日本至今仍然认为，应该在已有电网的基础上，构筑分布式能源系统。但对于其业务模式和运营主体，目前尚无明确概念。而通过E-Energy可以获得相关提示。因此，笔者此次着重对之加以分析。

远方的设施作为1个主体参与市场交易

在德国北部沿海城市库克斯港开展的eTelligence工程以550户家庭为对象，进行着用电量的“可视化”及通过设定电价促进调节、削减需求的“动态定价”尝试。但与之相比，还有一个课题更加需要验证，那就是构筑在地区内调节发电和电力需求的系统。实现高效调节需要运用价格机制。而交易的担保，则是活用德国的能源期货交易所。

在《让风力发电与冷藏仓库结合成为“虚拟电厂”》一文中，笔者介绍了由整合了风力等可再生能源供电和冷藏仓库电力需求的虚拟电厂（VPP），和作为地区电源的热电联产系统构成的eTelligence工程的验证结果（资料1）。

虚拟电厂通过信息通信技术（ICT）将相隔较远的设施连接起来成为一个主体，在调节可再生能源发电变化的同时，还参与市场交易。无论是虚拟电厂，还是热电联产系统，目的都是通过在地区电力市场上进行交易，以优化发电和电力消费。这次，笔者将把焦点对准该地区电力市场（E-Energy市场）。这是E-Energy的关键，也是分布式系统成立的核心。

做市商的存在是关键

E-Energy市场是以虚拟电厂及热电联产系统等地区分布式能源资源（DER：Distributed Energy Resources）为构成主体的本地电力市场。利用当地配电公司的配电网，根据利用信息通信技术收集的信息，形成虚拟市场。分布式能源资源与地区市场通过分布式能源资源所设的网关（不同通信系统之间的枢纽）交换信息。

电力价格参考作为德国电力期货交易所的欧洲能源交易所（EEX：European Energy Exchange）的现货价格指数，根据欧洲能源交易所的动向和地区实际供需动向决定。

市场操作者是领导eTelligence工程的EWE公司。该公司是主要活跃在德国东北地区的配电企业及能源服务供应商（向供应和节能等能源需求提供综合服务的企业）。并且还承担着做市商（为激活市场交易而缩小买卖差值，报出买卖双方价格的交易商）的作用。

EWE在观察地区和欧洲能源交易所的供需动向的同时提出交易价格。虚拟电厂与各热电联产系统则根据EWE提出的价格，向EWE下买卖订单。 为使交易成立，EWE本身也参加交易。由于验证市场小，交易不成立的情况也时有发生。eTelligence工程也在进行参与者更多的模拟。结果显示，效 果更胜一筹。

拥有冷藏仓库这一可控需求手段的虚拟电厂在前一天，根据预测的发电量和欧洲能源交易所的现货价格指数推测需求，考虑因当天天气情况等可能发 生变化的欧洲能源交易所的价格动向，调整实际需求。热电联产系统也是根据欧洲能源交易所的现货价格和地区内的热需求等制定发电计划，但会参考做市商提出的 价格，调整发电量。

通过本地市场交易削减1成成本

接下来看看为期1年的现场测试的结果。做市商EWE向欧洲能源交易所购买的电量为88兆瓦时，销售的电量为2067兆瓦时，供远大于求。其遵循的方针估计是以可再生能源为主，最大限度利用分布式能源。

另一方面，EWE在地区市场上向温泉设施（SPA）的热电联产系统购买了1462兆瓦时，向办公楼的热电联产系统购买了12兆瓦时。向虚拟电厂购买的电量 为593兆瓦时，销售的电量为88兆瓦时。从各种分布式能源资源的交易量来看，温泉设施热电联产系统以1462兆瓦时占据约7成，虚拟电厂以618兆瓦时 占据约2成，办公楼热电联产系统仅为12兆瓦时，占0.6％。

如上所述，作为发电方的热电联产系统是全量销售，而作为生产消费者的虚拟电厂则是按照电量过剩或短缺而进行买卖。从热电联产系统来看，与根 据热需求运行的基本情况相比，在根据电力交易价格运行的情况下工作时间更长。虚拟电厂的电量会随风力和太阳能所发电量的变化，出现过剩或是短缺。这可以认 为是风力发电量超出预期，灵活调整冷热需求的结果。为了确保电力稳定供应，最初设想的风量和需求的灵活性可能比较保守。

在《让风力发电与冷藏仓库结合成为“虚拟电厂”》一文中已经提到，通过利用与市场价格联动的操作，虚拟电厂可以减少8～10％的成本，热电联产系统也较以热利用为主导的运行方式利润有所增加。

维持可靠性的智能电网

在开展电力的地产地消时，面临的课题是，如何减轻作为基础设施的配电设备的负担，如何维持供电网的可靠性。这就需要频率和电压控制在一定的 范围之中。如果供需一致，频率可以保持不变，但需求一旦发生变化，就要借助稳压电源，使频率保持一致。随着会有变动的可再生能源电源的增加，供需还有可能 出现背离。eTelligence工程通过把可再生能源绑定在虚拟电厂中，利用冷藏仓库的热需求，在很大程度上吸收了供需变化。经验证，此举具有减少稳压 电源设置量的效果（资料3）。

利用电力电子技术调节电压

还有一个隐忧。随着地产地消的开展，当分布式电源增加后，电压不稳的问题将趋于明显。在靠近需方的低电压区域，电网是利用电压的高低压差流 通电力，倘若太阳能发电等分布式电源增加，压差有可能发生逆转，出现逆潮流。如果以使用现有系统为前提，就需要采取新的电压对策。稳压使用的是无功功率， 不同于一般使用的有功功率。

eTelligence工程在100处变电设备上设置了传感器，除了监控持续功率的情况（电流、电压、频率及无功功率等）之外，还着重于控制无功功率。

热电联产电源与一般的大规模电源相同，本来就拥有无功功率。风力和太阳能发电也可以经由逆变器，产生或调节无功功率。逆变器是把直流电转换 成交流电的半导体装置，通过运用电力电子技术，可以增加电压控制功能。这项功能不仅是eTelligence工程，还是整个E-Energy计划的技术课 题。德国国家研究机构弗劳恩霍夫应用研究促进协会很早就在致力于这项研发，并且加入了E-Energy联盟。

而在日本，可再生能源与电力电子技术相结合所具有的电压调整功能尚未得到应有的评价。

吸收可再生能源不稳定性的本地市场

现在，先来梳理什么是E-Energy本地市场。分布式能源系统虽然达不到在本地独立运营的程度，但可最大限度采用可再生能源，提高利用分 布式能源资源的电力自给率，同时还具有抑制二氧化碳产生的效果。构筑蓄能系统，正是为了吸收可再生能源不稳定的输出功率，使供需达到平衡。

蓄电池就是一种主要的蓄能设备，但目前其成本还比较高，因此要利用需求的移位功能。根据风大时发电量增加等地区发电量的多少，调整电力消费。并且配合一级市场的情况进行消费，例如，在用电高峰等价格高的时候遏制消费，在价格低的时候集中消费等。

经营该市场的操作者和促成交易的做市商在合理调整地区市场方面起着积极作用。他们在整合地区分布式能源资源的同时，与广域电力交易市场（一级市场）进行交易，以获得更多的盈利机会，承担着吸收构建智能电网所需成本的职责。

操作者通过提高风力和日照预测精度，把可再生能源的输出功率预测与实际输出功率之间的误差控制在最小限度。而且，还能利用现货电力交易所（EPEX）的时前市场（IDM），对冲价格风险。

从eTelligence工程来看，本地市场的作用包括以下几点：（1）吸收可再生能源的不稳定性；（2）利用广域电力交易市场的价格指数提高地区收益性；（3）通过监控本地（中低压区域）电能，维持配电网的物理稳定性。

以地区为单位的需求响应

这些功能开辟了构筑地产地消系统的道路。一语概之，就是“能够以地区为单位实现需求响应的系统”。为此，当地居民与企业理解需求响应的主旨很重要。

分布式能源系统面对的课题是，对于风力等不稳定电源的容纳程度，以及能否克服因规模小而造成的无法盈利的局面。这就需要利用信息通信技术和市场交易加以解决。

监控本地市场电力物理流动的电网操作者（配电公司）最能够详细掌握电能的流动和信息的流动。他们承担着供电的义务，起到在本地控制频率和电压以维持可靠性的作用。因此可以说，配电公司最合适承担本地电力交易市场的运营。

各地区的配电公司成为关键

在德国，基本上每个地区都有配电公司，多数为地方政府运营（城市公共事业）。城市公共事业本身，或其关联企业甚至会从事零售。德国拥有 1000家电力公司，但多数是配电公司和地区的零售公司。不少零售公司都与配电公司拥有联系。换言之，在这样的环境下，德国的E-Energy计划是具有 现实性的措施。

因为零售是自由竞争，所以，运营市场的主体（操作者）或者令市场发挥作用的核心交易主体（做市商）加入进来，有助于提高配电部门信赖度及防 止发生逆潮流。掌握着销售和采购交易信息的零售企业也可运营地区市场。而且，规模大的企业和需要供应设备的企业还能直接与操作者进行交易。在 eTelligence工程中，拥有本地配电公司的能源服务供应商EWE扮演了做市商的角色。

至此，笔者以两篇文章介绍了eTelligence工程。德国的分布式模型的核心是名为“E-Energy市场”的地区交易市场。其目的是，调节可再生能源的不稳定性、在地区主体与广域交易市场之间为分布式系统的业务性作出担保等。

而E-Energy市场的运营者，正是地区能源企业。候选包括了能源服务供应商、电力零售企业等，但作为基础设施企业的配电公司的积极参与发挥着决定性作用。

因为作为前提的系统在日本和德国之间存在相当大的差异，所以很难进行联想，但对于理解电力系统改革，E-Energy市场是一个很好的事例。今后，笔者还将继续梳理德国与日本的对比。（作者：山家公雄，日经能源环境网 供稿）