從“重資產的建設運營模式”向“數據驅動型企業”轉型,已經成為美國多家電力公用事業公司的選擇。不論是近期的紐約大停電還是加州PG&E破產,均為電力公用事業公司和監管者敲響了警鐘。這些并非偶發的事件,反映了公用事業公司的系統性問題。這些問題以基礎設施老舊為誘因,同時受到電力公司在配電側遭遇更多挑戰的影響,對公用事業公司而言,保持低成本的同時擁有較高的安全性是一道難題。
電力公用事業公司如何轉型?數字化轉型為何需要服務轉型?當企業角色開始發生變化,更多地扮演能源集成與協調的角色,他們面臨哪些挑戰?
分散風險的能源改革計劃
2014年,紐約州出臺了一項頗具雄心且影響深遠的電力部門改革行動——能源愿景改革(REV)。該計劃旨在改革紐約州的能源系統,以多方合作的方式,數百名利益相關方參與了一系列工作組、技術研討會以及討論會,幫助紐約州更好地適應不斷變化的用能需求和政策目標。
其中第一項就是改革傳統電力公司的運營模式和政府監管制度。REV希望通過電力市場將分布式能源資源整合在一起,讓紐約州民眾能更好地管理能源。
NYPSC發言人James Denn表示,現有的電力計價方式,遠遠落后于科技進步的速度,而科技進步又定義了紐約經濟的許多方面。
“借由從根本改革電網與能源行業從業者銷售電力的方式,紐約能最大化利用其資源,同時減少新建輸配網基礎設施的需求,以需求側管理、能源效率、分散式能源以及儲能,適應紐約的電力需求”,他說。
紐約州對電力公司的監管遵循的是“成本加成”原則,即允許電力公司在收回成本的基礎上,從其投入的資產中獲取適當比例的收益。換句話說,電力公司投資基礎設施越多,收益也隨之增長。這一模式在美國上個世紀電力需求不斷增長,需要大量基礎設施的情況下十分奏效,但隨著能效項目和分布式技術的發展,弊端開始顯現。
2015年初,NYPSC啟用了一項監管政策框架,開始探索更為精細的費率改革選項?;诎畈既R特原則(Bonbright principles),希望改善成本加成定價方式的不足,允許公用事業公司根據既定目標而非資產投入來評價績效。同時能夠維持投資者信心,實現平穩過渡。
這項計劃將建立一個分布式系統平臺,限制電力公司對分布式能源的所有權,要求電力公司出臺分布式系統實施方案,投資計劃并確定中期能源效率目標。
作為REV進程的一部分,紐約州也通過了成立社區電力集成商(CCA)的立法,允許社區代表當地居民和企業采購能源供應服務。紐約當地社區政府自行采購所需用電,對所需電力的數量和類型進行招投標,最終選擇獲勝的能源供應商。一些社區還可構建社區規模的分布式能源項目。
雖然CCA模式的建立晚于加州,但早在1996年紐約就發布了競爭機會法令(COC),旨在批發和零售市場創造競爭,1997年開始了針對大型電力用戶的試點計劃,1998年相應展開對居民用戶的試點。到2002年,所有客戶都可以選擇電力零售商。
2005年NYPSC推出了“Powerto Choose”網站,用戶在網站輸入郵政編碼,即可將當前的電價與售電商報價進行比較。但最初售電商沒有義務報告要約信息,因此網站上的信息經常過時或不準確。2006年,NYPSC要求售電商提供報價,但所列價格并未反映客戶在任何特定時間實際可獲得的報價。后來該網站在2010年再次修改,允許零售商按照自己的意愿多次修改自己的價格。但售電商協會批判該網站的報價經常過時,價格預測也不準確,2014年,NYPSC要求售電商們至少每30天更新一次網站上的定價信息,允許他們仍然可以提供除網上公布的額外報價,但對居民和小型商業客戶報價,不得高于購買時選擇的電力報價。
同加州類似,自2000年以來,客戶仍將從電網公司收到電費單,售電商僅向客戶收取能源銷售費用,賬單將分別寫明能源采購和輸配成本,體現價格透明度。
2015年2月,NYPSC授權威徹斯特縣組建CCA,覆蓋該縣域內20個社區,用戶可以選擇100%的清潔能源套餐也可以選擇基礎套餐。2016年4月NYPSC又發布了新法令,規定了CCA創建的具體規則。目前NYPSC已經批準了四個CCA計劃,其中兩個在2018年獲得批準,未來這種方式也會日益普及。
從基礎設施投資人到能源集成商
對Con Edison來說,除了停電公關危機,也有技術、綜合服務的危機。相比前者,后者的挑戰更大。
“太陽能、儲能、風能和其他可再生能源都將成為能源領域的一部分?!盝ohn Mc Avoy在2018年的年會中說道,用戶擁有了更多的主動性,“他們需要新的更清潔、更有效的能源選擇,還想能夠控制自己何時以及如何使用電力”。
“系統的協調性是一大挑戰,現在運行的電網也許非常可靠,但如果大量新的技術,比如發展微網、儲能等等,就需要提高電網可靠性,”斯坦福大學可持續發展系統實驗室負責人Ram Rajagopal在接受記者采訪時稱,“這是系統性的工程,需要通盤考慮?!?/p>
高比例可再生能源使得電網穩定系統頻率變得更加困難,如果缺乏備用容量,系統有故障隱憂。
從紐約的綠色新政,即《氣候領導與社區保護法》來看,到2030年紐約70%的電力必須由可再生能源供應。因此REV中設計了路線圖,包括紐約需要從州內外獲取大規模可再生能源,還需要新增儲能設施。以紐約市為例,自2014年初以來,該市光伏發電已增加7倍,為匹配新增的可再生能源,在2025年前需要擁有500兆瓦的儲能裝置。
2018年12月,NYPSC核準紐約州州長Andrew M.Cuomo的儲能行政命令(Energy Storage Order),其目標為2025年時,紐約州的儲能容量達1500MW;2030年達3000MW。依據該行政命令,紐約州將投資5500萬美元于儲能發展,其中長島地區的工商業和住宅儲能資助為第一波的獎助措施,將透過紐約能源研究和發展管理局(NYSERDA)執行,預算約1500萬美元,剩余資金于三到五年內分配。
從實施來看,Con Edison明顯意識到了這一先機,就在第一次停電后的7月15日,其與子公司Orange&Rockland(O&R)便聯合發布了一份提案請求書,擬申請310MW電網側儲能裝置的大容量儲能調度權。其中,300MW的儲能容量將部署在Con Edison內,另外10MW將部署在子公司O&R內。該項目計劃預計在2022年12月31日前投入運行,并有望獲得紐約能源研究與發展局的補貼獎勵。
而智能電表也許將成為Con Edison下一個真正能讓用戶用能獲得參與感的服務——雖然推廣的投資巨大。但它更大的意義在于,重新定位紐約電力行業,提高電網效率,提高供電系統對自然災害的彈性。
2015年初,Con Edison提交了一份計劃,其中包括“六年智能電表實施時間表”。同年10月,它更新了這項商業計劃,提出將向其用戶部署470萬個智能電表。2017年11月,NYPSC發布了批準O&R安裝智能電表的通知。自2017年6月開始實行為期五年的智能電表安裝計劃,該技術將讓用戶整合太陽能,并將根據實際能源使用情況提供實時計費信息。
此外,它還能將數據可以實時傳送到電力市場,優化可再生能源的整合和管理。并能夠快速定位和恢復電網中的停電故障。
“智能電表是Con Edison目前最大的一筆投資”,John Mc Avoy稱,“這一項目耗資14億美元,但用戶獲得了選擇、控制和便利。”。
不久前,Con Edison與NYSERDA合作,通過利用智能電表采集的用戶數據來衡量中小型企業的節能效果。該計劃在史坦頓島和威徹斯特縣進行試點,約6萬個中小型企業將根據節省的電量獲得獎勵,獎勵金額總計1000萬美元。
從現在到未來,Con Edison的角色開始發生變化,它不僅是像過去那樣在收益端過于依賴資本投資,也在更多地扮演能源集成與協調的角色。
加州科技企業的“電力自服務”
2019年初,加州最大公用事業公司PG&E的破案申請與幾次大規模的防御性停電不斷加劇了用戶對公用事業公司的不信任。對于用戶來說,他們也在找尋新的選擇,PG&E無疑已經看到了危機,但巨人的轉身并不簡單。
在PG&E申請破產保護之際,舊金山市市政(SFPUC)已多次提出計劃,欲收購PG&E在舊金山市的配電資產。
目前,舊金山市內的政府建筑、Muni公交系統、機場、金銀島(Treasure Island)以及獵人角Shipyard項目的電力均已經由市政管轄的Hetch Hetchy水塘發電供應。SFPUC也代居民和企業向舊金山市的CCA—Clean Power SF購買電力,但仍使用PG&E的輸配網服務,其現有用戶超過36萬戶。
“收購PG&E的輸配資產可以擴大我們的服務。”SFPUC的能源事業部副總經理Barbara Hale在接受《舊金山新聞》采訪時指出:“我們也多次問自己,能否為用戶提供可靠、安全、價格合理的電力服務,財務上能否負擔得起?!?/p>
采訪中多位業內人士認為,如果整合配網,市政可以根據區域規劃的發展,配置可再生能源、燃料電池、充電樁,并根據城市特點和市民需求進行激勵政策的調整,還可以進行用戶間的分布式電力交易。供電有很強的靈活性也更為高效,對于用電量高的大城市是很好的模式。但收購成功與否也有很多利益和政治考量,更有可能的是,市政依舊與PG&E簽訂服務合約。
就在市政探索配電網新模式的同時,灣區內硅谷企業和大學早已開始對微網有所嘗試。
一直以來,硅谷有個獨特且重要的特色,它是一個科技生態系統。過去100年來,硅谷的公司創新了無線電、雷達、航空、微晶片、個人電腦、軟件、智能手機和社交網絡,如今他們更有可能顛覆傳統的用能方式,改變電力系統,重塑電網。
谷歌、蘋果、臉書長期以來一直是可再生能源項目、數據中心能效和能源管理技術的支持者,他們投資了大量光伏、風電等可再生能源項目,如何讓這些綠色能源融入電網是他們關注的議題,也使他們成為下一代電網項目的利益相關者。
早在2010年,谷歌便獲得聯邦能源監管委員會(FERC)批準,可以像電力公司那樣出售和購買電力。此舉使谷歌在發電管理,構建電力購買協議以及利用其數據中心電力方面擁有更大的靈活性。同樣,蘋果、甲骨文也都有自己的電力部門。
據美中綠色促進會會長張曉楓介紹,這些科技企業之所以大力投入清潔能源,其中有政府減稅的推動,企業通過投資或使用清潔能源來獲得稅收抵免(Tax Credit),很多大公司稅收最多能減少30%,安裝光伏、風電等清潔能源還可以得補貼,對于企業形象也大有裨益。
如今谷歌已經通過谷歌地圖在智能電網領域占有重要地位,其與通用電氣合作,將谷歌地圖與GE的Smallworld電氣、電信和管道網絡管理軟件合并。從新成立的初創公司到甲骨文等硅谷巨頭以及通用電氣和ABB等工業巨頭,數億美元正在流入大數據技術,旨在重建電網——幫助電網適應來自家庭和社區不斷增加的太陽能系統,而非集中式發電廠。
“過去100年,加州的電力工業是越大越好,技術投資需求量大,高壓電、大機組發電勢單力薄搞不定,當時的趨勢就是整合。所以PG&E就是把所有小公司整合在一起成立的大公司,合在一起收益更高,但是隨著分布式的技術、智能電網等技術越來越成熟,小城市技術條件具備了,允許用戶自由選擇,方向就有了變化”,美國加州公用事業管理委員會高級工程師米景超指出。
這也像極了硅谷的歷史,一些人聯合起來,創造出很棒的公司,到了某個程度又爆裂開來,他們就分散到四面八方去,這種特色的原型就是仙童半導體(Fairchild),后來仙童分裂了,所有幼苗分散到山谷各處,因此創造出了硅谷。
另一邊,灣區人才儲備基地的大學也探索新型的能源網絡。從斯坦福校園最高地標的胡弗塔向下望去,一座座紅色屋頂上布滿了連成片的深藍色太陽能光伏板,在斯坦福的能源創新中心,甚至還有小型的調度系統。
他們最初使用燃氣輪機為校園提供電力和生活熱水,后來考慮到環保,就開始修建自己的太陽能發電系統,配備了儲能系統。但由于需要大量征地且需要多余光伏,后來就從內華達州購買低廉的光伏發電,通過與PG&E簽訂了傳輸服務合同來供應整個校園的電力。該微電網的預算為4380萬美元,將利用電網供電,采用熱泵、太陽能發電及余熱回收聯合供熱,采用供冷機組供冷但加熱余熱回收。
“這一方案好處在于前期的投資成本雖然比較高,但后期運行費用很少,整套系統運行只需要四個人輪班值守”,張曉楓介紹道。
位于南端的加州大學圣地亞哥分校(UCSD)也擁有自己的智能電網,他們甚至爭取到向圣地亞哥天然氣和電力公司買躉售,自行經營校園里的電。通過使用熱電聯產、光伏、儲能和充電樁,整個校園的電力資源在一個復雜的能源管理系統的控制下運行,可提供92%的校園用電。
可以預見,在接下來的5年、10年、20年間,電網需要變得更加強大和智能。隨著清潔能源以及電動汽車基礎設施的增長,對系統的壓力將呈指數增長,對PG&E這樣的公用事業公司也將帶來更大的壓力。
公用事業公司的“自救”
早在2015年2月,PG&E就向CPUC提出了6.54億美元的充電樁收費計劃,并要求完全擁有這些充電樁硬件和軟件的控制權,未能獲批。后來該公司聯合充電服務協會和其他充電服務商,提出讓網點運營商來確定費率和管理充電樁,以此促進更多的創新和競爭,并分拆所有權模式,限制PG&E對充電樁的所有權占35%,并允許網電運營商擁有和管理充電樁。
最終2018年初,PG&E的電動汽車充電計劃獲批,在加州,每1000人中有6.65輛電動汽車,PG&E計劃建造7500個2級充電樁,總預算1.3億美元,該計劃是美國大型公用事業公司在這一領域的最大嘗試。
PG&E更大的機會孕育在儲能服務。加州是世界上應用儲能最快的經濟體之一,其在過去幾十年中大量推廣太陽能,該州現在制定了一項政策,到2045年實現百分百清潔能源供電。光伏、風電等可再生能源均屬于波動能源,更需要有快速、有效的儲能系統來儲存電力和調度能源。
2018年11月PG&E提出建設四個大型儲能系統中獲批,將建造共計567.5MW的儲能系統以替代該州的天然氣發電,其和Tesla聯合建造的182.5MW項目由PG&E所有并運行。
開源的同時,PG&E也通過“節流”讓用戶得到收益。在加州,需求側響應以前只是一個簡單的合約,現在這項服務也可以參與批發市場,進行交易。
但在提供這些服務之前,眼下PG&E最迫切的是提供安全的服務,重塑用戶的信任。什么樣的PG&E更好?需要投入更多的基礎設施,需要保障安全可靠并保證電網靈活,需要新的綜合服務,近20年的變革實現了其中一部分,但終點遠遠未到。