加州全面转型可再生能源的经验

2016-07-26  《财经》杂志

 


      位于洛杉矶西北300公里加州黄金海岸处的Diablo Canyon核电站是加州唯一的核电站,也是最大的单体发电厂,提供加州8.6%的用电量。但在今年6月,加州最大的电力公司太平洋气电公司(Pacific Gas and Electric Company,PG&E)宣布该发电厂将于2025年关闭。

    过去,关闭一家大型发电厂通常都会伴随一座新发电厂的建造。但随着科技进步,经济形势变化,以及加州州政府对使用可再生能源的要求,情况变了。通过提高能效和发展可再生能源来取代大型、集中式的传统发电厂是蓬勃发展的趋势,关闭Diablo Canyon核电站只是这一趋势的一个缩影。在加州和其它地区,需求侧资源/分布式能源正在迅速成为电力系统规划的重要组成部分,并创造着令人激动的新商机。

    建立低碳能源系统

    十多年前,美国各地的电力公司对可再生能源和用户侧资源都持怀疑态度,有些甚至抱敌对态度。如今,他们正逐步认识到风电与太阳能电力,能效、需求响应、太阳能和储能电池的价值。PG&E首席执行官Tony Early预测:“加州集中式电厂供电的比例将持续降低。”确实,分布式发电设施已经在加州电力系统中占据了重要位置,而类似的情况也将在世界其它地方发生。

    加州的案例为我们展示了一条从旧能源系统转型为更清洁、更具经济效益的新能源系统的路径。在加州,为了加快这一转型,监管部门出台了强势的政策,使电力公司加入到转型中,监管部门与电力公司和竞争市场紧密合作,将新技术和新经营模式推向市场。而正处于电力改革进程中的中国,也在进行相似的转变。向更清洁的分布式发电方式的转变将对气候带来巨大影响,而其中蕴藏的商机则更大。

    落基山研究所(Rocky Mountain Institute,RMI)发现,未来的机遇首先源自经济效益。长久以来,在满足新用电需求时,能效都是获取价格优势的首要考虑因素。在满足峰值用电需求方面,需求响应作为建设集中式发电资源的替代方案,也具备类似的强有力优势。风电和太阳能发电技术的成本持续快速下降,用传统发电方式新建的电厂中只有燃气发电(因为美国天然气储量丰富、价格便宜)的成本可与它们相比。此外,电力公司也开始发现储能电池能够为电网提供真正的价值。虽然储能电池仍是价格高昂的技术,但其成本正在快速下降。

    这些资源(能效、需求响应、储能、可再生能源)并不是新发现,只是电力公司刚刚开始利用它们。许多资源,尤其是能效,虽然具备经济优势,仍未被广泛运用。因此,加州政策制定者通过设定清晰的发展方向来推动该州实现低碳发展。具体有两个办法:第一,提高能效和可再生能源采购的强制性措施;第二,一体化资源规划进程。

    用强制性措施发展新能源

    加州要求电力公司在2030年前实现50%电力来自可再生能源,并将能效提高一倍。虽然强制性措施是有效的,但政策制定者必须出台配套机制协助电力公司完成这些目标。例如,要求电力公司提高能效可能会影响其收入(一般来说,电力公司售电越多,盈利越多)。这会导致电力公司可能只完成强制性的能效水平,而不会帮助用户最大限度降低能耗。但在加州,监管方将售电量与公司收入脱钩,令电力公司不再担心提高能效会降低收入。监管方为电力公司制定了一个公平的收益率,电力公司获得这些收入并不取决于售电量的多少。中国在深圳也进行了类似的试点项目,并有望在全国推开。

    为进一步强化激励政策,加州通过针对特定行业的强制性措施来支持整体能效目标的达成。加州对在州内出售的所有新电器实施了严格的能效规范,并通过了比国家标准更加严格的建筑能效规范,促使制造商和建筑行业应用新的标准。应用新标准后,随着电器和能效建筑售价的提高,买家能快速的收回成本(一般在3年之内)。这些技术已经具备了经济效益,缺少的仅仅是能够推动市场前进的催化剂,而加州明智的政策正起到了这样的作用。

    同样,中国也正在研究提高建筑和电器的能效标准。这将带来巨大商机,新的、更高效的产品能够进入市场,挑战传统行业领导者(正如LED照明在全世界市场应用一样)。此外,绿色建筑已经被证明更能吸引租户,售价可以更高。

    一体化资源规划

    在加强激励和强制性机制后,加州利用一体化资源规划(Integrated Resource Planning,IRP)进程,帮助电力公司进一步提高能效和发展可再生能源。在一体化资源规划中,电力公司要研究未来用户电力需求,决定需要使用哪些新资源来满足这些需求。电力公司必须证明他们已评估了所有选择(包括能效、可再生能源和需求响应),并选择了其中成本最低的资源。这个进程能够保证电力公司投资的明智性,同时确保用户电价保持低水平。

    一体化资源规划着眼于长远发展。在加州,正是这一进程帮助PG&E公司做出了2025年关停Diablo Canyon核电站的决定。

    PG&E一体化资源规划显示,由于能效提高和屋顶太阳能的发展,用户用电需求不会进一步增长,所以电力公司不需要增加更多装机。此外,加州的可再生能源强制性规定并不包括核电,这意味Diablo Canyon核电站目并没有帮助公司完成州内强制性要求。PG&E一体化资源规划证明了能效、可再生能源、需求响应和储能技术的综合利用能够满足用户的用电需求,并且与继续运行Diablo Canyon核电站相比,这种综合利用的方式更有经济效益。这令PG&E可以放心让装机量224万千瓦的Diablo Canyon核电站退役。

    PG&E一体化资源规划具体措施如下:

    首先,在Diablo Canyon核电站关闭前,将集中优势专一发展能效技术;

    接下来,在Diablo Canyon核电站关停后,将发展温室气体净零排放资源(最可能的情况是综合发展能效,需求响应和可再生能源发电);

    最后,将根据州强制要求和自愿目标评估公司成绩,确定为了实现最终目标所需的采购。此外,如果需要任何其它温室气体净零排放资源的一体化投资(如储能),这些资源也应被采购。

    这种阶段式的方法帮助PG&E更好地调整公司发展路径。在加州的另一个核电设施San Onofre核电厂于2013年因维修安全隐患的成本问题关闭时,该方法的实用性已经得到了证明。当San Onofre关闭时,电力公司找到了140万-180万千瓦的发电资源来替代关停的装机容量。电力公司没有要求开发商提交某一个特定项目的开发计划(如一个太阳能发电厂或风电项目),而是在具体装机容量未被确定时使用了报价请求(RFOs)方式,允许所有形式的技术(储能、能效、需求响应、生物质等)参与竞争,满足电力公司的需求。

    为了保证报价请求过程符合高标准的减排要求,电力公司规定在所需的总装机容量中,有15万千瓦电量必须来自“优先资源”,即分布式净零排放资源。加入“优先资源”的规定帮助南加州Edison公司(发明了该模式的电力公司)提高了他们的工作效率。这同时也保证了新兴技术获得专有的报价请求机会,使电力公司能够采用这些新方法来满足用户需求。

    保证经济性

    报价请求的方式令许多新晋技术公司得以进入市场,填补关闭San Onofre留下的空白。最值得注意的是,如Nest(制造可编程恒温器)、Stem(运营储能电池系统)和Opower(开发行为效率的用户参与平台)等公司已在全美各地完成了许多类似项目。与建设新发电项目相比,这些公司服务能够以更低成本更快地投入应用,因为他们都是模块化的,更容易被纳入已建电网。这些新公司(都是近9年内成立的)如今都具备了非常强的竞争力,Opower估值5.5亿美元,Stem在第二轮融资中获得2700万美元投资,而Nest则被科技巨头谷歌以32亿美元收购。

    同样,中国也在规划对其集中式、结构化的电力部门进行类似转型。北京近期宣布将停止核准新建燃煤电厂,这一举动向外界发出清晰信号:将电网规划过程与国家低碳发展及用能峰值目标相匹配是十分关键的。中国要全面实施一体化资源规划尚需时间,而中国领导者也担心低碳转型可能影响经济发展。

    应对这个担心,报价请求方式是十分有效的办法,它能够降低技术应用成本,刺激私营部门创新。报价请求方式还能够促进新企业发展,帮助他们进入竞争激烈的电力市场。这些企业能够快速地发展其业务,为各州创造新的就业岗位,并积极拉动当地GDP水平。在加州,清洁技术革命为经济带来了巨大利益。在2014年,加州吸引了全球一半的清洁技术风险投资额(57亿美元)。这积极推动了美国体量最大的高级能源产业的发展,已提供43万个工作岗位并在持续增加。

    当然,这个案例不仅仅是关于经济增长,随着Diablo Canyon核电站的关闭,许多人会因此失去工作。为了解决这一问题,PG&E计划对Diablo Canyon核电站员工提供再培训和再就业服务,并为实施补偿机制弥补损失的地方税收。

    这些细节工作虽然与提供电力的技术可行性没有直接关系,但对于任何周密计划的转型过程都至关重要。在任何新资源发展中,无论是大型核电或水电设施,或用户端能效或太阳能发电板应用,地方领导人的支持都是关键性的,能使任何转型都变得更加顺利。

    作者Cyril Yee为落基山研究所董事、Daniel Wetzel为该所高级咨询师