电力系统不比联合循环天然气更耗碳,则热泵比丙烷和天然气热水器的碳强度更低。当电力系统变成低碳(不超过50%的天然气碳强度/ 50%的非碳)时,所有的电气化路线都会产生与天然气和丙烷相同或更低的碳排放。美国的一些地方今天符合这一标准; 将来还会有更多。 将共益电气化用于热水供应 本文阐述了改变我们热水供应的方式将会为消费者,电网和环境效益带来的显著潜力。在最后一节中,我们将讨论鼓励更多部署电热水供应的方法。 新建筑标准 对于现有住房,转换为更高效的电气化热水供应将是一项需要大量投资的长期任务。然而,新建筑的过渡可以更快地发生。在这种情况下,热水供应系统的全部成本是递增的。在许多情况下,更有效的替代品的资本成本与传统的电加热或化石燃料水加热相比具有竞争力。应审查建筑能源法规和其他规则,以确保它们不会对电气化造成障碍。 设备标准 美国目前家用热水器的设备标准是2010年通过,并于2015年4月生效的。美国能源部和美国环保署一直在与利益相关者讨论并网热水供应的未来潜力。 目前尚不清楚能源部将如何以及何时推荐新的热水器设备标准,或环保署将如何阐明自愿能源之星标准。然而,很明显,带有内置控制系统的热水器具有很大的优势 包括Wi-Fi或其他电力公司接口以确保热水器接收电网信号将支持负载转移和需求响应,这些做法可以提高电网可靠性和电热水的经济性。 此外,存在燃料中性(fuel-neutral)设备标准的问题。在审查标准时,例如,考虑与天然气热水器标准相关的能源使用与其他类型的标准相比是值得的。换句话说,为了建立真正捕捉美国市场可获得的能效的标准,专家应该比较所有热水器的相对效率,而不仅仅是那些使用相同燃料的热水器——例如,天然气与天然气对比,或电力与电力相比。 各州能源政策 各州政策对共益电气化的发展既可以帮助作用也可能阻碍其发展,各州需要确保政策反映出与当前技术创新相关的机遇。例如,各州需要考虑能够识别电气化潜力的综合资源计划及其对电力和天然气公司未来发展的诸多影响。目前,仅电力综合资源计划可能无法充分探索系统趋势和投资的影响,尤其是它们对州内天然气公司的影响。同样,仅针对天然气的计划可能无法识别潜在的更清洁和更低成本的电气替代品,从而对消费者和环境带来不利影响。 利用新的现实来平衡电力公司基础设施投资和收购,与调整电力公司规划运营同样重要。例如,电力公司运营的不同之处在于如何支付扩展的天然气基础设施,是通过新客户支付连网费用还是作为所有纳税人承担的社会化成本。如果监管机构正在比较电气化成本与天然气基础设施持续发展的成本,那么认识到任何隐性补贴都很重要。 我们也应该回顾一下国家能效资源标准中使用的指标。这些标准要求的消耗量减少通常以千瓦时(kWh)计算。然而,虽然电气化可以减少总能源使用,但它可能会增加千瓦时的消耗。各州可以通过重新制定指标或在其标准中包括拆分电气化来解决这一冲突。例如,纽约州最近采用了全州累计年度现场节能目标,该目标在英国热量单位中划定,并将激励所有燃料中最具成本效益的效率措施。各州还可以考虑在其可再生能源配额制中纳入分类或“等级”(如佛蒙特州所做的那样),要求电力公司通过实施符合共益电气化标准的项目或活动来履行其部分配额义务。…

India Kick-Starts Wholesale Market Reforms

by Dheer Patel on

Over the last couple of decades, Indian policymakers have been implementing a wide range of reforms in the electricity sector with the goal of providing reliable, affordable, and clean power to all citizens. During the last few months, the Central Electricity Regulatory Commission (CERC) has started describing wholesale electricity market reforms through a series of…