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分布式能源的未来,谁主沉浮?

   日期:2015-08-28     浏览:701    评论:0    
核心提示:什分布式能源拉入公众视野北京时间5月1日,一向高调的特斯拉在北美发布了一款新产品。这次不是电动汽车,而是家庭储能产品,为光
什分布式能源拉入公众视野

北京时间5月1日,一向高调的特斯拉在北美发布了一款新产品。这次不是电动汽车,而是家庭储能产品,为光伏用户夜间以及突发断电情况下持续用电提供解决方案。

 

特斯拉的储电装置将与埃隆·马斯克旗下另一主要产业——全美发展最迅速的太阳能分布式能源企业SolarCity 的光伏解决方案相结合,促进分布式能源更好适应居民及商业用户的需求。

 

特斯拉的新举措将分布式能源再次拉入了公众的视野。经历近年来的快速发展,分布式能源已经成为美国新增电力市场中举足轻重的一部分。2010至2013年, 分布式能源在美国新增发电容量中的份额约为21%。在2013年美国商用及住宅屋顶太阳能系统装机数量增长了22%,达到约1.9GW的装机容量,相当于约80亿美元的投资。

 

分布式能源在领先国家的增长正在对现有行业产生冲击,公用事业企业尤甚。在美国,根据用电量的 大小,大部分电价费率是可变的。分布式能源减少了电网公司向消费者出售的电量。由于小额售电是分摊电网固定成本的重要基础,由此导致成本格局出现重大转 变。未来的费率变化,例如引入固定收费或需量收费等做法可能有助于在短期内缓解成本变化带来的影响,但无法改变潜在的事实,即公用事业企业在发电和送电领域的主导地位正在被挑战。这一过去一成不变的市场如今竞争越来越激烈。公用事业企业长期以来独占的综合价值链将被改变。


单 靠政府的政策扶持和补贴,分布式能源势必无法成为行业挑战者。项目经济性的不断提升才是产业兴起的关键。比如在09-13年光伏组件成本下降了80%,同 时随着能源技术和应用设计的进步,系统性能亦不断提高,这能够以间接的方式进一步降低成本。到2014年,在很多国家,自发自用的居民分布式光伏项目的发 电成本已经较当地平均居民电价有明显的优势。(参阅下图)

什么是分布式能源,包含哪些技术领域?

分 布式能源是对应传统集中式能源的概念。典型的分布式能源可以被视为一套通过多种适当的能源形式产生能源产品,以服务特定区域能源需求为主的能源系统。分布 式能源的类型非常多元,既可以应用在单独的居民建筑(屋顶光伏系统),也可以是一幢办公楼宇(楼宇冷热电三联供),甚至是一个大的街区和工业园区(区域分 布式能源系统)。(参阅下图)

伴随着人类工业化发展,大规模集中式能源发展在20世纪成为主流,大规模的发电装置通过输电网和配电网的传送将能源输配到使用终端。但从20世纪80年代开始,分布式能源逐渐兴起,这背后有几方面的因素:

 

  • 随着社会进步,能源需求开始多元化,从单一的电力需求,向冷热需求延展,而分布式能源尤其是冷热电联供装置在服务多种能源需求时具备先天优势;

     

  • 应对气候变化的压力,采用分布式能源可以更好消纳可再生能源,同时减少传统能源格局下的线路传输损失;

     

  • 经济性考虑,比如北美最初的分布式能源发展就是有效利用工业余热获取更具经济性的能源。


分布式能源通过分布在用户端的综合利用系统,直接满足用户多种能源需求。其所能够兼容的能源形式最初兴起于工业余热,逐渐扩展到天然气、风能、太阳能、水地缘热泵、生物质能等多种能源形式。BCG认为广义的分布式能源应当包含以下三类技术:


能源来源技术:能够根据需求就地生产能源,如分布式发电。屋顶光伏太阳能装置是最典型的例证,其他还包括小型风能和热电联供、单独的柴油和天然气发电装置;


分布式存储技术: 当与能源来源(如屋顶光伏太阳能装置)相连时,可以在白天有阳光的时候存储能源,夜间释放能源。用作能源提取器时,分布式储存白天可以改变负荷水平,从而利用白天电价较低的优势,减少电费支出;


能源需求管理技术:能够降低或转变能源负荷,主要有两种形式:第一,能源效率能够降低能源总耗用量。包括更好地控制能源使用方式和安装能效更高的设备;第二,需求管理能够缩短能源使用时间,从而减少电网承受的压力,避免使用高价或“不洁净”的发电方式,尤其是在用电高峰期间。

 

分布式能源在中国的快速发展

在中国,分布式能源主要发展形式有两大类:以分布式发电为主的光伏分布式项目和以区域冷热电联供(或者热电联供)为主的天然气分布式项目。


分布式光伏在中国已经有了较长的发展历程,从2013年开始,产业生态逐步完善。从总的装机容量来看,市场已经进入了成熟发展期:2014年中国光伏分布式项目的装机容量达到了2.05GW。分布式光伏市场走向成熟得益于以下几个因素:

 

  • 受益于完整的本土产业链和中国制造推动的成本不断下降,分布式光伏项目本身的经济性逐步提高;

     

  • 政府作为规划者和监管者在政策工具的使用上日益成熟,包括从装机容量补贴转变为发电量补贴、制定更为细致的产业规划并推动行之有效的落地举措(比如分布式光伏示范园区等);

     

  • 传统光伏企业作为市场主要参与者,在推动项目开发方面不遗余力,通过设置电站开发公司的方式完善产业生态;

     

  • 作为屋顶提供者的工业企业逐步接受新的理念,尤其在一些发达地区工业园区内的工业企业较易接受分布式系统,成为项目独资/合资参与者或者电量长期购买者;

     

  • 电网企业作为主要的参与方,在并网方面的服务衔接日益改善。

 

随 着市场从婴儿期进入快速成长期,光伏电站开发所需要的资金规模快速扩大,我们接触到国内领先开发企业均表示融资难是限制发展的最大问题。不论是各类银行贷 款、担保和信托、融资租赁、项目收益证券化乃至互联网众筹(固定收益产品)等种种融资渠道实际上都碰到同一个根源性的问题,那就是分布式光伏电站运营的风 险如何控制和量化。


现实是中国市场不缺乏金融创新的尝试,但是所有的金融创新需要建立在项目风险能够更好控制从而实现项目收益可预期的基础上。分布式项目整个开发周期中有很多难点尚待解决。


勘测阶段:值得注意的是光资源的测定还缺乏一个完整可靠的数据库,很多开发企业仍在使用多年以前的NASA数据。一些企业的实际项目检测显示,由于光资源勘测不准,预测发电量和实际发电量偏差达到20%,这样的风险是金融机构所难以接受的;


设计阶段:针对不同类型屋顶、坡地、厂房、农业大棚环境,在整个项目设计上的优劣会直接影响到项目收益;


建设阶段:运输过程避免裂隙产生、安装作业的标准化、项目过程的造价控制都会对项目最终收益水平产生影响;


运营阶段:与屋顶所有者之间的潜在分歧、签约电量消纳企业的履约能力和付款及时性、政府补贴获取的及时性、现场运维的效率(尤其在雾霾多发季节的积灰处理频率)。


要解决融资难,就必须坚定投资人或者金融机构对于项目收益的信心,而这种信心必须建立在一个成熟产业生态对于整个项目周期风险有效揭示和防控的基础上。产业生态包括产业链各个环节上的能力水平,也包括创新商业模式对产业发展的促进。


和 分布式光伏项目相比,分布式天然气项目的发展较为迟缓。现有主要项目源自于各地政府的推动,比如上海虹桥商务区项目、广州大学城项目、浦东迪斯尼项目等。 主要的投资来自于地方性投资平台、能源集团。每年建成的分布式天然气示范项目大约只有10个左右,并未形成像分布式光伏项目那样的建设高峰。除了碰到和分 布式光伏类似的发展挑战之外,分布式天然气项目无疑面临更多困难:

 

项目设计和建设更为复杂:分布式天然气项目需要在对能源负荷需求深入理解的前提下优化设计方案——不仅仅是机组的选择和配置,更体现在通过冷热管网优化设计配合需求变化特点。一些完工项目处于亏损状态的重要原因在于过度的设计冗余,给运行带来了过高的财务负担;

 

项目的商务运作更为复杂:除了电力销售之外,冷、热如何计价和收费是困扰很多投资者的问题。国际通行的做法是设施接入费+容量固定费用+能源流量费,但在中国,一些项目并没有在规划早期解决与未来业主之间的计费问题,造成了许多困扰。即使推行特许权项目机制,仍然存在较为复杂的客户谈判局面;

 

相比起光伏,国内产业链更不完善:缺乏成熟的设计机构、有经验的建设施工单位和专业运维组织,使得项目收益的不确定性更高;核心设备除了溴化锂装置外,国内设备尚与国际品牌有较大能力差距,造成项目采购成本控制困难;

 

燃料的稳定保障也是一个挑战,很多项目通过与当地燃气公司合资的方式保证供应;

 

国家扶持政策还在细节完善过程中,目前仅有上海、长沙等地具备操作性较强的实施细则。

 

分布式能源发展呼唤商业模式创新

尽 管今天分布式能源的发展已经达到了本世纪初人们无法预期的高度,政府和社会不断调高的新预期使得分布式能源看起来并没有达到预期的井喷式发展高度。分布式 能源不同于集中式能源发展——粗放发展和投资驱动不再是灵丹妙药,必须认识到这是一种更符合集约型社会需求,需要理性发展和创新驱动的产业。


健康产业生态的构建不可能单纯依赖政府的扶持和新的资本注入,更需要现有企业和新进入者通过商业模式创新,逐步解决市场短板的同时创造新的商业奇迹。我们预期分布式能源的商业模式演进将经历三个阶段:

 

第一阶段:市场关注点在于能源供给端优 化实现经济和环境效益,这一阶段新建项目数量将逐渐增多。目前中国市场仍然处于这个阶段,市场参与者关注的是项目如何更经济地产生能源,并尽可能的规避风 险。在这个阶段的商业创新将集中在如何完善产业生态(比如优化项目设计和EPC能力;优化PPP合作开发模式;产生第三方平台来实现对于项目的监控,揭示 与防控风险,给予金融机构更为可靠的运营数据;在产业链成熟的基础上,基于资产证券化的互联网金融商业模式将具有发展前景);

 

第二阶段:市场关注点将逐渐转向能源需求端的 管理和服务延伸,这一阶段将产生基于运行项目的服务延展和商业创新。由于分布式能源贴近能源需求方,将使得项目开发企业贴近市场,形成一定的客户基础和商 业口碑,在此基础上将自然延伸到用能需求端管理、能源托管、能效改造等增值业务。以智能微电网为代表的技术和平台解决方案将日趋成熟。同时伴随电力零售市 场的开放,分布式能源企业很有可能参与到电力零售市场的竞争中去。(参阅下图)

第三阶段:伴随着中国能源和电力体制的市场化改革进程,逐步完善的电力交易市场产生,尤其是容量市场成熟后,掌握了发电容量和需求端管理能力的企业,将有效参与波峰波 谷的市场化调节,并且通过市场博弈获取额外收益。通过能源互联网将大量分布式能源集中到一个统一平台的“虚拟电厂”模式将逐渐普及。在此基础上,分布式能 源和互联网将更为紧密的结合。(参阅下图)

分布式能源产业的商业创新离不开市场参与者的努力,我们预期几类企业在此领域将大有作为:


能源设备商:光 伏制造企业近五年来已经逐步完善了EPC和项目开发的能力,一些领先企业也在向整合多种能源形势的分布式能源领域拓展,依托已经建立起来的能力,这些企业 如果能够尝试更多的商业模式创新,将有助于行业的快速发展。而国际领先的能源设备企业则在智能微电网、分布式天然气领域更具先发优势;


国际领先的一体化整合企业:在大型分布式能源项目中,以Cofely和Dalkia为代表的国际领先企业具有全产业链覆盖的能力和丰富的国际经验,这些企业也是中国企业努力追赶的标杆;


电力和燃气集团:以电力生产和城市天然气分销为主的全国性和地方性能源集团在分布式能源领域的发展具有先天优势(比如燃料获取的便利性),但是从传统业务向新型业务的转型也挑战原有的管理结构;


电网公司:电网公司具备所有竞争对手不具备的产业链优势(比如在电网接入优势和客户接触点优势),参考欧洲领先电力集团的经验,省市层级电网公司专注发展此类业务,将大大推动行业的进步;


地方性投资集团:园区开发企业或者地方产业投资平台往往从单个大型项目开始试水分布式能源行业,其中一些企业也倾向于成为全产业链整合企业而走出一隅;


高科技和互联网公司:以 华为为代表的高科技企业已经开始进入行业,并且以开发整体解决方案为切入。分布式能源行业的分散特征也使得互联网平台企业能有具有一定的初始优势,从其他 的经验来看,互联网公司的进入分布式能源行业可以带来更多的颠覆性创新(比如互联网金融和更强的客户线上线下服务整合);


其他大型集团:由于行业仍然处于发展初期,并未形成稳固的市场格局,所以拥有资本优势或勇于创新的多元化企业也可以参与到市场的发展进程中去,实现业务组合调整。

 

(来源:波斯顿咨询)

 
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