城市中国计划研究报告  

能源互联⽹网

⾼高天健

城市中国计划

2015 年 8 月

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

ii  

目录

引⾔言 1

第⼀一节 电⼒力跨区交易 3

1.1 国内电⼒力跨区交易 3

1.1.1 现状及经济性

1.1.2 可再⽣生能源并⽹网对电⽹网经济性的影响

1.1.3 降低上⽹网电价的应对措施：电⽹网与企业

1.2 电⼒力跨国交易 12

第⼆二节 电⼒力需求响应 14

2.1 定义 14

2.2 国际现状 15

2.2.1 自动化电⼒力需求响应

2.2.2 直接负荷控制

2.3 国内现状 18

2.4 发展意义 19

2.5 企业政府应对策略 20

第三节 电动汽车与电⽹网的整合 20

3.1 涵义 21

3.2 意义 22

3.3 国外发展 23

3.3.1 电动汽车参与需求响应

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

iii  

3.3.2 消纳可再⽣生能源与反向售电

3.3.3 调频响应

3.4 机遇与挑战 25

3.5 政府应对 25

第四节 分布式光伏与电⽹网和电动汽车的整合 26

4.1 涵义与发展意义 26

4.2 分布式光伏与电⽹网整合的国内外发展 27

4.2.1 美国

4.2.2 德国

4.2.3 中国

4.3 分布式光伏与电动汽车的整合 30

4.3.1 国内发展现状

4.4 国内分布式光伏与电⽹网、电动汽车整合的挑战 33

4.5 政府应对 33

第五节 总结 34

第六节 词汇注释 35

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

1  

引⾔言

当前，中国经济社会发展正处于⼯工业化后期，第⼆二产业的体量依旧庞

⼤大，⽽而且中国⼀一次能源消费依旧以煤炭为绝对主⼒力1，使得我国单位能耗强

度明显⾼高于发达国家⽔水平；能源尤其是电⼒力⼯工业造成了严重的空⽓气污染和温

室⽓气体排放2 。在这种情况下，转变电⼒力⽣生产消费模式的同时，⼤大幅提⾼高可

再⽣生能源消费比重已经成为迫在眉睫的课题。⽽而能源互联⽹网的核⼼心课题就是

将相距较远的电⼒力产能过剩地区与需求过剩地区连接，并赋予能源消费者以

能源⽣生产者的角⾊色，规模化推进位于需求侧的清洁分布式能源接⼊入电⽹网，在

经济调度电⼒力资源、提⾼高电⼒力供应充裕度的同时降低污染物和温室⽓气体排放。

根据国家《能源互联⽹网⾏行动计划⼤大纲 》课题带头⼈人曾鸣的定义，能源

互联⽹网是“⼀一个以电⼒力系统为核⼼心与纽带，多类型能源⽹网络和交通运输⽹网络

的⾼高度整合，具有“横向多能源体互补，纵向能源-电⽹网-负荷-储能协调”和能

量流与信息流双向流动特性的⼤大能源互联圈。通过“源-⽹网-荷-储”协调互动达

到最⼤大限度消纳利用可再⽣生能源，能源需求与⽣生产供给协调优化以及资源优

化配置的目的。”

在本⽂文的讨论中，“源”意味着来自多种能源的电⼒力，包含下⽂文所集中讨

论的分布式光伏发电；“⽹网”即电⽹网，以及电⽹网互联架构下的电⼒力跨区交易；

“荷”即电⼒力负荷，下⽂文讨论重点是以电⼒力需求响应为基础的负荷智能化管理；

“储”即储能设备，下⽂文将集中介绍电动汽车向电⽹网提供所储存之电能的技术

以及储能对于能源互联⽹网的重要性。信息流将源、⽹网、荷、储串联起来，也

就是基于互联⽹网的源、⽹网、荷、储之间的电⼒力服务供需交流。

                                                                                                                         1  中国 2014年煤炭消耗占一次能源消费的 64.2%。http://energy.people.com.cn/n/2015/0205/c71661-­‐        26514884.html  2  中国温室气体排放在 2006年超过美国成为世界第一。        http://www.ccchina.gov.cn/Detail.aspx?newsId=20473&TId=59    

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

2  

能源互联⽹网：定义

能源互联⽹网架构的⼀一种设想3

                                                                                                                         3 图⽚片来源：郑⼀一鸣，《⼀一场关于“能源互联⽹网”的头脑风暴》

 

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

3  

由于我国在发、输、配、售电各个环节尚未形成⼴广泛竞争，电价形成机制中

市场成分缺乏，使得需求响应，电动汽车和分布式能源三者通过互联⽹网与电

⽹网的融合面临较⼤大阻碍。

第⼀一节 电⼒力跨区交易 电⽹网未来的发展趋势是打破区域供电“各自为政”的局面，在跨区域电⼒力市场中匹配电⼒力供需。电⼒力跨区交易可避免电⼒力产能的重复建设，促进可再⽣生电⼒力规模化并⽹网，达到降低环境污染，延缓⽓气候变化，提升电⼒力供应充裕度，维护电⽹网平衡的效果。 跨区域电⼒力市场的存在前提是构建⼀一个基于互联⽹网的电⼒力供需交易平台。通过各地区电⼒力供需信号在平台上的交流，以特定的议价⽅方式确定交易量与价格，以此作为跨区输电的合同基础。

1 .1 国内电⼒力跨区交易

1 .1.1 现状及经济性

我国电⽹网跨区交易是以自主协商或集中撮合确定交易电量与电价的⽅方式4，

在电⼒力交易⽹网络平台（如中国国家电⽹网电⼒力市场交易平台） 完成交易。值

得注意的是，以省级电⼒力公司为售购主体的跨省跨区交易实施清洁电⼒力优先

上⽹网的原则，可以推动可再⽣生能源的规模化并⽹网5。

目前，我国电⽹网分为西北、西藏、华北、华中、东北、华东和南⽅方电⽹网

七⼤大电⽹网区域；跨区互联格局已经形成。2014 年全年，全国完成跨区送电量

2741 亿千瓦时，占当年全社会用电量 5.52 万亿千瓦时6的 5%左右。其中 7 月

初正式投运的溪洛渡-浙江±800 千伏特⾼高压直流⼯工程（华中-华东）已送电

251 亿千瓦时；1 月正式投运的哈密-郑州±800 千伏特⾼高压直流⼯工程（西北-

华中）送电 130 亿千瓦时7。

                                                                                                                         4国家电力监管委员会关于印发《跨省跨区电能交易基本规则（试行）》的通知  5  国家电力监管委员会关于印发《跨省跨区电能交易基本规则（试行）》的通知  6  http://www.cec.org.cn/yaowenkuaidi/2015-­‐03-­‐10/134972.html  7  中国电力年鉴，2014  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

4  

2014 年 1-11 月电⽹网跨区输电完成量（亿千瓦时)8 ,9 , 10

                                                                                                                         8未体现华中电网中另含三峡电站外送 929亿千瓦时电力。                                      

9  数据来源：中国电力企业联合会网站                www.cec.org.cn/guihuayutongji/gongxufenxi/dianliyunxingjiankuang/2014-­‐12-­‐17/131475.html  10      图片改编自印永华《特高压大电网发展若干技术问题探讨》  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

5  

2006-2014 国内电⽹网跨区送电量11

根据各个区域的发电装机结构（下表），⽕火电仍将是今后跨区输电的主

⼒力电源。当然，西北、东北和南⽅方电⽹网的清洁能源比重也都较⾼高，外送潜⼒力

⼤大。

                                                                                                                         11中国电力年鉴，2014  12    http://wenku.baidu.com/link?url=9hWrE5m8cICb3Awq6vNNPww-­‐F4EU8GLas9ioZE8OgJrtNOx-­‐              eQuY8SqMRgZGXAnBZG_-­‐iS1Fa4sJI9DN0ShEob2f1wvuVfKMbut3j4JZEn_  13  http://www.docin.com/p-­‐714769290.html  14  http://www.docin.com/p-­‐714769290.html  15    http://hzj.nea.gov.cn/UploadFile//20120412100214718.pdf    16    http://www.cu-­‐market.com.cn/spsd/2014-­‐4-­‐10/18012322.html  

816  949  

1049  1213  

1492  1679  

2018  

2680   2741  

0  

500  

1000  

1500  

2000  

2500  

3000  

2006   2007   2008   2009   2010   2011   2012   2013   2014  

亿千瓦时

⽕火电 可再⽣生能源

西北电⽹网12 68% 31% （风、光、⽔水）

华北电⽹网13 87% 13% （风、⽔水）

华中电⽹网14 57% 43% （⽔水）

华东电⽹网15 91% 9%（风，⽔水）

南⽅方电⽹网16 56% 43%（风，光，⽔水）

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

6  

从发电成本18看，华北电⽹网⽕火电标杆平均 0.37 元，东北 0.36 元，华东

0.42 元，华中 0.43 元，西北 0.32 元，南⽅方电⽹网 0.42 元。可见东北、西北跨

区外送电⼒力的价格具有优势。

根据各电⽹网区域过去 5 年的电⼒力供需情况19看，西北、东北电⽹网电⼒力供

应⼀一直处于富裕状态，⽽而华东、华北、南⽅方三个电⽹网供需处于总体平衡，时

有供小于需、错峰限电的情况。⼗十⼀一五期间，东北电⼒力需求增速较其他电⽹网

处于较低⽔水平，⽽而西北电⽹网各省由于经济社会⾼高速发展，电⼒力需求增速相对

较快。2011-2014 年基本延续了这⼀一态势。中电联预测 2015 年下半年东北西

北供应能⼒力富余较多。根据各电⽹网以往的供需形势，东北西北电⽹网的电⼒力供

应富余将在今后延续数年。因此，由于电⼒力供应长期富余、电⼒力⽣生产成本相

对低廉，西北和东北电⽹网具备成为供应全国的电⼒力⽣生产基地的潜⼒力。

1 .1.2 未来：可再⽣生能源并⽹网外送及对经济性的影响

今后，国内跨区互联的主要目标之⼀一是通过特⾼高压电⽹网的建设继续推动

西北电⽹网、东北电⽹网所在内蒙古、西北、东北（“三北”）省区，和华中、南

⽅方电⽹网所在西南省区可再⽣生能源（风、光、⽔水电）接⼊入电⽹网，替代电⼒力输⼊入

地华东、华北、南⽅方电⽹网的⽕火⼒力发电，降低发电污染；满⾜足用电需要和电⽹网

平衡，改善供需不匹配的局面。具体说，就是缓解可再⽣生电⼒力输出地区因电

⽹网外送通道缺乏，弃电窝电，⽽而电⼒力输⼊入电⽹网区域所在省市因城市发展，用

电快速增长，却实施错峰用电、不断增建⾼高污染煤电厂的情况。

以风能为例，“三北”地区风电并⽹网装机容量和发电量都占全国的 85%以

上， 然⽽而，由于配套输电未能按时就位，对风电消纳造成了很⼤大阻碍，

2011-2012 年弃风现象严重，尤其在冬季，为了保证城市供暖热电机组开启，

电⽹网优先消纳热电机组所产⽣生电⼒力。由于外送通道不⾜足，风电所发电⼒力不能                                                                                                                          17  http://news.bjx.com.cn/html/20150803/648632-­‐3.shtml  18  http://www.sdpc.gov.cn/gzdt/201504/t20150417_688506.html  19  http://www.cec.org.cn/guihuayutongji/gongxufenxi/dianligongxufenxi/  

东北电⽹网17 71.7% 28.3% （风）

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

7  

被消纳，只得弃电；冬季弃风率甚⾄至⾼高达 20%。以上现象使得 2012 年之后

新增风电装机量受到重挫。

相似的现象也出现在⽔水电光电领域。由于送电通道建设滞后，⽔水电资

源丰富的四川、云南两省连续多年“弃⽔水”。目前，西南⼤大型⽔水电能源基地进

⼊入集中投产期，⾦金沙江、雅砻江流域电厂密集投产，但电⽹网外送通道却没有

增加，未来⽔水电送出与消纳的压⼒力更为明显。光伏发电也存在同⽔水电类似的

掣肘，部分电站出现“弃光”问题20。

弃风、弃⽔水、弃光不仅是能源的浪费和电⼒力产能的重复建设，还会加剧

电⼒力输⼊入省份的空⽓气污染。由于可再⽣生电⼒力的输⼊入电⽹网—华北、华东、南⽅方

电⽹网—的⽕火电占绝对主⼒力（例如，京津冀为 95%，长江三角洲 87%，珠江三

角洲 60%21），若华北、华东、南⽅方电⽹网所在省市不能对包括可再⽣生能源在

内的外送电⼒力以更⼤大比例加以利用，那么只能通过继续依靠以⽕火电为主的供

电⽅方式满⾜足各自区域内日益⾼高涨的电⼒力需求，加剧空⽓气污染。

根据国家能源局《2014 年能源⼯工作指导意见》关于建设 12 条电⼒力外送

通道的部署，我国将开⼯工建设的多条跨省区特⾼高压直、交流线路包括蒙西-

天津南、靖边-潍坊、蒙西-长沙、滇西北-⼴广东线四条线路。可再⽣生资源在这

些线路的供电端所在地区⼗十分丰富22，可再⽣生发电规模可观， 因此，这些⼯工

程的运⾏行将有效推动我国可再⽣生电⼒力消费，实现电⼒力供需的更好匹配，提⾼高

电⼒力输⼊入区的供电充⾜足度，缓解空⽓气污染和温室⽓气体排放。

根据中国电⼒力企业联合会的预测，为满⾜足中国快速城镇化步伐，全国发

电装机到 2020 年需要 1960 GW 左右，2030 年需要 3020GW 左右，2050 年需

要 3980 GW 左右。其中，可再⽣生能源发电装机规划 2020 年达到 280GW，

2030 年达到 670 GW，2050 年达到 1330 GW23。

⽽而中国的可再⽣生能源潜⼒力又如何？就风电⽽而⾔言，根据中国⽓气象局测算，

中国陆上离地面 50 米⾼高度达到 3 级以上风能资源的潜在开发量约 2380 GW;

内蒙古的蒙东和蒙西、新疆哈密、甘肃酒泉、河北坝上、吉林西部和江苏近

                                                                                                                         20  http://www.chinairn.com/news/20140708/162803191.shtml  21  Ye  Wu  et  al.,  Energy  consumption  and  CO2  emission  impacts  of  vehicle  electrification  in  three            developed  regions  of  China  22  蒙西主要为风电，装机量全国第一；靖边为风光并举；滇西北主要为水电。2014年 4月，南方电网大理超            高压供电局成立，作为云南西电东送的重要战略支点，显示国家对开发滇西北水电外送的高度重视。  23  http://www.cec.org.cn/yaowenkuaidi/2015-­‐03-­‐10/134972.html  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

8  

海等 7 个千万千瓦级风电基地风能资源丰富, 陆上 50 米⾼高度 3 级以上风能资

源的潜在开发量约 1850 GW24，即全国总潜⼒力的近 80%。就太阳能⽽而⾔言，根

据中国循环经济协会可再⽣生能源专 委会和中国光伏产业联盟联合发布的

《中国光伏发展报告 2014》，在报告的基本情景中，中国到 2050 年光伏累

计装机可以达到 1000GW，占全国总电⼒力装机的 25% 左右，发电量占全国电

⼒力需求的不到 12%。⽽而在积极情景中，2020 年以前的发展速度要⼤大幅提升，

到 2050 年光伏累计装机将达到 2000GW，占全国总电⼒力装机的 43.2%，发电

量占全国电⼒力需求的 23.3%25。 这样雄⼼心勃勃的目标可否达到？中国西部、

北部有着⼤大片的沙漠、沙漠化⼟土地和潜在沙漠化⼟土地，总计约 120 万平⽅方公

里。1 平⽅方公里⼟土地可以安装 40MW 太阳能电池，2%的荒漠即可安装

1000GW 太阳能装机，是中国 2010 年电⼒力装机的两倍26。

因此，综上数据，中国可再⽣生能源资源储量巨⼤大，供给潜⼒力⼤大于需求

潜⼒力。未来应继续建设联系西部可再⽣生能源主产区到华北、华东、华中和南

⽅方电⽹网电⼒力负荷中⼼心的电⼒力跨省跨区外送通道。

从经济性的角度考虑，可再⽣生能源规模化并⼊入电⽹网可能将造成电⼒力外送

时上⽹网价格的升⾼高，原因是可再⽣生能源发电成本相对煤电比较⾼高昂。具体说，

风、光电在电⼒力外送省份内部上⽹网的价格就已经比输⼊入省份煤电上⽹网价格⾼高，

因此在电⼒力输⼊入省份的落地电价（上⽹网电价+输电价格+线损费用）只会更

⾼高。所以，可再⽣生能源并⽹网可能会降低电⼒力外送省份相对电⼒力输⼊入省份内部

煤电厂的竞争优势。

先看⽔水电。已经由国家发改委核准的西南⽔水电跨区外送落地价格27接近

外送目的地省份（除⼴广东省以外）的煤电上⽹网电价，但尚未具备价格优势，

如下表所示。

⽔水电站 ⽔水电外送目的地 ⽔水 电 落 地 电 价

（￥/kWh)

该省煤电上⽹网电

价

                                                                                                                         24  http://money.163.com/09/1231/22/5RT71QPU00253B0H.html  25  中国循环经济协会可再生能源专委会，中国光伏产业联盟《中国光伏发展报告 2014》  26  http://www.hyqb.sh.cn/publish/portal0/tab1023/info6047.htm  27  http://www.sdpc.gov.cn/zcfb/zcfbtz/201505/t20150507_691135.html  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

9  

(￥/kWh)

向家坝-溪洛渡

上海 0.4386 0.4357

浙江 0.4513 0.4453

⼴广东 0.4695 0.4735

雅砻江公司锦屏

⼀一 级 、 锦 屏 ⼆二

级、官地梯级⽔水

电站

江苏

0.4236

0.4096

再看光伏。国家发改委 2014 年 9 月下发的光伏发电上⽹网价格28中，各地

光伏上⽹网电价远远⾼高于各省区煤电上⽹网价格⽔水⽔水平。

资源区 光伏电价上⽹网标杆电价

（￥/kWh)

包含地区

I 类资源区

0.90

宁夏,青海海西,甘肃嘉峪

关 、 武 威 、 张 掖 、 酒

泉、敦煌、⾦金昌, 新疆哈

密、塔城、阿勒泰、克

拉玛依,内蒙古除赤峰、

通辽、兴安盟、呼伦贝

尔以外地区

北京,天津,⿊黑龙江,吉林,

辽宁,四川,云南,内蒙古

赤峰、通 辽、兴安盟、

呼伦贝尔,河北承德、张

家⼝口、唐⼭山、秦皇岛,⼭山

                                                                                                                         28  http://www.sdpc.gov.cn/zwfwzx/zfdj/jggg/dian/201308/t20130830_556127.html  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

10  

II 类资源区

0.95

西 ⼤大同、朔州、忻州,陕

西榆林、延安,青海、甘

肃、新疆除 I 类外 其他

地区

III 类资源区 1.00 除 I 类、II 类资源区以

外的其他地区

再看风电。根据发改委 2014 年 12 月下发的风电标杆上⽹网电价29，各地

风电上⽹网电价⽔水平都⾼高于各省区煤电上⽹网电价。

资源区 风电上⽹网标杆电价

（￥/kWh)

包含地区

I 类资源区

0.49

内 蒙 古 自 治 区 除 赤 峰

市、通辽市、兴安盟、

呼伦贝尔市以外的其他

地区;新疆维吾尔自治区

乌鲁⽊木齐市、伊犁哈萨

克族自治州、昌吉回族

自治州、克拉玛依市、

⽯石河⼦子市

II 类资源区

0.52

河北省张家⼝口市、承德

市 ; 内 蒙 古 自 治 区 赤 峰

市、通辽市、兴安盟、

呼伦贝尔市;甘肃省张掖

市、嘉峪关市、酒泉市

                                                                                                                         29  http://www.sdpc.gov.cn/gzdt/201501/t20150109_659879.html  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

11  

III 类资源区

0.56

第 III 类风能资源区：

吉林省白城市、松原市;

⿊黑龙江省鸡西市、双鸭

⼭山市、七台河市、绥化

市、伊春市、⼤大兴安岭

地区;甘肃省除张掖市、

嘉峪关市、酒泉市以外

的其他地区;新疆维吾尔

自治区除乌鲁⽊木齐市、

伊犁哈萨克族自治州、

昌吉回族自治州、克拉

玛依市、⽯石河⼦子市以外

的其他地区;宁夏回族自

治区

IV 类资源区 0.61 除前三类资源区以外的

其他地区

1 .1.3 降低上⽹网电价的应对措施：电⽹网与企业

降低风光电上⽹网价格的主要途径是光伏发电成本的降低。这样，上⽹网

价格既有了下⾏行的余地，发电企业又可以维持合理的利润空间和投资回报周

期。⽽而发电成本的降低又要求发电企业融资成本的降低，和发电组件⽣生产购

置成本的降低等。融资成本的降低需要风⼒力、光伏发电企业有更稳定可靠的

收⼊入流（即发电量和并⽹网电量）以降低贷款违约风险，这就在⼀一定程度上要

求电⽹网公司提⾼高风光电外送电⽹网输电能⼒力，减少弃风弃光量；也要求储能产

品的市场普及，使风光电以更稳定的⽅方式并⼊入电⽹网。发电组件⽣生产购置成本

的降低则要求组件的⽣生产量要不断提升，使组件⽣生产厂家在“学习曲线”上不

断向前移动，在这个过程中改进⽣生产技术，降低成本。

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

12  

花旗银⾏行的⼀一项研究预测中国的光伏发电成本将在 2020 年前后与电⼒力

批发价格成本持平，如下图所示。当光伏发电到达“持平点”以后，光伏上⽹网

电价可能将不再需要现在的补贴⽔水平，甚⾄至可以和煤电直接竞争；光伏上⽹网

价格因此就会有实质性的下降空间了。其影响就是，光伏发电将作为⼀一种对

煤电的清洁⽽而低廉的替代品，被更多的电⼒力输⼊入省份所青睐。

太阳能光伏发电成本与各国批发电价持平年份预测30

1.2 电⼒力跨国交易

电⽹网的跨国互联已经实现。如北美特⾼高压直流互联电⽹网，连接美国西

部、北部⼤大部分地区、加拿⼤大西部两省以及墨西哥北部，电⽹网中各国的省、

州电⼒力公司供电线路相互连接，并使用统⼀一的 60Hz 频率31。其中，美国和加

拿⼤大之间电量交换⼤大、与墨西哥之间电量交换较小，美国是净进⼝口国，加拿

⼤大、墨西哥是净出⼝口国。2013 年，美国电量净进⼝口占当年国内电⼒力总产量的

                                                                                                                         30  Citi  Research.  Citi  Climate  Change  Universe  The  $5.7trn  Renewables  Opportunity  That  Still  Remains  31  https://en.wikipedia.org/wiki/Western_Interconnection  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

13  

1.4%32,33。美国北部各电⼒力公司和加拿⼤大魁北克、安⼤大略等电⼒力公司之间长

期进⾏行电⼒力交换，联络线超过 100 条，其中 69kV 以上联络线共有 33 条。加

拿⼤大以⽔水电为主，美国以⽕火电为主; 加拿⼤大丰富的⽔水电资源与美国⼤大量燃煤

⽕火电之间形成良好的互补调节。加拿⼤大在向美国出⼝口低成本⽔水电的同时，也

在用电低⾕谷(夜间)进⼝口美国的廉价煤电，用以节约⽔水电资源，在用电⾼高峰向

美国出⼝口34。

美国电⽹网交易分区图

在亚洲，日本早在 2012 年年初就曾提出过电⽹网互联的构想，即以日本

可再⽣生能源基⾦金会（JREC）牵头，与欧洲沙漠太阳能（DESERTEC）项目

合作建立“亚洲超级电⽹网”的构想。日本提出电⽹网互联的原因是为了解决因

2011 年福岛核电站事故后的供电难题。根据该构想，亚洲超级电⽹网将连通蒙

古、日本、俄罗斯、中国和韩国，目的是将蒙古国的风光电等清洁能源以特

⾼高压直流线路运送到上述亚洲用电⼤大国35。

中国的电⽹网国际互联⽅方案则是在“⼀一带⼀一路”的战略构架下，于 2014 年

提出的。作为⽅方案的⼀一部分，国家电⽹网公司计划在 2015 年将开展哈萨克斯

坦埃基巴斯图兹-南阳±1100 千伏特⾼高压直流⼯工程、俄罗斯叶尔科夫齐-河北

霸州±800 千伏特⾼高压直流⼯工程、蒙古锡伯敖包-天津和新疆伊犁-巴基斯坦伊

                                                                                                                         32  http://www.eia.gov/electricity/annual/html/epa_02_13.html  33  http://www.eia.gov/electricity/monthly/epm_table_grapher.cfm?t=epmt_1_1  34  http://www.chinapower.com.cn/newsarticle/1225/new1225300.asp  35  http://www.nea.gov.cn/2012-­‐03/21/c_131479968.htm  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

14  

斯兰堡±660 千伏直流等⼯工程的前期⼯工作36。目前四项⼯工程的前期⼯工作正在抓

紧开展37。预计 2020 年，我国跨区、跨国电⽹网输送容量将占全国电⼒力总负荷

的 25%～30%。2030 年前后跨区、跨国电⽹网输送容量占全国电⼒力总负荷的 30%

以上。2030～2050 年期间，全国跨区电⼒力流规模仍有进⼀一步增⼤大的潜⼒力38。

要使电⽹网互联⼯工程对中国具有可⾏行性，首先应使其对国内电⽹网公司具

有经济性，也就是输送进⼝口电⼒力可以盈利39。根据深圳、蒙西输配电改⾰革试

点的规定，电⽹网公司盈利的总公式是核准总收⼊入（记为 TR）减去核准总成

本（记为 TC ）。TR 中包含输配电资产投资，即国内电⽹网公司执⾏行电⼒力进

⼝口、输送业务的额外电⽹网建设成本等允许收回。TR 会因为国际电⽹网互联⼯工

程⽽而增加。TC 包含执⾏行远距离输送的特⾼高压电⽹网运营维修与折旧成本。若

国内电⽹网公司能从国际互联盈利，TR 增幅应该⼤大于 TC 增幅。

第⼆二节 电⼒力需求响应

2.1 电⼒力需求响应的定义

电⼒力需求响应（Demand Response, DR)是指在电⽹网用电负荷因⾼高温或低

温达到⾼高峰时，电⼒力消费者（又称需求侧） 为了避免⾼高峰时段⾼高电价，或

受到节能项目经济⼿手段激励⽽而承诺主动降低用电负荷的⾏行为。作为⼀一种清洁

⽽而廉价的能源，需求响应近年来愈发得到我国电⼒力部门的重视。

                                                                                                                         36  http://m.news.cntv.cn/2015/02/13/ARTI1423786183910279.shtml  37  http://www.apdnews.com/news/view/?nodeId=496&id=190560  38  http://www.cec.org.cn/yaowenkuaidi/2015-­‐03-­‐10/134972.html  39  根据 2002年国务院电改方案，我国已实现发电厂与电网公司在运营、财务上的分离，发电厂生产的电力原            则上通  过市场竞争接入电网。  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

15  

美国到 2019 年使用 DR 降低用电负荷的潜⼒力40

2.2 国际现状

根据国外需求响应的开展模式，互联⽹网在需求响应中扮演的角⾊色主要有

两种：⼀一是作为电⼒力公司或负荷集成商41向⼯工业、居民用户发出需求响应要

求的沟通媒介；⼆二是作为执⾏行需求响应的⼯工具，也就是自动需求响应。

第⼀一种模式以美国 Opower 能源管理公司为例。该公司提前 24 小时通过

⼿手机程序向客户发布需求响应事件（即被要求降低用电负荷的时段）参与要

求，并获得⼀一定量客户的降荷承诺。随后，Opower 公司将这部分保证不用

的负荷在电⼒力容量市场42进⾏行出售，获得收⼊入。客户在第⼆二天的需求响应事

件期间按承诺完成降荷量，Opower 公司在验证负荷确实降低之后向客户支

付其在容量市场得到的收⼊入，作为奖励⾦金。在没有容量市场的电⼒力市场中，

                                                                                                                         40图中，最上方黑线为没有 DR的基线情景，下方四条线为不同 DR参与度下的全国用电负荷削减潜力。  

 41  负荷集成商即对用电工商业企业和居民用户可削减负荷进行集中的能源服务公司，  42  容量市场是美国一些地区的电力市场为保证电力供应充足度而设立的交易机制。该市场的参与者以两种模式        保证电力充足：1）在市场中卖装机容量（kW),  即保证在未来规定长度的时间段内，售方将按规定的时长以          该容量（或称功率）为电网发电；或 2）在市场中卖负荷降低量(kW)，也就是保证在未来规定长度的时间段        内，卖方保证按所卖的负荷降低量维持规定的时长，也就是间接地卖了电力，与第一种方式同样具有经济价      值。需求响应参与容量市场即属于此种模式。  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

16  

Opower 公司就⼤大规模收集用户能耗数据，向每月节能⽔水平处于后 80%的用

户通过电⼦子邮件或⼿手机短信发出消息，将这些用户的用能与他们⾼高能效（前

20%）的邻居进⾏行比较，藉以创造出⼀一种“同辈压⼒力”，督促他们调整用能时

间，参与需求响应，降低用电负荷。Opower 在美国的项目运营结果证实，

在有来自于容量市场的资⾦金激励时，⾼高峰负荷可降低 5%；仅靠“同辈压⼒力”

降低的负荷量也达到了 3%43。

在有来自于容量市场的资⾦金激励时，⾼高峰负荷可降低 5%44

第⼆二种模式是将互联⽹网作为负荷⼲干预的⼯工具。以下举自动需求响应和

直接负荷控制的两个案例，分别说明。

2.2.1 自动化电⼒力需求响应

美国加州太平洋电⼒力公司(PG&E)的自动需求响应（Automatic Demand

Response, ADR) 项目在用户端（主要是⼤大型⼯工商企业）的电器上安装基于互

联⽹网的自动化控制程序和设备，即所谓的需求响应自动化服务器（DRAS)客

户端，使这些电器在需求响应事件期间⽆无需⼈人⼯工操作就可以在自动化程序的

指令下降低整体负荷。其原理是，DRAS 客户端与 PG&E 侧的 DRAS 主机不

                                                                                                                         43  根据美国 Opower能源管理公司亚太地区政府事务主任 Adam  Welsh在 2015年 6月 16日上海需求响应会      议讲座整理。  44    根据美国 Opower能源管理公司亚太政府事务主任 Adam  Welsh在 2015年 6月 16日上海需求响              应会议幻灯片整理。图片版权归美国 Opower公司所有。未经许可，禁止引用。  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

17  

断进⾏行通讯，⼀一旦 DRAS 向客户端程序发送需求响应事件请求，后者通过互

联⽹网接收到请求信号后，将自动降低所在电器的负荷。参与 DR 事件的用户

通过年度负荷降低量审核后，PG&E 公司将以每千瓦 350-400 美元的⽔水平支

付用户45。

安装需求响应开关的衣物烘⼲干机46

2 .2.2 直接负荷控制

直接负荷控制，是指电⼒力公司获用户准许在某⼀一时段远程控制特定电器

（主要是空调和电热⽔水器）的用电负荷。美国德州奥斯汀当地的电⼒力公司目

前已与 7000 个客户签约，当夏天日负荷达到峰值时获准通过互联⽹网远程控

制用户的恒温器调⾼高空调温度。此⽅方法在夏季日负荷⾼高峰期间降低了 10 兆

                                                                                                                         45  美国自然资源保护协会，《自动化需求响应》，2015年 6月。该文所引用来源：太平洋电器公司 2012-­‐2014  PG&E  Automated  Demand  Response  Program:  Program  Overview  and  Policies.  46  图片来源：维基百科  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

18  

瓦的电⽹网负荷，⽽而每个用户通过单次直接负荷控制事件可获得 85 美元的报

酬47。

2.3 需求响应国内现状

国内电⼒力需求响应近⼏几年刚刚起步，目前处在试点阶段。上海 2014 年 8

月 29 日进⾏行了该市第⼀一次需求响应实验⼯工作，在需求响应指令发出后 30 分

钟内，6 家⼯工业用户及 28 家楼宇用户总共降低电⼒力负荷 55000kW。此次需求

响应事件按照以下步骤进⾏行了实施：

                                                                                                                         47  The  Economist,  Special  Report:  Energy  and  Technology:  Energy  Efficiency,  January  17,  2015,        page  2.    

 1）上海电⽹网运营商国家电⽹网上海电⼒力公司调度中⼼心发出需求响应信号，上海

市经济信息委员会批准实施 DR

ê

2）上海电⼒力公司负荷控制中⼼心准备开始监控负荷削减动态

ê

3a) 楼宇用户在南瑞集团所属的电⼒力 DR ⽹网上平台认购负荷削减量。因为楼

宇用户较分散，且单位负荷削减量不⼤大，为减少南瑞 DR 平台的数据处理难

度，上海全部楼宇用户通过上海腾天公司作为负荷集成商将负荷削减量通

过互联⽹网系统进⾏行了收集、打包，再由腾天统⼀一在南瑞 DR 平台进⾏行了认

购。

3b) 参与上海 2014 年需求响应的⼯工业用户直接在南瑞的 DR ⽹网上平台进⾏行了负

荷削减的认购。

ê

4) 当全部负荷削减量认购完毕，上海启动了 DR 事件，同时上海电⼒力公司负荷

控制中⼼心开始实时监控参与 DR 的各用户的负荷削减实际表现。

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

19  

在 2014 年的需求响应事件中，上海电⼒力公司向每个用户的每千瓦的符

合削减量支付了 2 元的报酬。这个 2 元的标准是依据上海往年有序用电计划

向参与用户支付的最⾼高⾦金额⽽而定的。

上海需求响应未来的主要发展趋势可朝互联⽹网技术更深度的应用发展。

其中，第⼀一是需求响应请求的通知⽅方式。负荷集成商今后可通过社交应用程

序（例如腾天公司计划未来使用微信进⾏行通知）以及电⼦子邮件（与 Opower

公司相似）等互联⽹网⽅方式向用户推送需求响应的请求，使需求响应的参与更

加便捷和个性化；也可以让负荷集成商和电⽹网公司的客户获取相比⼈人⼯工通知

的成本更低廉。第⼆二，互联⽹网也可以促成需求响应补偿价格的形成机制市场

化。如前所述，上海 2014 年 2 元/千瓦的报酬标准是事先规定好的固定价格。

⽽而为了更好地体现需求响应在电⽹网运⾏行中的稀缺程度和价值，上海未来可引

⼊入基于互联⽹网的电⼒力容量市场，作为 DR 需求⽅方的电⽹网公司与 DR 资源供给

⽅方通过这个互联⽹网平台进⾏行交易。在这个⽹网络交易平台上，向需求响应参与

者支付的报酬⽔水平将由在⽹网上容量市场平台参与竞标的参与者负荷削减承诺

量获得的价格⽽而定，也就是通过容量市场的供需关系⽽而定。

从上海需求响应的近期发展规划看，2015 年 5 月，国内首个需求响应

中⼼心在上海开⼯工，将对今后参与需求响应用户削减特征进⾏行⼤大数据分析，深

度挖掘各个用电⾏行业的用电负荷特性，为电⽹网公司的 DR 项目制定提供量化

支持48。

北京发改委在 2015 年 3 月也计划在当年冬夏两季极端⽓气温时段进⾏行需

求响应，并开始向社会公开征集负荷集成商49；用户主动削减⾼高峰用电需求

将获得奖励50。其他参与 2015 年需求响应⼯工作的城市还有苏州市、佛⼭山市和

唐⼭山市。

2.4 电⼒力需求响应的意义

由于电⼒力负荷必须要与电⼒力供应时刻保持等量，发电功率和输配电⽹网能

⼒力必须与供电区域内的最⾼高用电负荷相等。因此，为满⾜足⼀一年中极⾼高温天⽓气

期间的尖峰负荷，电⽹网企业需要投⼊入重⾦金建设⽕火电尖峰电厂。⽽而由于年运⾏行

                                                                                                                         48  http://www.chinasmartgrid.com.cn/news/20150417/604194.shtml  49  http://www.bjpc.gov.cn/tztg/201503/t8908230.htm  50  http://tv.brtn.cn/20150717/VIDE1437091418487432.shtml  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

20  

小时低，造成单位发电成本极⾼高。因为中国尖峰电厂主要以煤电为主，尖峰

电厂的运⾏行加重了污染物排放和空⽓气污染。需求响应将电⼒力消费者转化为电

⼒力⽣生产者，从⽽而避免调峰电厂的建设；这样就可以避免电⼒力企业在发输配各

个环节为尖峰负荷投⼊入的⾼高额投资，同时改善空⽓气质量。根据⽜牛津⼤大学的⼀一

份报告，上海的需求响应在 2020 年最多可在装机扩容、发电燃料、输配电

设施建设和⼆二氧化碳排放治理等项目上总共节省约 8.1 亿⼈人民币的成本51，

其能源、环境与经济效益可见⼀一斑。

2 .5 机遇与挑战

中国电⼒力⽣生产与消费的规模庞⼤大，需求响应的市场规模将⼗十分可观。

根据 Opower 公司的估计，仅居民用电⼀一项，全国现有需求响应潜⼒力已达

2200MW, 约等于三峡⽔水电站的全部装机容量。

需求响应在中国的开展有⼏几个挑战，以下将举两例。首先，电⽹网企业

参与需求响应对其净收⼊入的影响不确定，因此对电⽹网的经济激励仍有待确定。

根据国家发改委关于内蒙古西部和深圳电⽹网输配电价改⾰革试点⽅方案的框架，

今后电⽹网企业的准许收益 (记为 TR)

=可计提收益的有效资产 x 加权平均资本收益率52 =准许电价(P)×售

电量(Q)。

需求响应令用电负荷下降。若其中包含永久下降的部分，则使电⽹网公

司因⽽而撤出⼀一些输配电资产，或减少今后对输配电⽹网扩容的投资，这可能导

致“可计提收益的有效资产”价值的下降，和准许收⼊入的下降。另⼀一⽅方面，由

于试点中规定电⽹网公司准许成本(记为 TC)为电⽹网资产运⾏行维护和资产折旧费，

若电⽹网公司从需求响应中获利，应该保证任何⼀一年中,ΔTR<ΔTC.

因为 ΔTR=避免和/或撤出的输配电资产值 x 加权资本平均收益率；

ΔTC=减少的运维成本+避免和/或撤出的输配电资产值÷折旧年

限+需求响应项目管理营销、设备安装费用+用户激励费用，

                                                                                                                         51  Oxford  University  Environmental  Change  Institute  &  Institute  of  Energy  Studies,              Assessment  of  Demand  Response  Potential  and  Benefits  in  Shanghai,  June  2015.    52国家发改委《深圳市输配电价改革试点方案》。方案规定，加权平均资本收益率＝权益资本收益率×（1－            资产负债率）＋债务资本收益率×资产负债率。  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

21  

所以 ΔTR、ΔTC 何者更⼤大由上式中的多个变量⽽而定，对电⽹网公司的

成本效益⽔水平的影响不定 。

第⼆二个挑战是没有容量市场。在这种情况下，类似于 Opower 能源管

理公司或电⽹网⽆无法将用户保证的符合削减量在容量市场中出售得到资⾦金；造

成需求响应用户的奖励资⾦金往往由电⽹网公司决定，资⾦金规模难以根据削减的

负荷之市场稀缺程度确定，因此也难以反映其真实的市场价值。另外，由于

容量市场是需求响应获得经济价值从⽽而进⼊入电⼒力体系规划的主要途径，容量

市场的缺乏将使电⽹网公司⽆无法对需求响应的规模进⾏行预计，进⽽而影响电⽹网公

司对自身中长期输配电资产投资的决定，因此将进⼀一步增加需求响应对于电

⽹网企业成本收益影响的不确定性。

2.6 政府企业应对策略

由以上可以看出，我国政府发展电⼒力需求响应需要开始研究建立容量

市场的可⾏行性；第⼆二，可以考虑向电⽹网企业引⼊入脱钩机制(decoupling), 即切

断国家电⽹网、南⽅方电⽹网和蒙西电⽹网的电⼒力销售量与其每年的核准收⼊入（TR）

规模之间的联系。这样，TR 固定以后，电⽹网公司因可以避免的输配电资产

投资运维及折旧成本，可以降低准许成本。因此，公司净收⼊入。即 TR-TC,

可以随着总成本的降低⽽而提⾼高。

输电和发电企业应将需求响应积极引⼊入业务范围。这是因为中国环境与

能源问题的压⼒力日益落在电⼒力⾏行业的身上。发电输电企业应该根据国家能源

发展战略，加速实现发电燃料结构转型。

第三节 电动汽车与电⽹网的整合

3.1 涵义

电动汽车与电⽹网整合的涵义是在互联⽹网通讯辅助下的电动汽车-电⽹网双

向信息、电能交流（Vehicle-to-Grid，V2G)技术，提供各项增值电⼒力服务，

实现电动汽车、需求响应与可再⽣生能源三者的整合。由于电动汽车可视为⼤大

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

22  

型储能设备，电动汽车可向电⽹网提供的服务包括供电，电⼒力需求响应，和调

频响应53等。不⾔言⽽而喻，电⽹网向电动车提供的服务是电⼒力。但需要关注的⼀一

点是，电动汽车在夜间充电也可以帮助风能并⼊入电⽹网。由此可见，⽆无论是电

动汽车向电⽹网提供服务还是反之，都可以为对⽅方创造经济价值。

3.2 电动汽车与电⽹网整合发展的意义

电动汽车与电⽹网整合在中国发展的意义主要是减轻电动汽车充电对电⽹网

的冲击，和利用其环境效应，即帮助降低⽕火电比重、提⾼高可再⽣生能源消费比

重。

从电⽹网影响来说，若电动汽车拥有者得不到有效的需求响应参与激励，

在充电的时间上任意性、随机性⼤大，电动汽车保有量的增长将为我国电⽹网带

来不利影响，主要体现在用电负荷的增加、峰荷的加剧和峰⾕谷差的扩⼤大54。

以中国未来电动汽车 5%的保有率计算，在不同充电功率情景下，电动汽车

充电需求将对国家电⽹网最低构成约 33%、最⾼高 132%的峰荷增长；对南⽅方电

⽹网，峰荷的增加也在 30%-⾄至 121%的区间55。从峰⾕谷差的角度看，⼀一项清华

⼤大学研究表明，在⽆无序充电情景下，50 万辆电动汽车将导致武汉电⽹网白天与

夜间数个小时的时段内负荷剧增，同时扩⼤大峰⾕谷差：夏季峰⾕谷差扩⼤大 162%，

⽽而冬季峰⾕谷差甚⾄至将扩⼤大到 250%56。 相反，如果电动汽车参与需求响应，

充电从每日负荷⾼高峰转到夜间低⾕谷，这样可以平抑电⽹网负荷曲线（即所谓的

“削峰填⾕谷”），减轻电⽹网的峰荷负担，改善电⽹网可靠性。

从环境效应讲，当电动汽车避免在负荷⾼高峰时段充电，转⽽而在负荷低⾕谷

时段充电，就减少中国以⽕火电为主的尖峰电厂在电⼒力⽣生产环节的空⽓气污染物

和温室⽓气体排放。此外，由于夜间为风⼒力发电产能的⾼高峰，电动汽车在夜间

集中充电也将在有条件的地⽅方帮助风电⼤大规模上⽹网。此外，在电动汽车规模

                                                                                                                         53即为了维护电网正常的运行频率（我国为 50Hz）而由电网发出调度指令、由联网机组在几十秒内快速向电          网输出功率，避免电网频率因负荷波动等因素失衡。  54Guiping  Zhu,  Yuhui  Xing,  Electric  Vehicle  Charging  Strategy  in  Metropolises  in  China[J].  2013.    55  M.J.  Bradley  &  Associates  LLC.  Electric  Vehicle  Grid  Integration  in  the  U.S.,  Europe  and  China[R].  Concord,            Massachusetts,  United  States,  2013.    56Guiping  Zhu,  Yuhui  Xing,  Electric  Vehicle  Charging  Strategy  in  Metropolises  in  China[J].  2013.  在该项研究的无序          充电情景下，电动汽车将集中在早 10点与晚 8点充电，与此同时在电网构成两个负荷高峰。和现有电网负          荷水平相比，50万辆电动汽车无序充电情景下早 10点和晚 8点的负荷在夏天将分别增长约 20%、64%；在            冬天则分别增长约 50%、71%。  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

23  

⾼高度发展以后，电动汽车向电⽹网的反向售电也可以在⼀一定程度上避免⽕火电厂

发电的必要，从⽽而成为另⼀一条空⽓气污染物和温室⽓气体减排的可⾏行道路。

3.3 国外发展

目前，国际上对电动汽车向电⽹网提供售电、需求响应、调频响应和消纳

可再⽣生能源的潜⼒力已有⼀一些研究案例，以下将具体说明。

3.3.1 电动汽车参与需求响应：美国加州

美国圣地亚哥电⽓气公司（SDG&E）在 2014 年推出了⼀一项为期 10 年的电

动汽车电⽹网整合试点项目，就减轻电动汽车对电⽹网负面影响、挖掘其潜在益

处开展实际探索。针对电动汽车⽆无序充电对电⽹网的冲击，SDG&E 开发了两

套需求响应计划57 ：

第⼀一，分时电价激励。根据电⽹网压⼒力在⼀一天各时段内的不同程度⽽而提

前⼀一天为各个时间段设计可变电费，即所谓的车辆电⽹网整合（Vehicle Grid

Integration, VGI) 试点费率。参与此计划的电动车驾驶者可通过⼿手机应用程

序或在⽹网上获知第⼆二天的 VGI 费率安排情况，并作出相应的充电时段选择。

理想状态下，由于电⽹网资源稀缺时电费较⾼高，参与者将选择错峰充电，以得

到较低的电价。SDG&E 将继续收集项目运⾏行的数据，藉以研判这⼀一可变费

率结构对充电⾏行为的导向作用，进⽽而得知对于电⽹网利用效率及电⽹网压⼒力的实

际影响程度。

第⼆二，用户承诺。试点参与者同意允许 SDG&E 通过软件远程调整电动

汽车的充电时间，不在尖峰时段充电，从⽽而提供需求响应，减轻电⽹网峰荷压

⼒力。由于在尖峰时段承诺不充电，参与试点的电动汽车会以届时的边际电价

⽔水平得到相应的补偿。

                                                                                                                         57文字主要来自美国自然资源保护协会 2015年 7月《北京市电动汽车规模化发展的电网影响分析及应对策        略》。版权所有，未经许可，禁止引用。    

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

24  

3 .3.2 消纳可再⽣生能源与反向售电：德国柏林

该项目主要考察帮助电动汽车解决可再⽣生能源发电上⽹网的间断性问题。目前，德国 17%的电⼒力源自各类可再⽣生能源58，在创造巨⼤大环境效益的同时也为电⽹网带来了不小的压⼒力。解决间断性的⼀一个途径是设置储能装置，将可再⽣生电⼒力先进⾏行吸纳，然后统⼀一向电⽹网进⾏行平稳供电。因此，这个位于柏林的试点项目重点研究电动汽车作为储能设备降低可再⽣生能源间断性，从⽽而使更多可再⽣生电能顺利并⽹网的能⼒力。针对将电动汽车转化为储能装置的目标，宝马公司此项目中的试验车辆在低负荷时段从电⽹网吸收风能，随后在负荷⾼高峰时段将储存的风电回馈到电⽹网上59。因其主要面向风能的特点，所以此技术又被称为风-车-电⽹网联合(wind-to-vehicle-to-grid, W2V2G)  60。

3 .3.3 调频响应：美国东部 PJM 区域输电组织

由于美国区域输电组织 PJM 服务区域所在各州之中很多都有强制性可再⽣生能源上⽹网比例（Renewable Energy Portfolio, RPS)的政策要求，可再⽣生电⼒力今后在该区域发展速度将会较快，对 PJM 电⽹网的运⾏行稳定性，尤其是交流电正常运⾏行频率造成不利影响。 因此，调频服务规模的相应扩充必然伴随着可再⽣生能源的并⽹网量增长，新兴调频市场在此推动下也将不断壮⼤大。在特拉华⼤大学（特拉华州属于 PJM 区域）2012 年的⼀一个 V2G 试验项目中，每台电动汽车除去 V2G 设备安装成本后的盈利平均都超过了 2000 美元61。eV2gSM 项目旨在评估在电动汽车与电⽹网双向交流技术条件下，电动汽车向PJM 的电⽹网提供调频服务以减轻可再⽣生电⼒力固有间断性的潜⼒力和其经济价值。项目实施中主要开展了两项⼯工作。为了使特拉华⼤大学功率相对较小的电动汽车能够参与调频服务市场，试点将调频服务提供商的最小功率要求从 500kW调低⾄至约 100kW62。另外，试点向费城及周边的车队所有者租赁宝马电动汽车，参与 PJM 的调频服务市场，以更加深⼊入地探索 V2G 和调频服务技术对汽车租赁、客运公司直⾄至个体 EV 驾驶者的经济价值63。

                                                                                                                         58  “Current  Situation  In  Germany.”  stoRE  Project.  http://www.store-­‐  project.eu/en_GB/current-­‐situation-­‐in-­‐the-­‐  target-­‐countries-­‐germany  59  E-­‐Mobility  News:  Two-­‐Way  Communication  Between  EV  and  Charging  Infrastructure.”  Vattenfall  项目页.  2012  年 7月 26日。  60文字主要来自美国自然资源保护协会 2015年 7月《北京市电动汽车规模化发展的电网影响分析及应对策        略》。版权所有，未经许可，禁止引用。  61  Fitzgerald,  Michael.  “Electric  Cars  Sell  Power  Back  To  The  Grid.”  2014年 9月 28日。            http://www.udel.edu/V2G/resources/Fitzgerald-­‐EV-­‐grid-­‐WSJ-­‐28-­‐Sep-­‐2012.pdf        62  Gies,  Erica.  “The  Cash-­‐Back  Car:  Monetizing  Electric  Vehicles.”  《福布斯》2011年 6月 23日。              http://onforb.es/1IbsaO7  63  援引自 Grid  on  the  Wheels网站。http://grid-­‐on-­‐wheels.com/      

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

25  

特拉华⼤大学项目参与车辆 64

3 .4 机遇与挑战

根据中国⼗十三五规划中在 2020 年前电动汽车达到 500 万辆的目标，电

动汽车参与需求响应、调频响应、售电和吸纳可再⽣生能源的潜⼒力和市场价值

都⼗十分可观。但是，由于中国不存在容量市场或调频响应服务市场，电动汽

车发挥这⽅方面潜⼒力的硬件条件尚不具备，通过需求响应和调频服务降低⽕火电

消费、提⾼高可再⽣生能源消费比例的能⼒力较低。此外，中国目前尚⽆无⼀一个竞争

电⼒力市场，电动汽车充电电价并非由市场决定。由于电价在白天负荷⾼高峰和

夜间低⾕谷时段相同，充电成本不⾜足以对驾驶者改变其充电⾏行为形成有效的经

济激励，⽽而缺乏⾏行为激励下的充电容易变成“⽆无序充电”。在电动汽车市场渗

透率达到较⾼高⽔水平后，中国的电动汽车充电特性对中国未来电⽹网压⼒力和环境

质量改善将构成严峻的挑战。

3.5 政府应对

为了更好地发挥电动汽车在维护电⽹网运⾏行稳定性，保证电⼒力资源充⾜足，

和⼤大规模吸纳可再⽣生能源并⼊入电⽹网等⽅方面的巨⼤大潜⼒力，我国电⼒力部门主管机

关的应对措施主要是建立电⼒力容量市场和调频响应市场，并根据国务院 2015

年《关于进⼀一步深化电⼒力体制改⾰革的若⼲干意见》的部署，向发电和售电两个

                                                                                                                         64  图片来源：fortnightly.com  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

26  

环节引⼊入市场竞争机制，使电⼒力还原其商品属性、使电⼒力的稀缺程度作为引

导电动汽车驾驶者有序充电的最为有⼒力的经济激励⼿手段。

第四节 分布式光伏与电⽹网和电动汽车的整合

4.1 涵义与发展意义

分布式光伏与电⽹网整合的涵义是指安装在电⼒力用户端的光伏电站向电⽹网

售电。 远期也将实现向电⽹网提供辅助服务。分布式光伏与电⽹网整合的意义

在于使电⼒力需求侧从纯电⼒力消费者转变为能源的提供者加消费者，减少中国

对以煤电为主的集中式电⼒力供应的依存，改善环境质量，延缓⽓气候变化，提

⾼高国家能源安全。

分布式光伏发电的运⾏行原理65

分布式光伏与电动汽车整合的涵义是后者从前者获取充电所需电⼒力，因

此可以减少对电⽹网所提供电⼒力的消费。其意义在于降低第三节所述电动汽车

                                                                                                                         65图片来源：衢州网上科工会  

 

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

27  

日益增长的充电需求对电⽹网的冲击，和减轻⽕火⼒力发电造成的空⽓气污染物、温

室⽓气体排放的加剧。

北京雾霾66

4 .2 分布式光伏与电⽹网整合的国内外发展

在国内现有技术与政策条件下，分布式光伏发电与电⽹网的沟通主要体现

在向电⽹网售电。⽽而利用分布式光伏提供辅助服务67则要等到分布式光伏发电

与储能技术⼴广泛整合，且获得各级政府政策支持以后才能更好地实现。

下⽂文将主要讨论美国、德国及我国分布式光伏接⼊入电⽹网的发展现状和激

励政策，及储能与分布式光伏整合的前景。

由于联邦及各州在安装和发电⽅方面的利好政策，美国分布式光伏经过多

年发展，势头依然迅猛。2015 年第⼀一季度，美国户用分布式光伏装机容量⾼高

达 400 兆瓦，同比增长 76%，环比增长 11%，其中加州占到了总增长的

53%68。

美国鼓励分布式光伏发电上⽹网的主要⼿手段为电⼒力净计量(net metering)，

即用户安装⼀一块可以同时计量电⽹网供电消费量和分布式光伏设备每月向电⽹网

                                                                                                                         66即为了维护电网正常的运行频率而由电网发出请求、由联网机组在几秒到一小时内快速向电网输出功率，避        免电网频率因负荷波动等因素失衡。包括调频响应（响应时间最长三十秒）、调节服务（三十秒到五分            钟）、  旋转备用（十五分钟到一小时）。    68  http://www.seia.org/research-­‐resources/solar-­‐market-­‐insight-­‐report-­‐2015-­‐q1  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

28  

供电量的电表，从⽽而计算出每个月的能源消耗净值，实际上相当于电⽹网公司

以电⽹网电价⽔水平收购分布式光伏电⼒力。截⾄至 2014 年 4 月，美国的 55 个州与

属地中共有 51 个允许净计量 。值得注意的是,很多允许净计量的州却禁⽌止分

布式光伏与电⽹网的连接，向电⽹网售电（见下图，标白的州不允许与电⽹网互

联）。考虑到电⽹网公司对售电业绩下降的担忧，同时由于分布式光伏⽣生产的

电⼒力又要通过电⽹网投资的基础设施并⼊入电⽹网，在允许净计量的各州中已有⼀一

些（如加州和马萨诸塞州）通过法律，要求分布式光伏用户每月即便在用电

净计量小于零（自有光伏发电量⼤大于从电⽹网购买的电量）、或之前月份的净

计量总收⼊入抵消掉当月电费尚有余额时，也要向电⼒力公司支付⼀一个最低费用69。

美国各州净计量与光伏并⽹网许可分布图70

4.2.2 德国

截⾄至 2014 年，德国连续第九年成为全世界光伏发电装机容量最⼤大的国家。

2014 年年底累计装机容量达到 3820 万千瓦，成为德国全国装机总容量的最

⼤大来源，占到 21.5%。2014 年 6 月，德国光伏机组瞬时功率输出更达到超过

全⽹网负荷的 50%的⾼高比例。 在光伏发电中，分布式光伏又占 90%左右 71，

                                                                                                                         69  http://www.greentechmedia.com/articles/read/why-­‐the-­‐massachusetts-­‐net-­‐metering-­‐compromise-­‐could-­‐          be-­‐a-­‐model-­‐for-­‐other-­‐st  70  disreusa.org  71  http://paper.people.com.cn/zgnyb/html/2015-­‐02/09/content_1533007.htm  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

29  

平均容量 20kW72。与德国庞⼤大的光伏规模形成反差的是，德国的光照条件并

不理想，全年可利用小时数仅在 800 小时左右。德国分布式光伏快速扩张的

动⼒力主要来自丰厚的分布式光伏上⽹网电价补贴(feed-in tariff)。2013 年 5 月，

分布式 10kW 机组每千瓦时补贴 17.02 欧分73，⽽而德国零售电价在 2013 年才

29.19 欧分74。但如此丰厚的补贴也促成了德国批发和零售电价的⾼高昂和持续

快速上涨。2014 年，德国居民用电电价里⼤大约有 7 欧分在补贴可再⽣生能源，

这个⽔水平甚⾄至与东欧⼀一些国家的居民电价相仿75。

4.2.3 中国

河北分布式光伏发电76

由于欧美 2011-2012 年对中国光伏产品的反倾销、反补贴和国内日益严

重的空⽓气污染问题，中国分布式光伏从 2012 年起进⼊入了⾼高速发展的时期。

                                                                                                                         72  http://finance.huanqiu.com/world/2013-­‐01/3580326.html  73  https://en.wikipedia.org/wiki/Feed-­‐in_tariffs_in_Germany  74  http://paper.people.com.cn/zgnyb/html/2014-­‐08/18/content_1467251.htm  75http://ec.europa.eu/eurostat/tgm/refreshTableAction.do?tab=table&plugin=1&pcode=ten00117&langua          ge=en  76  图片来源：光伏亿家网  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

30  

从 2012 年北京安装国内首个分布式光伏电站开始77，截⾄至 2014 年第三季度，

中国分布式发电装机容量累计已达 310 万千瓦，占中国光伏总装机容量的

16%78。为加快分布式光伏的发展，国家发改委于 2013、2014 两年连续发布

光伏上⽹网标杆电价，其中 2014 年的按地域区分的三档价格标准为 0.90 元/度、

0.95 元/度、1.0 元/度，补贴额⼤大约与各地电⽹网电价相等79。

4 .3 分布式光伏与电动汽车的整合

4 .3.1 国内发展现状

分布式光伏与电动汽车的整合可促进太阳能的就地消纳，并减少光伏

发电的间歇性对电⽹网的影响。目前，国内已有多个分布式光伏充电站示范⼯工

程，如下所述。

                                                                                                                         77  Zhang,  Y.,  Li,  Z.,  &  Zhang,  M.  (2013,  January  25).  北京首个个人光伏发电站正式并网.  Retrieved    

   January  23,2015,from  http://news.xinhuanet.com/fortune/2013-­‐01/25/c_124281653.htm    

78  The  Central  People's  Government  of  the  People's  Republic  of  China.  (2014,  November  20).  2014      年前三季度全国光伏发电量比去年全年翻番.  Retrieved  fromhttp://www.gov.cn/xinwen/2014-­‐        11/20/content_2781423.htm  79  National  Development  and  Reform  Council.  (2014,  September  2).  全国光伏发电上网电价表.        Retrieved  January  23,  2015,  from        http://www.sdpc.gov.cn/zwfwzx/zfdj/jggg/dian/201308W020130830584301805574.pdf  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

31  

美国加州⼀一处光伏充电站80

上海于 2014 年 11 月在松江建成了首座民资太阳能充电站（下图），可

兼容国标、美标、欧标三⼤大车系。为了增强用户体验，赛特康还与银联合作，

将银联闪付功能集成于每⼀一台充电桩上，可以通过银⾏行卡付费充电，同时还

能选择⼿手机支付、会员支付等。此外，充电站的互联功能，可实现远端监控

和维护，用户也可通过⼿手机应用程序完成预约充电等功能 。该充电站的⼀一

⼤大特点是它与电⽹网并⽹网运⾏行，如果太阳能光伏电不⾜足，系统就会自动切换到

电⽹网供电 。

上海松江光伏充电站 81

北京于 2012 年 1 月在⾼高安屯电动汽车充换电站主屋顶安装光伏组件，

实现日均发电 1200 千瓦时，主要服务北京市公交、环卫车 。2015 年 1 月，

北京首个太阳能光伏公共充电站在北京 CBD 华茂中⼼心停车场投⼊入运营（下

图），新能源车最快半小时内完成充电。收费标准初步定在 1.37 元/千瓦时，

其中含有 0.57 元的基础电费。其提供快充和慢充两种充电服务，慢充最长时

间为两个半小时，快充仅需 20 分钟。该充电站不仅可为全球市场上⼏几乎所

                                                                                                                         80  凤凰科技  81太阳能电动汽车网  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

32  

有类型的电动车充电。与上海松江充电站相同，用户可通过⼿手机应用程序

（下图）实现预约充电付款。用户也可在充电桩显示屏上刷银联闪付卡。

北京华贸光伏充电站82

充电服务⼿手机程序界面83

                                                                                                                         82太阳能电动汽车网  83  http://www.ueee.cn/programme  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

33  

4 .4 国内分布式光伏与电⽹网、电动汽车整合的挑战

由于光伏发电受太阳光照强度、云层厚度等自然条件影响⼤大，光伏电

⼒力输出的稳定性比较低，间歇性⼤大。因此，分布式光伏充电站实现独立于电

⽹网的难度⼤大，进⽽而充电负荷的电⽹网的冲击不能够很好地减轻；由于储能缺失，

分布式光伏机组向电⽹网提供辅助服务的可靠性也不⾼高。⽽而改善电⼒力输出间歇

性的主要途径就是将分布式光伏与储能设备（如⼤大型蓄电池）进⾏行连接，先

由光伏发电将电⼒力存储，然后由储能设备以稳定的电压和电流输出电⼒力，这

样才能提供可靠稳定的辅助服务。目前我国户用储能设备尚处于试点研究阶

段，进⼊入⼤大规模应用的阶段还有待时日。⽽而即使储能设备技术成熟，也需要

通过⼤大批量⽣生产以降低进⼊入市场初期⾼高昂的⽣生产成本和产品价格；电⼒力主管

部门还需要批准才能使储能设备进⼊入辅助服务市场。所有这些⼯工作绝非⼀一蹴

⽽而就。

除了储能设备需要继续开发以外，为了使⾼高间歇性的可再⽣生能源⼤大规

模并⽹网不⾄至影响电⽹网运⾏行稳定性，中国也可考虑发展电⽹网辅助服务，以便来

自其他电源（如电动汽车等）在可再⽣生电⼒力进⼊入电⽹网时可以参与辅助服务

（如第三节中介绍的美国 PJM-特拉华⼤大学 eV2gSM 试点），以维持电⽹网频

率、电压等关键运⾏行指标的稳定，防⽌止电⽹网过载造成的⼤大规模停电。

4.5 政府应对

⽆无论是出于向电⽹网提供稳定电⼒力的现实必要，还是出于分布式光伏参

与国家需求响应和辅助服务的远期图景，储能已日益成为我国光伏产业发展

与分布式的瓶颈。对此，政府应当通过专项资⾦金等形式鼓励储能设备的研发，

并在未来分阶段、有计划地通过减税、税收抵免、加速折旧、鼓励私⼈人资本

注⼊入等⽅方式使企业度过创业初期的“死亡之⾕谷”，培养出⼀一批具有强⼤大研发实

⼒力的优秀光伏储能企业。从需⽅方角度看，可向购买储能设备的分布式光伏用

户进⾏行价格补贴；或对光伏购买者实施配套储能设施的强制性规定，维持对

储能产品的市场需求，进⽽而鼓励市场竞争，以竞争促质量，实现产业发展的

良性循环。

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

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第五节 总结

能源互联⽹网实现各地电⽹网在更⼤大的地理区域内联通，同时将能源消费者

转变为能源提供者，从⽽而提⾼高需求侧资源利用效率（电动汽车、需求响应、

分布式光伏，以及三者融合），代替对建立额外发电能⼒力和相关能源消耗的

需要。⽽而这将改变从第⼆二次⼯工业⾰革命以来的思维定势，即经济的发展必然伴

随着能源消耗的增长。中国的环境与能源发展现状表明，这条路径会越⾛走越

窄，问题会愈发严重，传统扩张性发展模式已经过时。能源互联⽹网通过重塑

能源供给与消费的传统结构，将引领中国经济社会⾛走出日益严峻的环境污染

和⽓气候变化困局。

 

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

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第六节 词汇注释

需求响应：是指在电⽹网用电负荷因⾼高温或低温达到⾼高峰时，电⼒力消费者为

了避免⾼高峰时段⾼高电价，或受到节能项目经济⼿手段激励，⽽而承诺主动降低用

电负荷的⾏行为。

负荷集成商：对用电⼯工商业企业和居民用户可削减负荷进⾏行集中的能 源

服务公司。

容量市场：⼀一些电⼒力市场为保证电⼒力供应充⾜足度⽽而设立的交易机制。该市

场的参与者以两种模式保证电⼒力充⾜足：1)在市场中卖装机容量(kW), 即保证在

未来规定长度的时间段内，售⽅方将按规定的时长以该容量为电⽹网发电；或 2)

在市场中卖负荷降低量(kW)，也就是保证在未来规定长度的时间段内，卖⽅方

保证按所卖的负荷降低量持续规定的时长，也就是间接地卖了电⼒力，与第⼀一

种⽅方式同样具有经济价值。需求响应参与容量市场即属于此种模式。

调频响应：是维护电⽹网正常的运⾏行频率⽽而由电⽹网发出调度指令、由联⽹网机

组及储能设备在⼏几⼗十秒内快速向电⽹网输出功率的⼀一项电⼒力服务，可以避免电

⽹网频率因负荷波动等因素失衡，进⽽而避免弃风弃电。电动汽车作为储能设备

提供调频响应，减轻可再⽣生电⼒力的间歇性，具备⾼高度的经济价值。

辅助服务：用电、储能设备维护电⽹网运⾏行稳定，向电⽹网以不同的响应速度

上输⼊入功率，包括调频响应（响应时间最长 30s）、调节服务（30s-5min）和

旋转备用（15min-1h)。