福島核事故暴露出大規模集中式電力供給的脆弱性。因此,日本痛下決心,要建設新一代電力系統和能源綜合管理,將實現電力需求側管理的智慧化向以可再生能源、蓄能為代表的小規模分布式能源體系的轉型,但分布式電源如何動態優化組合、如何保證供需的實時平衡成為這一轉型的難題。在能源互聯網的大背景下,需求響應(Demand Response,簡稱DR)和虛擬電廠(Virtual Power Plant,簡稱VPP)成為日本電力市場的新寵,他們不僅能夠降低系統基本負荷和峰值負荷,彌補日本大量關閉核電帶來的電力供給不足;而且還在負荷側增加了電源多能集成的互補性,降低了火電調峰需求,提高了可再生能源的利用;并促使電網必須根據不同類型電源輸出特性實現優化配置,推動電網智能化的提升。DR和VPP已成為當前日本分布式能源互聯網市場創新的一大亮點。
電力市場新變化
隨著大規模可再生能源接入電網以及智慧能源技術日新月異的發展,近幾年來,推廣實施DR和VPP技術的新商業模式在日本百花齊放,DR和VPP的興起源于日本電力市場環境出現的新變化,這些變化的主要特征大體可以概括為“5個D”。
第一個是自由化(Deregulation)。
2016年4月日本電力零售市場實現了全面自由化,多元化市場主體紛紛加入電力市場競爭大軍。
截至2018年3月,新成立的售電公司超過500多家,售電占比已達13%,電力公司簽約換手率突破16.2%。電力用戶不僅可以自主選擇售電公司,而且還能直接參與到DR和VPP的市場交易中,電力供需平衡不再僅依靠發電側的“用多少發多少”,轉而通過供應和需求兩側的市場進行調節,自由化是日本電力市場變革的起點。
第二個是脫碳化(De-carbonization)。
為完成巴黎協定國家自主減排目標,日本一方面從電力供給側入手,大力發展以光伏發電為主的可再生能源以彌補核電缺口和替代化石能源,但由于可再生能源發電本身所具有的間歇性和波動性,仍難以保障電力的穩定供應;另一方面,從電力需求側管理入手,除了依靠傳統的節能措施外,深度挖掘用戶側的分布式能源潛力,這已成為日本實現脫碳化目標的一條新路徑。
第三個是分散化(Decentralization)。
相較依靠大規模火電、核電等為中心的傳統集中式電力系統而言,日本正在構建以光伏、風電等小規模分布式電源以及結合儲能技術的新型分散化電力系統,終端用戶不僅僅是電力的消費者,同時又是電力的“生產者”。
第四個是數字化(Digitalization)。
互聯網、大數據和AI技術加速了信息通訊與能源產業的深度融合,促進了電力數字化的發展,不僅可以遠程調控用戶側發電、蓄能和用電設備,而且能將大量散落的小規模電源聚合起來,形成強大的用戶側發電資源,配電系統由傳統的單向潮流向滿足供需平衡的雙向潮流轉變。
第五個是人口過少過疏化(De-population)。
據預測到2050年日本總人口將下降30%,到2100年將下降一半;電力需求在未來的10年預計將會減少10%左右,電力產業的規模經濟性遭到前所未有的挑戰。