分布式发电运维模式分析

彭建宇，李春来，刘皓明，薛金花，叶季蕾，杨　波（.河海大学能源与电气学院，南京　0098；.国网青海省电力公司电力科学研究院，西宁市，80008；.中国电力科学研究院，南京　000）



分布式发电运维模式分析

彭建宇1，李春来2，刘皓明1，薛金花3，叶季蕾3，杨波3
（1.河海大学能源与电气学院，南京210098；2.国网青海省电力公司电力科学研究院，西宁市，810008；3.中国电力科学研究院，南京210003）

摘要：在节能减排、绿色能源的巨大挑战下，发展灵活高效、经济环保的分布式发电已成为发展低碳电力、改善能源供应结构的重要手段。随着分布式发电的迅速发展，完善其运维管理机制，对提高分布式发电系统的能效尤为重要。针对分布式发电的运行维护，文章分析了运维过程中存在的风险及相关运维主体的权责，提出了业主运维、委外运维和合作运维3种分布式发电运维模式，详细比较分析了3种运维模式的特点以及各运维模式下主体权责，并结合中国分布式发电的发展现状，对不同的分布式发电投资主体的运维决策提出建议。研究成果有助于解决分布式发电的运维管理问题，提高管理效率，为分布式发电的进一步发展提供技术支撑。

关键词：分布式发电；运维风险；运维模式；建议

分布式发电（Distributed Generation，DG）作为一种灵活、高效、经济、环保的发电方式正在世界范围内受到越来越多的关注［1］。据Navigant Research研究机构报道，2014年，全球DG装机容量达到87 300 MW，预计到2023年，将实现翻番，达到165 000 MW以上。我国也高度重视发展DG，近两年国务院［2］、国家发改委［3—4］、国家能源局［5］和国家电网公司［6—7］等先后出台了一系列扶持政策和措施，有力地推动了中国分布式发电的发展。

当前，国内外对DG的关注主要集中在经济分析以及并网技术等方面。文献［8］—文献［10］分析了DG在降低线损、节能环保、延缓输配电建设、减少购电支出、提高供电可靠性、改善气候等方面的效益，并建立效益的量化模型，表明了合理规划DG的接入及运行方式能给系统带来显著的经济效益。文献［11］综合考虑分布式光伏发电的运营模式、并网方案、补贴政策以及产权分界点等因素，建立了不同运营模式下光伏发电并网的全寿命周期成本/效益模型。文献［12］—文献［13］结合微网和DG的特点，讨论了其设计、运行、优化、控制等问题，提出DG发展所需的驱动力和面临的发展机遇。文献［14］建立了电动汽车和DG协调控制的多目标优化模型，动态调节汽车充放电功率，较好地匹配了负荷和DG的功率波动，降低了DG间歇性对电网的影响。

目前，在我国，DG投资风险较大，运行维护技术复杂，相关补偿机制不完善，且尚未形成系统的确保DG系统安全、稳定、高效运行、提高能源利用效率的运行维护管理模式，在一定程度上限制了DG的进一步发展。本文分析了DG系统运行维护阶段的一系列风险，讨论了各运维主体的权责，结合中国DG的发展现状，定义了三种DG的运维模式，分析比较了各模式的特点，并给出适合我国当前DG系统发展水平的运维模式决策建议。

1 DG风险分析

由于DG涉及主体较多，受多种不确定因素影响，外部政策仍待完善，因而在DG的市场化进程中必然面临技术、政策、自然环境、运行维护等多方面的风险［15］。

1.1技术风险

技术风险是指随着DG技术的深入研究、新技术水平的不断发展和居民用电方式的转变而产生的一种风险，会影响和威胁居民正常用电和电网的安全稳定运行，主要包括：DG选址、技术方案设计、关键设备选型、建设技术、运行技术等。其中，DG选址不当，可能因发电所在地距离并网点太远、发电所在地遭遇恶劣天气而造成运维困难，以致投资者遭受巨大经济损失；技术方案设计将影响DG运行的稳定性、可靠性和经济效性；关键设备选型是保障DG正常运行、持续盈利的关键技术，选用缺乏质量保障的关键设备，会造成后期质量事故，从而增加运维成本。

1.2政策风险

政策风险是指DG项目运行过程中所受到的国家各项能源政策以及财税等优惠措施不稳定所导致的风险，主要包括：政策的稳定性风险和政策的时效性风险［10］。政策的稳定性风险是指政府的鼓励政策在DG的发展、运行过程中不断修正或更改的不确定性；政策的时效性风险是指中国实施的一系列投资补贴和电价补贴政策都规定了时限，不同建设期的DG系统所享受的补贴金额各有差异。DG投资者需根据政策的变化决策，准确把握政策机遇，减少或避免政策变动风险。

1.3自然环境风险

自然环境风险是指外部自然环境的变化所产生的威胁到DG稳定运行的风险。DG一般建设在用电负荷或分散型资源附近，当地自然环境的变化，尤其是各类自然灾害的发生，必将影响DG的正常运行。如：分布式光伏发电面临的自然环境风险包括日照时间、海拔气压以及空气地面温湿度等指数的突然变化，暴雨、洪涝、台风、干旱等极端自然天气环境的发生。

1.4运行维护风险

运行维护风险是指在DG系统运行维护过程中可能存在的风险，主要包括：各利益主体能否有效配合、合理行使权责、运维模式的改变、后续资金不足、运维主体间的权益纠纷、利益是否合理分配等。DG投资者需及时识别运维风险因子，调整运维模式，加强与其他利益主体的协作，降低发生损失的可能性，同时制定完善的项目后评估方案，适时开展后评估工作，并及时反馈评估结果，以提升整理的经济效益。

2 DG运维主体

DG系统从其规划设计、建设、设备购买安装、系统运行维护、改造、更新、直至报废的全寿命周期过程中，会涉及到多个主体。其中，运行维护阶段主要是在DG投资建设完成之后的运行以及对整个供电网络、系统、数据库等软件和硬件进行的日常维护、集中维护和应急维护，并对供电系统运行过程中所产生的问题进行答疑，及时报告、排除、处理运行故障和事故，确保安全、可靠地供电。在这一阶段涉及到的主体主要包括：政府部门、电网公司、设备供应商、DG投资主体、专业运维公司、用户等，各主体在运维阶段承担着各自的责任，并相互穿插联系。

（1）政府部门监督运维中的计量、计价等工作符合国家相关法律要求，确保DG的维护符合国家相关行业标准，同时符合环保、消防、工程领域相关法律法规。

（2）电网公司对DG进行并网工作，统计DG上网电量以及自发自用电量；负责转付电价补贴资金，并按照当地燃煤机组标杆上网电价收购DG的上网电量。

（3）DG设备供应商需根据销售合同与投资商明确设备的运维责任；负责DG的操作培训工作和相关技术服务；负责质保期内的设备维护。

（4）DG投资主体可自行进行DG的运维管理工作，也可委托给专业运维公司管理；核查计量得到的节能数据和效果，获得补贴效益。其中，所发电量可自发自用，也可卖给用户使用。

（5）专业运维公司负责运维管理、咨询和设备维护等工作。在设备质保期内，专业运维公司联系设备供应商进行维护；超出质保期的设备，公司自行维护或者付费给设备供应商维护。

（6）用户在运维过程中需按照DG系统操作规程使用设备，享用DG电量，针对运行问题和设备维护问题既可自行解决又可向相关服务主体进行咨询，配合其他运维主体对DG进行运维工作，并支付相应用电费用给业主。

3 DG运维模式

基于对DG运维风险以及运维过程中相关市场主体的分析，综合考虑人员、技术、安全、财务等多方面因素，同时结合当前我国DG的运行情况，提出业主运维、委外运维和合作运维等3种运维模式。

3.1业主运维模式

业主运维模式，即DG投资主体自行负责组织培训专业运维人员，独自承担DG经营区的全部运行维护管理工作。在本文中，DG的投资主体为DG系统的所有者，称为DG系统的业主。

在该模式下，业主负责所有运维工作，需要建立自己的运维队伍，成立相应的生产维护管理机构并配置专业人员和设备，负责日常设备运行和维护、以及设施集中维护和应急维护等工作，需要自行负责管理并联系其他相关服务主体解决一系列运维问题，同时需要承担所有运维风险。业主运维模式下各运维主体的权责关系如图1所示。

图1业主运维模式下各运维主体权责关系

业主运维模式具有许多优点，例如：业主自行组织运维工作，可以积累一定的运维专业技术经验，便于生产指标深度总结，技术监督上能及时跟踪并有序进行，能总结出适合本DG的工作方法和管理体系；内部组织进行DG的运维工作，减少了审批环节以及其他人员交接环节，可以提高管理效率；业主作为运维方，可以第一时间掌握生产管理方面的资料，对紧急事件的处理响应快，可以为决策提供详实准确的信息；业主承担所有责任和风险，运维责任人明确，不易出现责任纠纷；业主既获得用电收益，又获得政府的建设补贴或电价补贴，并且运维成本相对降低，因此其投资效益较好。

另一方面，业主运维模式也具有一些缺点：如业主自己组织人员进行运维，不仅需要购买运维设备，前期费用较多，还需配置相应资质的相关专业技术维护人员，因此要求业主方具有雄厚的人力资源、设备、材料、技术等；为满足日常运行维护工作需要，除运行班组、检修班组外还需配备办公室、库管、后勤等各岗位人员，增加人工成本；业主还需要独立承担运维带来的所有风险。

3.2委外运维模式

委外运维模式即DG投资主体投资建设DG系统后，将DG经营区的全部运行维护管理工作完全委托给能源服务公司、电网公司等专业运维公司管理负责，业主支付相应的委外费用，享受系统全部的效益。

在该模式下，专业运维公司负责全部的运维工作，负责管理并与相关运维主体联系解决运维工作，需要承担所有运维风险，从业主处获得委外费用以获利；业主无需承担任何运维风险，只需支付委外运维费用即可，享受全部的系统效益。委外运维模式下各运维主体的权责关系如图2所示。

图2委外运维模式下各运维主体权责关系

委外运维模式具有许多优点，例如：DG的所有权和运维权分离，DG的开发和运行管理更加专业化；业主将运行维护管理工作委托给专业运维公司，实现了专业的人才管理，优化人力资源配置，通过专业的管理平台实现人员和备件的快速流动，最大限度地降低人力资源管理成本和备件管理成本，减少了业主在运维设备和人力资源方面的投入，弥补运维经验的不足；由专业的运维公司负责运维管理，可根据不同区域的维护周期特点，制定与具体运维要求相适应的运维工作安排计划，以避免因维护工作不平衡而导致的检修质量下降；运维风险转移给专业运维公司，业主无需承担运维风险；专业运维公司承担所有运维责任和风险，运维责任人明确，不易出现责任纠纷。

另一方面，委外运维模式也具有一些缺点：业主需要支付较高的运维费用给运维公司，直接影响到业主的最终收益；运维工作全权交给了专业运维公司，而专业运维公司只会定期向业主反映信息，业主无法及时掌握生产管理信息；运维工作由专业运维公司负责管理，增加了审批环节以及其他人员交接环节，一定程度上影响了管理的实时性，降低了管理效率。

3.3合作运维模式

合作运维模式，即DG投资主体投资建设DG系统后，与专业运维公司签订合作合同，运维公司承诺提供专业运维服务，负责DG投资者能力之外的运维工作或DG经营区的全部运维工作，业主分享部分系统效益作为专业运维公司的利益，效益分享指标由双方协商确定。

在该模式下，业主与专业的运维公司在风险分担、效益分红、日常运行、设备维修等方面都通过签订合同进行责任和权利的划分。专业运维公司按照合同要求，以增加发电量、降低发电成本、提高设备使用率和经济效益为主要目标，向业主提供专业的运行维护服务。业主作为资产的经营管理者，和专业运维公司合作，以获得最大的经济效益为目标，保证设备的稳定运行。业主和专业运维公司在整个运维过程中协调合作，通过对资金和公共关系的控制做好经营管理，使运维费用达到最低，共同效益达到最高。合作运维模式下各运维主体的权责关系如图3所示。

图3合作运维模式下各运维主体权责关系

合作运维模式具有许多优点，例如：业主与专业运维公司合作负责运维工作，运维公司从整体效益中分红，业主无需支付运维费用，可使双方利益最大化；业主在运维设备和人力资源方面的投入减少，得以聚焦于核心业务和核心竞争力的提升，并且弥补了运维经验的不足；降低了人力资源管理成本，专业运维公司同样可根据不同区域的维护周期特点，制定与具体运维要求相适应的运维工作安排计划，提高运维效率；专业运维公司和业主共同承担运维风险，承担份额由运维合同明确规定，因此运维责任人明确，不易出现责任纠纷。

另一方面，合作运维模式也具有一些缺点：业主和专业运维公司共同负责管理运维工作，增加了审批环节以及其他人员交接环节，降低了管理效率以及管理的实时性；业主和专业运维公司分享发电效益，且其分享是不确定的，对业主来说存在效益分享的风险。

3.4各模式综合比较分析

上述业主运维模式、委外运维模式、合作运维模式主要是从DG运维责任人的角度定义的。表1 对3种运维模式的责任和利益进行了对比分析。

业主运维模式与委外运维模式是相对简单的DG运维模式，其运维工作和运维风险承担都是单一的业主或者专业运维公司，因此其运维责任人明确，不易出现责任纠纷；相比业主运维模式，委外运维模式和合作运维模式下业主承担风险相对较低；相比业主运维模式和合作运维模式，委外运维模式下业主经济性较差。综上所述，3种运维模式各有优缺点，应根据实际情况具体分析优化选择。

表1运维模式对比分析

4对我国DG运维模式选取的建议

结合中国当前DG的发展现状，不同投资商选择投资DG时需根据实际情况选取合适的运维模式。建议从以下5个方面综合考虑。

（1）投资能力强，在人力资源、设备、材料、技术能力等方面具有雄厚力量，不怕承担运维风险，对经济效益比较看重的投资者适合选择业主运维模式，如：节能服务公司、电网公司、专业DG投资商等。

（2）虽有投资能力，但缺乏设备、人力等支持或运维经验不足，运行风险规避型的，为图用电方便，不太看重经济效益的投资者可考虑选择委外运维模式，如：用户或非专业运维商等。

（3）具备投资能力，但缺乏设备、人力资源、或运维经验不足，运行风险规避型的，同时对经济效益又比较看重的投资者可考虑选择合作运维模式，如：工商业用户、专业的DG投资商等。

（4）目前中国DG还处于技术不完全成熟、依赖国家扶持、无市场化和效益化阶段，较多依赖于电网公司投资建设DG并进行系统运维。大部分DG投资商或用户都还无力独自进行DG运维，能够提供专业运维服务的公司尚且不多，因此对于一般DG投资商投资的DG系统，最合适的运维模式是合作运维模式或者委托给电网公司的委外运维模式。而对于电网公司投资的DG系统，为了使利益最大化，最合适的运维模式是业主运维模式。

（5）随着未来DG技术不断发展、运维管理机制日趋成熟、运维成本不断降低，对于DG投资商来说，理想的运维模式将从合作运维模式过渡到业主运维模式和委外运维模式。

5结束语

本文首先分析了DG运行维护过程中存在的各种不确定因素引起的风险和涉及到的相关主体及其权责，然后定义了3种DG的运维模式，并详细讨论了3种模式的特点及相关主体权责分配，最后结合中国目前DG的发展现状和趋势，就不同的DG投资主体的运维决策给出了建议。

本文的研究成果可为我国DG进一步建设发展提供有效支撑。选择合适的运维模式可有效地提高DG投资主体的管理效率并降低运维风险。

参考文献：

［1］韩晓平.支持分布式能源，建设美丽中国［J］.电力需求侧管理，2013（2）：1-3.

［2］国家发展和改革委员会.分布式发电管理暂行办法［L］. 2013-07-18.

［3］国家电网公司.关于分布式电源并网服务管理规则的通知［L］. 2014-01-28.

［4］国家电网公司.分布式电源并网相关意见和规范（修订版）［L］. 2013-11-29.

［5］国家发展和改革委员会.关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知［L］. 2013-08-26.

［6］国家能源局.分布式光伏发电项目管理暂行办法［L］. 2013-11-18.

［7］电缆网. 2014全球分布式发电装机达87300兆瓦［N/OL］. （2014-12-08）［2016-01-10］. http：∥news. cable abc. com/ge/2014120812326.html.

［8］曾鸣，田廓，李娜，等.分布式发电经济效益分析及其评估模型［J］.电网技术，2010，34（8）：129-133.

［9］李德泉，徐建政，杨硕.分布式发电效益分析及其量化模型［J］.电力系统保护与控制，2012，40（14）：147-151.

［10］吴文建，任玉珑，余集辉.电网企业参与分布式电力交易经济效益评估［J］.电力系统保护与控制，2012，40 （22）：94-100.

［11］苏剑，周莉梅，李蕊.分布式光伏发电并网的成本效益分析［J］.中国电机工程学报，2013，33（34）：50-56.

［12］汪少勇.基于分布式电源的微网的设计与运行［J］.电力自动化设备，2011，31（4）：120-123.

［13］Lopes J A P，Hatziargyriou n，Mutale J，et al. Integrating Distributed Generation into Electric Power System：a Review of Drivers Challenges and Opportunities［J］. Electric Power Systems Research，2007，77（9）：1 189-1 203.

［14］李慧玲，白晓民，谭闻，等.电动汽车与分布式发电入网的协调控制研究［J］.电网技术，2013，37（8）：2108-2115.

［15］刘宏志，刘璐，曾鸣.分布式发电商业投资风险分析及保障机制研究［J］.电力建设，2014（7）：46-50.

（本栏责任编辑管永丽）

◆能效与负荷管理◆

Analysis on operation and maintenance modes for distributed generation

PENG Jian⁃yu1，LI Chun⁃lai2，LIU Hao⁃ming1，XUE Jin⁃hua3，YE Ji⁃lei3，YANG Bo3
（1. College of Energy and Electrical Engineering，Hohai University，Nanjing 210098，China；2. Electric Power Research Institute of State Grid Qinghai Electric Power Company，Xining 810008，China；3. China Electric Power Research Institute，Nanjing 210003，China）

Abstract：Under the great challenge of energy conservation and emission reduction，the flexible，efficient，economic and environ⁃mental distributed generation（DG）has become the important means of developing low⁃carbon electricity and improving the energy supply structure. With the rapid development of DG，it is more and more im⁃portant to perfect the operation and maintenance（O&M）mechanism of DG to improve the energy efficiency of the whole system. In view of the O&M of DG，the risks existed in the O&M process and the rights and responsibilities of relevant operational entities are ana⁃lyzed in the paper. And three O&M modes of DG are proposed，which are the owner independent O&M mode，the outsourcing and the cooperative O&M mode. The characteristics and responsibilities of operational entities of each O&M mode are comparatively ana⁃lyzed. Based on the present development situation of DG in China，suggestions on selecting suitable O&M mode for different investors are presented. The research results are helpful to not only solve the O&M problems of DG，and to improve the management efficiency，but also provide technical supporting for further devdlopment.

Key words：distributed generation；O&M risks；O&M modes；suggestions

中图分类号：TM910.7

文献标志码：B

文章编号：1009-1831（2016）02-0021-05

DOI：10.3969/j.issn.1009-1831.2016.02.005

收稿日期：2016-01-23；修回日期2016-02-29

基金项目：国家自然科学基金项目（51207044）；青海省光伏发电并网技术重点实验室（2014-Z-Y34A）

作者简介：彭建宇（1990），男，江苏溧阳人，硕士研究生，研究方向为分布式发电建模与优化运行。