2024年4月16日，紐約獨立系統(tǒng)運營商(NYISO)啟動了美國首個分布式能源聚合商入市計劃，將小型光伏、戶用儲能和電動汽車等配網(wǎng)側(cè)負(fù)荷納入批發(fā)電力市場。從形式上看，分布式能源是一種綜合系統(tǒng)，涉及到各學(xué)科領(lǐng)域，對分布式能源的定義也是多樣化的，但普遍都包含了位置、裝機規(guī)模、技術(shù)使用和能源等基本要素。
各國對于分布式能源也沒有統(tǒng)一的定義，美國能源部將其定義為是規(guī)模較小、靠近用戶、節(jié)能環(huán)保的能源系統(tǒng)；德國施耐德公司認(rèn)為分布式能源是主要利用可再生能源為燃料來源的小型發(fā)電、儲電系統(tǒng)；紐約公共服務(wù)委員會則將其定義為一種分布在用戶端，能夠?qū)崿F(xiàn)能源的綜合梯級利用并提升能效的供能系統(tǒng)。綜觀全球，美國分布式能源起步較早，是全球分布式能源發(fā)展的先行者，歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，其制度體系愈加成熟。
他山之石，可以攻玉。本文通過總結(jié)美國分布式能源發(fā)展現(xiàn)狀，分析中美兩國分布式能源面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展差異，提出對我國分布式能源發(fā)展的相關(guān)建議。
美國分布式能源發(fā)展現(xiàn)狀
美國是全球分布式能源發(fā)展的先行者，隨著聯(lián)邦稅收激勵措施和州政府支持政策的實施，預(yù)計在2022～2027年，美國的分布式能源資源(DER)市場投資將翻倍，年投資額接近680億美元。此外，商業(yè)和住宅領(lǐng)域的裝機容量預(yù)計將比過去5年增長3.7倍。
美國分布式能源發(fā)展歷程
20世紀(jì)初，集中式發(fā)電系統(tǒng)的迅速發(fā)展，使得一些用戶意識到，安裝和使用自有電力設(shè)備在可靠性和經(jīng)濟性方面具有明顯優(yōu)勢。同時，某些公共事業(yè)單位，如電信中心、醫(yī)院和學(xué)校等，由于對供電可靠性有較高的要求，開始自行建設(shè)電力設(shè)施以滿足其特定需求。這種小型用戶發(fā)電模式在某些情況下能夠替代當(dāng)?shù)仉娏?yīng)商，為這些消費者提供所需的電力，從而為整個電力系統(tǒng)帶來積極影響。這一時期被稱為美國“傳統(tǒng)”意義上的分布式發(fā)電，其主要特征是規(guī)模較小，且以熱電聯(lián)產(chǎn)為主。
1978年，美國公布《公共事業(yè)監(jiān)管政策法案》(PURPA)，標(biāo)志著分布式能源進入一個全新的階段，該法案第210條將這類非公用事業(yè)發(fā)電的個體用戶稱為“合格設(shè)施”(QFs)，并且提供財政激勵政策，鼓勵發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)和小規(guī)模發(fā)電。此后，一些QFs開始向消費者提供電能。1992年，美國《國家能源政策法案》公布，法案允許非公共事業(yè)公司可以在整個能源市場進行公平競爭，進一步促進了分布式能源的發(fā)展。隨著2001年美國頒布IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)Standard 1547-2004“關(guān)于分布式電源與電力系統(tǒng)互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)草案”，將分布式能源的發(fā)展推向標(biāo)準(zhǔn)化。
當(dāng)前，光伏產(chǎn)業(yè)、微型渦輪機、燃料電池、數(shù)字控制技術(shù)及頁巖氣的開發(fā)，進一步拓展了“下一代”分布式能源的應(yīng)用領(lǐng)域和機遇，使得根據(jù)消費者的個性化需求定制能源系統(tǒng)成為現(xiàn)實。這些技術(shù)的創(chuàng)新，加之消費者需求的不斷演變，以及電力和天然氣批發(fā)與零售市場的重組，為消費者利用分布式能源滿足自身需求提供了更加多樣化的選擇。
美國分布式能源的政策分析與市場環(huán)境
為了促進分布式能源的發(fā)展，美國制定了多項有效的能源法律法規(guī)。美國能源部(DOE)與美國環(huán)境保護署(EPA)從節(jié)能和環(huán)境保護兩個維度推動分布式能源的進步。美國環(huán)保署還特別成立了分布式能源合作小組(Combined Heat and Power Partnership)，明確指出分布式能源是一種經(jīng)濟可行的清潔能源解決方案，并將其視為國家的優(yōu)先事務(wù)之一。國家層面的政策有：1978年《公共事業(yè)監(jiān)管政策法案》(PURPA)、1992年《國家能源法》、2001年IEEE Standard 1547-2004“關(guān)于分布式電源與電力系統(tǒng)互連的標(biāo)準(zhǔn)草案”、2005年《國家能源政策法案》(EPACT)、2007年美國新能源法案、2009年《美國清潔能源與安全法案(ACE-SA)》。各州和城市也制定了相關(guān)的政策措施，來激勵和推進分布式能源的發(fā)展。
2010年，各州政府發(fā)布了《清潔能源工作計劃》，旨在到2030年實現(xiàn)新增分布式能源裝機容量超過6500兆瓦，以達到溫室氣體減排的目標(biāo)。以加利福尼亞州為例，該州在分布式光伏發(fā)電裝機容量方面已顯著超過其他州。
美國的市場化機制通過競爭性電力市場和政策激勵，大力推動了分布式能源的廣泛應(yīng)用。首先，電力市場的開放允許獨立發(fā)電商和用戶通過購電協(xié)議(PPA)直接參與電力交易，增加了分布式能源的市場機會。其次，聯(lián)邦和州政府提供的稅收減免和補貼政策，如《公共事業(yè)監(jiān)管政策法案》和太陽能投資稅收抵免(ITC)，降低了分布式能源項目的初始投資成本。美國的市場化機制通過增強市場競爭力、降低準(zhǔn)入門檻，顯著促進了分布式能源的發(fā)展。
中美兩國分布式能源面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展差異
主要挑戰(zhàn)
技術(shù)成熟度：盡管中美兩國在分布式能源技術(shù)領(lǐng)域都取得了一定的進展，但在技術(shù)的成熟度、經(jīng)濟性和可靠性等方面仍然存在諸多挑戰(zhàn)，當(dāng)下，市場活力尚未被完全激活，都需要不斷地進行技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)投入。例如，分布式可再生能源技術(shù)在轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定性和使用壽命等方面仍有提升的潛力；分布式儲能技術(shù)在容量、成本和安全性等方面也亟需改進；智慧微網(wǎng)技術(shù)在信息通信、控制策略和系統(tǒng)集成等領(lǐng)域同樣需要進一步的創(chuàng)新。
市場環(huán)境：美國分布式能源已經(jīng)有100多年歷史，但仍有很大的開發(fā)和應(yīng)用潛能。分布式能源市場尚未建立起有效的競爭環(huán)境和合作機制，其發(fā)展仍需依賴政策補貼，這使得在推廣和應(yīng)用分布式能源項目時面臨諸多挑戰(zhàn)和障礙。例如，傳統(tǒng)電力公司對分布式能源項目的接入和并網(wǎng)存在一定的抵觸或拒絕態(tài)度；而電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施在接納和調(diào)度分布式能源項目方面也顯得不足或不夠適應(yīng)。
政策法規(guī)：目前，各國在分布式能源領(lǐng)域的政策法規(guī)尚未達到完善和統(tǒng)一的程度，這導(dǎo)致在實施分布式能源項目時面臨諸多不確定性和風(fēng)險。例如，分布式能源項目的審批、監(jiān)管和評估等環(huán)節(jié)缺乏清晰和透明的標(biāo)準(zhǔn)與流程；分布式能源用戶在與電網(wǎng)進行并網(wǎng)、交易等活動時，缺乏公正合理的價格機制和契約關(guān)系；此外，分布式能源項目在享受政府補貼或稅收優(yōu)惠時，也缺乏有效且持續(xù)的保障措施。
中美分布式能源面臨的差異
發(fā)展規(guī)模：美國的分布式能源市場已經(jīng)相對成熟且規(guī)模龐大，各種技術(shù)和商業(yè)模式層出不窮。與之相比，中國的分布式能源市場正處于快速發(fā)展階段，潛力無限。
技術(shù)途徑：兩國在分布式能源的技術(shù)路徑上存在一定差異，如中國在光伏領(lǐng)域具有競爭優(yōu)勢，而美國在儲能、智能電網(wǎng)等方面具有領(lǐng)先技術(shù)優(yōu)勢。
市場模式：市場機制建設(shè)是影響能源政策實施效果的關(guān)鍵因素之一，中美兩國在這方面的體制安排有著明顯的差異。美國的分布式能源市場更加注重市場化，采用成熟的購電協(xié)議和租賃協(xié)議等模式；而中國則更多地依賴政府補貼和政策推動。
政策環(huán)境：在分布式能源的政策和發(fā)展方向上，兩國表現(xiàn)出不同的趨勢。近年來，中美兩國在能源結(jié)構(gòu)方面也存在明顯的差異。盡管中國在可再生能源領(lǐng)域的投資不斷增加，但可再生能源在其整體能源消費中的占比仍然較低。中國的能源結(jié)構(gòu)以煤為主，相對而言，美國的能源結(jié)構(gòu)則以石油和天然氣為主，且天然氣的使用比例逐漸上升，現(xiàn)已超過煤炭。相比之下，美國的能源結(jié)構(gòu)更加多樣化，這使得兩國在分布式能源的發(fā)展路徑上存在顯著差異。
美國分布式能源發(fā)展對中國的啟示
黨的二十大報告提出“推動形成綠色低碳的生產(chǎn)方式和生活方式”。分布式能源作為清潔能源，以綜合高效利用為特色，有助于推動我國能源綠色發(fā)展。近年來，我國大力推進分布式能源發(fā)展(見圖)，可以借鑒美國分布式能源發(fā)展經(jīng)驗，探究對我國的啟示。
分布式能源的應(yīng)用不僅保持了綠色環(huán)保的特性，還能有效降低因長距離傳輸導(dǎo)致的線路損耗，從而減少由此引發(fā)的環(huán)境污染。因此，科學(xué)合理地配置分布式能源發(fā)電機組將對環(huán)境保護產(chǎn)生更為顯著的效果。分布式能源建設(shè)的另一個重要出發(fā)點是提高供電可靠性，獲取比單獨通過電網(wǎng)供電更高的安全性。通過對2001年美國加利福尼亞州電力危機、2003年美加大停電事故和2008年中國南方凍雨災(zāi)害現(xiàn)象的分析，大型電力傳輸線路通常采用架空方式布置，容易受到外部氣候條件的顯著影響。在極端天氣事件發(fā)生時，可能會導(dǎo)致多條輸電線路同時出現(xiàn)故障，從而使供電安全面臨一定的風(fēng)險。分布式能源憑借其靈活性等優(yōu)勢，能夠有效補充電力供應(yīng)，成為提升供電安全的一種新途徑。
結(jié)合上述探討，具體建議如下：
一是進一步完善分布式能源參與電力市場機制與商業(yè)模式。提升分布式能源參與電力期貨、現(xiàn)貨、輔助服務(wù)等市場的靈活性，挖掘企業(yè)和居民等用戶與電網(wǎng)交互的多樣性；同時，加快儲能、氫能等技術(shù)與分布式風(fēng)光資源融合，鼓勵以虛擬電廠等商業(yè)模式參與市場，增強分布式能源與電網(wǎng)互動友好性，有助于實現(xiàn)分布式能源的規(guī)?；涂沙掷m(xù)性消納。
二是促進分布式能源向空間維度延伸，將分布式能源與鄉(xiāng)村振興緊密結(jié)合。布局農(nóng)村地區(qū)新型配電網(wǎng)建設(shè)，推進分布式光伏接入電網(wǎng)承載能力評估工作，加強農(nóng)村光伏配置儲能的調(diào)度運用管理，并完善其參與電力市場實施細(xì)則，建立起以惠民利民為重點的利益聯(lián)結(jié)分配機制，引導(dǎo)農(nóng)村地區(qū)電網(wǎng)的新業(yè)態(tài)新模式有序發(fā)展，輻射帶動鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)提檔升級、拉動產(chǎn)業(yè)鏈延伸，提升發(fā)展內(nèi)生動力。
三是促進分布式能源向時間維度延伸，分階段促進分布式能源發(fā)展，提升可再生能源消納能力。在分布式能源發(fā)展起步階段，注重安全性工程及網(wǎng)架增強工程投資；在發(fā)展推廣階段，通過數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)對分布式能源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測、控制和優(yōu)化管理，提高運行效率；在迅速發(fā)展階段，完善并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，采取積極的引導(dǎo)措施，促進分布式能源向智能化、低碳化方向演進。
來源：中國電力企業(yè)管理
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