Проблемы регулирования и возможности в развертывании распределенных поколений

Введение

Распределенная генерация (DG) относится к технологиям малой генерации, расположенным вблизи точки использования, как правило, на стороне клиента счетчика. Общие активы DG включают солнечные панели на крыше, ветряные турбины, комбинированные системы отопления и питания (CHP), топливные элементы и мелкомасштабное хранение аккумуляторов. За последнее десятилетие снижение затрат и растущие цели в области возобновляемых источников энергии привели к развертыванию DG из нишевого рынка в основной компонент систем электроэнергетики во всем мире. Глобальная распределенная генерирующая мощность, по прогнозам, превысит 500 ГВт к 2030 году, по данным Международного энергетического агентства.

Преимущества DG выходят далеко за рамки простого производства энергии. Производя электроэнергию там, где она потребляется, DG уменьшает потери линий, облегчает перегруженность сетей передачи и распределения, повышает энергетическую безопасность посредством диверсификации и позволяет сообществам участвовать в переходе на чистую энергию. Для коммунальных предприятий и операторов сетей стратегически расположенное DG может отложить дорогостоящие обновления инфраструктуры и повысить надежность системы. Однако масштабирование этих преимуществ для достижения широкого внедрения зависит критически от решения сложной сети нормативных барьеров. Устаревшая политика, разработанная для центральной станции, односторонней модели потока энергии, борется за приведение в соответствие с двунаправленным, децентрализованным характером современного DG. В этой статье рассматриваются наиболее насущные проблемы регулирования и подчеркиваются новые возможности для реформ, которые могут раскрыть весь потенциал распределенной генерации.

Основные проблемы регулирования

Стандарты и процессы взаимосвязи

Непоследовательные, непрозрачные или чрезмерно ограничительные стандарты межсоединения остаются одним из самых высоких препятствий для разработчиков DG. Во многих юрисдикциях отсутствуют четкие технические требования к инверторам, защитному оборудованию и качеству электроэнергии, что заставляет разработчиков участвовать в индивидуальных инженерных исследованиях, которые могут растянуться на месяцы или годы. Эта неопределенность увеличивает затраты на проект и препятствует развертыванию в небольших масштабах. Например, опрос 2023 года Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии обнаружил, что время ожидания подключения для жилой солнечной энергии в некоторых штатах США превысило 120 дней, намного выше отраслевых эталонов. Упорядочение этих процедур с помощью стандартизированных критериев скрининга, ускоренного обзора для небольших систем и обязательных сроков реагирования имеет важное значение для ускорения роста DG.

Чистый учет и тарифные структуры

Компенсация за избыточное электричество, подаваемое обратно в сеть, является центральным политическим инструментом для экономики DG. Традиционный чистый учет кредитов DG по полной розничной ставке для каждого экспортируемого киловатт-часа. В то время как простой и популярный, этот подход подвергался критике за перемещение затрат на не участвующих клиентов и за неотражение стоимости DG, изменяющейся во времени или местоположении. Многие государства и страны, следовательно, перешли к нетто-расчетам, что компенсирует экспорт по более низкой ставке - часто избегаемая стоимость оптовой энергии. Однако, если экспортный кредит установлен слишком низко, DG теряет свою экономическую жизнеспособность. Задача состоит в том, чтобы спроектировать тарифные структуры, которые справедливо оценивают преимущества, которые DG предоставляет (например, снижение потерь линии и избегаемая генерирующая мощность), обеспечивая восстановление затрат на техническое обслуживание сети. Инновационные решения, такие как время использования нетто-измерение, стоимость-солнечные тарифные методологии и договоренности о покупке-все / продаже-все, тестируются, но принятие нормативных актов остается неравномерным.

Неопределенность регулирования и нестабильность политики

Частые изменения в правилах чистого учета, стандартах возобновляемого портфеля, налоговых кредитах и требованиях к взаимосвязи создают среду высокого риска, которая замедляет развертывание капитала. Анализ 2024 года Национальной лабораторией Лоуренса Беркли показал, что инвестиции DG в США в масштабах коммунальных услуг сократились на 14% в штатах, которые испытали серьезные изменения политики в течение предыдущих двух лет. Долгосрочные обязательства политики, такие как многолетние случаи ставок, гарантированные периоды чистого учета и законодательные цели DG, помогают восстановить доверие. Регулирующие органы также должны предоставить четкие руководящие указания по любой запланированной корректировке тарифов или стимулов, чтобы разработчики могли планировать соответственно.

Надежность сети, качество электроэнергии и техническая интеграция

Высокое проникновение переменных ресурсов DG, таких как солнечная энергия, может привести к колебаниям напряжения, обратным потокам энергии и нестабильности частоты, если не управлять должным образом. Коммунальные услуги часто поднимают проблемы надежности в качестве основания для установления ограничительных ограничений на проникновение DG или навязывания дорогостоящих обновлений соединений. Хотя существуют законные технические проблемы, общие ограничения могут задушить инновации. Современные интеллектуальные инверторы с расширенными функциями - контролем вольт-ВАР, частотно-ваттным ответом и удаленным сокращением - могут смягчить многие из этих рисков. Регуляторные рамки должны требовать от коммунальных служб проведения анализа динамической емкости хостинга и определения прозрачных технических требований, которые используют эти возможности. Кроме того, позволяя совокупным ресурсам DG участвовать в оптовых рынках, поскольку виртуальные электростанции могут превратить проблемы надежности в возможности сетевых услуг.

← Нарушение бизнес-модели

Распределенная генерация бросает вызов традиционной модели доходов от коммунальных услуг, основанной на объемных продажах энергии. По мере того, как все больше клиентов генерируют свою собственную электроэнергию, коммунальные предприятия сталкиваются с сокращением доходов от продаж, даже если они должны поддерживать фиксированные затраты на инфраструктуру энергосистемы. Эта «спираль смерти от коммунальных услуг» привела к отпору DG за счет более высоких фиксированных сборов, сборов за спрос и минимальных счетов. Регуляторы должны найти баланс: сохранение финансового здоровья коммунальных предприятий при одновременном предоставлении клиентам справедливого доступа к DG. Регулирование на основе эффективности, которое отделяет доходы от коммунальных услуг от объемных продаж и вместо этого вознаграждает такие результаты, как надежность, удовлетворенность клиентов и интеграция распределенных ресурсов, предлагает многообещающий путь. Несколько штатов, включая Нью-Йорк и Гавайи, уже пилотируют такие реформы в рамках своего реформирования энергетического видения (REV) и аналогичных инициатив.

Экологические и сидячие разрешения

Даже небольшие проекты DG часто сталкиваются с экологическим обзором, разрешениями на строительство и ограничениями на землепользование, которые сильно различаются в муниципалитетах. Многосемейные крыши, навесы на парковках и площадки для коричневых полей могут быть использованы недостаточно, потому что разрешение сложности разрушает и без того тонкие поля. Стандартизация шаблонов разрешений, принятие электронных порталов разрешений и расширение статуса «по праву» для DG жилого масштаба может резко снизить мягкие затраты. С экологической стороны четкое руководство по исчезающим видам, историческое сохранение и управление ливневыми водами гарантирует, что развертывание DG не случайно наносит ущерб местным экосистемам.

Новые возможности для реформирования регулирования

Упорядоченное взаимодействие и автоматизированные процессы

Интегрированные порталы приложений, автоматизированный скрининг с использованием данных о географических информационных системах (ГИС) и стандарты инвертора «plug and play» сокращают время обзора с месяцев до дней. Распоряжение Федеральной комиссии по регулированию энергетики 2222 в Соединенных Штатах открыло оптовые рынки для агрегированных распределенных энергетических ресурсов, требуя от распределительных коммунальных служб разработки стандартизированных протоколов обмена данными. Аналогичные инициативы в Европе, такие как коды подключения к сети Европейской сети операторов систем передачи электроэнергии (ENTSO-E), продвигают согласованные процедуры. Регуляторы могут поручить коммунальным службам принять национальные стандарты бенчмаркинга, такие как стандарт межсоединения IEEE 1547-2018, и требуют периодической отчетности о производительности на сроках утверждения.

Динамические тарифные структуры, которые выравнивают стимулы

Вместо статических чистых тарифов учета прогнозные тарифы могут отражать географическую и временную стоимость DG. Маржинальные цены на распределение, розничные тарифы в реальном времени и критические сигналы пикового ценообразования могут побудить владельцев DG оптимально масштабировать системы и сопоставлять хранение для самопотребления в пиковые периоды. Например, калифорнийский чистый тариф на биллинг (NBT) использует чистый переход на измерение, который компенсирует экспорт по стоимости, основанной на предельной цене местоположения и избегаемых затратах на передачу. Регуляторы также могут поддерживать общинные солнечные программы, которые позволяют нескольким клиентам делиться преимуществами одной установки DG, делая солнечную энергию доступной для арендаторов и домохозяйств с низким доходом.

Долгосрочная стабильность политики и дедовщина

Для привлечения недорогих капиталов регуляторы должны дать инвесторам уверенность в том, что правила не изменятся задним числом. Явные положения о дедовщине для существующих клиентов - обычно в течение 15-20 лет с даты первоначального подключения - являются проверенным механизмом. В некоторых юрисдикциях приняты законы о «солнечных правах», которые запрещают ассоциациям домовладельцев или муниципалитетам необоснованно ограничивать установки DG. Кроме того, многолетние планы распределенных энергетических ресурсов, поданные в комиссии по коммунальным услугам, могут обеспечить прозрачный прогноз будущих тарифов, очередей соединений и системных потребностей, позволяя разработчикам стратегически осуществлять инвестиции.

Включение технологий для интеграции сетей

Интеллектуальные инверторы, передовая инфраструктура учета (AMI) и распределенные системы управления энергетическими ресурсами (DERMS) обеспечивают инструменты для безопасной и надежной интеграции высоких проникновений DG. Регуляторные мандаты могут ускорить их развертывание. IEEE 1547-2018, который требует интеллектуальных функций инвертора, таких как управление реактивной мощностью и низковольтный проезд, был принят растущим числом штатов США. Аналогичным образом, коммунальные службы в Европе переходят на инверторы, поддерживающие динамические экспортные ограничения. Регуляторы также могут устанавливать стандарты совместимости, чтобы гарантировать, что инверторы от разных производителей беспрепятственно взаимодействуют с центрами управления коммунальными услугами.

Агрегация и виртуальные электростанции

Индивидуальные активы DG часто слишком малы, чтобы участвовать в оптовых рынках энергии, мощности и вспомогательных услуг. Агрегирование сотен или тысяч солнечных систем на крыше, батарей и контролируемых нагрузок создает виртуальную электростанцию (VPP), способную предоставлять диспетчерские услуги. Приказ FERC 2222 устраняет федеральные барьеры для такой агрегации, но государственные регуляторы должны гарантировать, что распределительные коммунальные службы не налагают необоснованные сборы или требования к учету. Демонстрации VPP в таких местах, как Южная Австралия (виртуальная электростанция Tesla) и рынок REV в Нью-Йорке показали, что совокупный DG может снизить пиковый спрос, отложить модернизацию подстанций и обеспечить регулирование частоты по более низкой цене, чем обычная генерация. Нормативно-правовые рамки, которые признают VPP как отдельный класс ресурсов и определяют механизмы компенсации для мощности и гибкости, являются высокоценной возможностью.

Регулирование на основе эффективности (PBR)

Переход от повышения стоимости услуг к PBR выравнивает стимулы коммунальных услуг с развертыванием DG. В рамках PBR коммунальные предприятия получают награды за эффективность для достижения таких показателей, как предотвращенная пиковая нагрузка, интеграция возобновляемых источников энергии и удовлетворенность клиентов. Отделение доходов гарантирует, что коммунальные предприятия безразличны к объему продаж, устраняя финансовый стимул для поддержки DG. Гавайская структура регулирования на основе эффективности, принятая в 2019 году, связывает доходы коммунальных предприятий с такими показателями, как прогресс в стандартном портфеле возобновляемых источников энергии, инвестиции в модернизацию сетей и скорость подключения. Ранние результаты указывают на увеличение участия коммунальных предприятий в разработке программы DG и более быструю обработку приложений.

Агрегация по выбору сообщества и местные энергетические программы

Агрегация выбора сообщества (CCA) позволяет местным органам власти приобретать электроэнергию от имени своих жителей, часто с более высоким возобновляемым контентом, чем по умолчанию. CCA могут закупать DG напрямую через тарифы на питание или соглашения о покупке электроэнергии, создавая стабильный поток доходов для проектов. Они также позволяют создавать инновационные программы, такие как возобновляемые источники энергии сообщества и хранение аккумуляторов в районе. Регуляторы могут облегчить CCA, устанавливая четкие правила для переключения, обеспечивая недискриминационный доступ к распределительным сетям и требуя от коммунальных служб своевременно передавать данные о клиентах и платежную информацию. В Калифорнии более 20 CCA теперь обслуживают более 10 миллионов клиентов, иллюстрируя масштаб этой возможности.

Тематические исследования: реформы в действии

Закон Германии о возобновляемой энергии (EEG) — Германия EEG обеспечила фид-ин тарифы на распределенную солнечную энергию и ТЭЦ в течение почти двух десятилетий, в результате чего было установлено более 60 ГВт солнечной мощности. Тарифы постепенно заменялись рыночными премиями и тендерами, но долгосрочная уверенность в ранней ЭЭГ стимулировала крупные частные инвестиции. Немецкий пример показывает, что стабильные, гарантированные цены могут построить сильную отрасль DG даже в относительно низком солнечном климате.

Калифорнийский переход к чистой биллинговой системе — Калифорния перешла от чистого учета (NEM 2.0) к нетто-тарифу на биллинг (NBT) в 2023 году. Новая структура оплачивает экспорт на основе избегаемой стоимости оптовой энергии плюс экологические атрибуты, и она вводит плату за участие в солнечной сети. В то время как спорный среди солнечных установщиков, NBT стремится выровнять компенсацию DG с его системной стоимостью и уменьшить перекрестные субсидии. Ранние данные указывают на то, что переход замедлил установку солнечных батарей в жилых домах, но стимулировал более парное хранение, которое поддерживает вечернюю пиковую нагрузку.

Нью-Йоркская реформа энергетического видения (REV) — REV изменила регулирование коммунальных услуг в сторону рыночных платформ, где распределенные ресурсы конкурируют за предоставление услуг. Коммунальные услуги необходимы для работы платформы распределительной системы (DSP) и обеспечения альтернативных источников энергии вместо традиционных обновлений инфраструктуры. REV ускорил развитие общественных солнечных, пилотных проектов VPP и сроков использования. К 2025 году Нью-Йорк стремится к тому, чтобы 10 ГВт распределенных солнечных батарей были развернуты частично из-за этих нормативных инноваций.

Австралийский мандат на интеллектуальный инвертор — После ряда проблем с стабильностью сети, вызванных высоким проникновением солнечных панелей на крыше, Австралийская комиссия по энергетическому рынку поручила, чтобы все новые инверторы соответствовали стандарту AS/NZS 4777.2:2020, который включает в себя управление вольт-VAR, частотную реакцию и удаленное отключение. Регулирование позволило Южной Австралии, где проникновение солнечных панелей иногда превышает 100% местного спроса, поддерживать стабильную работу сети. Мандат демонстрирует, что целевые технические стандарты могут обеспечить высокие доли DG без ограничения роста.

Оригинальное название: A Path Forward

Распределенная генерация превратилась из экспериментальной технологии в основной элемент глобального энергетического перехода. Тем не менее темпы реформы регулирования отстают от темпов технологических изменений и рыночного спроса. Чтобы реализовать все экономические, экологические и устойчивые преимущества DG, политики должны противостоять отставанию в области взаимосвязи, разрабатывать тарифы, которые отражают истинную ценность, обеспечивают стабильные долгосрочные сигналы и модернизируют бизнес-модели коммунальных услуг. Очерченные возможности - от автоматизации межсетевого взаимодействия и агрегации VPP до регулирования на основе производительности и выбора энергии сообщества - предлагают практический инструментарий для регулирующих органов.

Ни одной реформы не будет достаточно; прогресс требует скоординированных усилий на федеральном, государственном и местном уровнях. Коммунальные службы, разработчики, защитники прав потребителей и регулирующие органы должны сотрудничать, чтобы обмениваться данными, пилотировать новые подходы и масштабировать то, что работает. С преднамеренным и инклюзивным нормотворчеством нормативная среда может развиваться для поддержки распределенной, устойчивой и чистой системы электроснабжения - той, где DG является не просто альтернативой, но основой гибкой сети. Окно для действий открыто; захват его определит энергетический ландшафт на десятилетия вперед.