电力市场环境下能源互联网发展现状与展望

发表时间:2020/9/9   来源:《中国电业》2020年10期   作者:常瑞峰
[导读] 为促进电力市场发展和“三型两网”建设,我国不仅要加强各项技术配套软硬件的建设,提升用户负荷、分布式发电等灵活资源的可控性,还要侧重加强电力市场的规则以及补贴政策的完善,为能源互联网项目打造盈利空间,提高能源互联网在电力市场中运用的能力。
        摘要:为促进电力市场发展和“三型两网”建设,我国不仅要加强各项技术配套软硬件的建设,提升用户负荷、分布式发电等灵活资源的可控性,还要侧重加强电力市场的规则以及补贴政策的完善,为能源互联网项目打造盈利空间,提高能源互联网在电力市场中运用的能力。
关键词:电力市场环境;能源互联网;发展现状;展望
1国内外能源互联网项目参与电力市场模式
        1.1美国能源互联网项目参与电力市场模式
        美国电力市场和能源互联网发展都较早,能源互联网项目参与电力市场的模式也较为成熟。如今已有多个能源互联网项目参与到PJM、新英格兰等电力市场中。
        在能量市场中,能源互联网项目主要通过虚拟电厂业务聚合用户灵活负荷、用户侧储能和分布式发电,直接参与能量市场交易。分布式发电虽然成本很低,但具有调节能力低、容量小、随机性强等特点,在能量市场中与传统的集中式发电相比没有竞争力。而通过虚拟电厂业务,分布式发电可以与储能及灵活负荷相结合,通过协同控制出力及用能需求,提供较为稳定的功率输出,进而参与到能量市场中。例如,美国Sunrun能源服务公司通过在居民家中安装太阳能、电池系统以及智能控制设备,打造虚拟电厂业务参与电力市场。2019年在与集中式发电商的竞争中,Sunrun公司赢得售电合同,以发电厂的身份参与到新英格兰电力现货市场中销售电能。同样在新英格兰电力市场中,LO3Energy公司通过虚拟电厂业务聚合分布式光伏,不仅在电力市场中出售分散式光伏发电获得盈利,还通过收取分布式光伏托管和交易费用获得额外收益。此外,该公司还创建了可再生电力拍卖平台,用电企业在该平台上进行报价,与分布式光伏发电商签署用电合约。如果分布式光伏发电商无法按照合约为企业提供足额电量,平台还可以代替分布式光伏发电商在实时电力市场中购买相应的差值电量。
        1.2欧洲能源互联网项目参与电力市场模式
        由于可再生能源装机容量较高,欧洲在建设能源互联网项目时比较注重通过电力市场促进可再生能源消纳以及综合能源协同优化等问题。随着欧洲电力市场机制的不断完善,各能源互联网项目参与电力市场的模式也逐渐清晰。在能量市场中,欧洲的虚拟电厂业务不仅包括需求侧资源和分布式发电资源,还包括抽水蓄能机组、热电联产机组和传统火电机组等集中式发电资源。与美国的虚拟电厂相比,欧洲的虚拟电厂利用集中式发电容量大、可调性强的特点弥补分布式发电调节能力低、随机性强的特点,同时重点控制内部的大型温控负荷,对整个控制范围内的用能进行协同优化。另一方面,不同区域的虚拟电厂存在不同的能源消纳和产出特征,单个虚拟电厂在参与能量市场的过程中容易受到自身条件的约束,而无法充分参与市场。而对于拥有多个虚拟电厂的大电网,则可以通过对不同区域的虚拟电厂形成大范围的综合能源协同优化,调动每个虚拟电厂充分参与市场。以德国的E?Energy项目为例,不同项目中的虚拟电厂根据区域能源特征,采取了不同的内部电价机制和负荷智能管理措施,通过协同优化整个区域的多能需求,区域内部的各种分布式发电和需求侧灵活资源都间接地参与了能量市场。
        1.3我国能源互联网项目参与电力市场模式
        近年来,我国能源互联网技术发展迅速,需求侧响应、虚拟电厂和综合能源等业务已经得到了发展,各省份的电力市场机制也在不断地发展完善,能源互联网项目在不断探寻参与市场的新模式。在能量市场中,我国的虚拟电厂业务主要通过聚合需求侧资源和分布式发电资源参与市场。与国外的虚拟电厂相比,我国现阶段的虚拟电厂基本不向外产出电能,但可以像电厂一样参与能量市场中维持电网动态平衡的业务。以冀北的基于泛(FUN)电平台的虚拟电厂项目为例,该平台接入了智能楼宇、智能家居、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等多种灵活资源,能够响应调度的指令提高或削减负荷,参与能量市场中的调峰业务,保障冀北地区新能源的消纳。

在上海的电力市场中,虚拟电厂聚合了电动汽车充电站、智能楼宇、储能、分布式发电等灵活资源,细化了各类灵活资源的调用方式,模拟了常规发电机组参与能量市场报价的外特性参数,使虚拟电厂在能量市场中最大限度地接近常规发电机组。
        由于我国大部分省份的辅助服务市场机制尚不完善,调频和备用等辅助服务尚未向需求侧开放,能源互联网项目侧重点主要是在发电侧构建储能系统,提高机组的调频能力,帮助发电商更好地参与调频辅助服务。如在广东的辅助服务市场中,已有粤电云河电厂储能、河源电厂储能等多个项目在稳定运行。
2对我国电力市场环境下发展能源互联网的建议
        2.1能源互联网参与需求侧响应业务
        电力市场机制是促进需求侧响应发展的主要手段,因此推进需求侧响应的第一步就是要建立完善的实时电力市场机制。实时电价机制的引入使得电力用户直面用电成本上升的风险,促使用户积极参与需求侧响应降低用能成本。为促进需求侧响应业务的发展,我国未来应重点加强以下工作:第一,加强用户侧配套硬件建设,如安装智能电能表和智能控制系统等,为发展需求侧响应提供硬件支撑;第二,明确需求侧响应参与电力市场的机制,制定需求侧响应参与电力市场的交易流程、考核机制和结算机制等;第三,支持需求侧响应试点项目的开展,采取激励措施鼓励售电商和电网企业在配网层面聚合需求侧灵活资源,开展需求侧响应业务。
        2.2能源互联网参与虚拟电厂业务
        虚拟电厂与负荷聚合商的区别主要在于系统中聚合了分布式发电甚至集中式发电,能量主要从虚拟电厂流向电网,可以在能量市场中担任发电厂的角色。但是当区域内部的分布式发电容量较小时,应该首先考虑分布式发电的就地消纳,当整个虚拟电厂的容量和调节能力达到市场准入规则后,再进入能量市场中。为促进虚拟电厂业务的发展,我国未来应重点加强以下工作:第一,明确虚拟电厂参与市场的准入规则,包括电压等级、发电容量、储能容量等;第二,完善虚拟电厂参与电力市场的机制,明确虚拟电厂在不同阶段参与市场的形式和收费方式,初期以参与中长期市场为主,保障虚拟电厂在市场中的顺利交易,而后逐步开放现货能量市场。
        2.3能源互联网参与综合能源业务
        综合能源业务是整个能源系统发展的新模式,通过对用户多能需求的协调优化,改变用户用电需求,为电力系统提供灵活资源,进而参与到电力市场中。为促进综合能源业务的发展,我国未来应重点加强以下工作:第一,明确综合能源参与电力市场的典型业务形式和市场机制,比如电动汽车的有序充电、热力公司使用过剩风电进行电加热等业务形式,并在综合能源业务初期进入市场时给予一定的成本补贴;第二,破除各能源品种之间的各种壁垒,使不同能源市场中的主体有渠道和资格进入其它的能源市场,实现煤、气、电不同市场之间价格的联动。
结束语
        成熟的电力市场机制有助于能源互联网业务的发展,如虚拟电厂、需求响应、综合能源系统等。美国、丹麦和德国作为较早开展能源互联网建设的国家,在运用电力市场机制促进能源互联网的发展方面已经积累了较多的经验。本文对各国能源互联网典型项目参与电力市场的机制进行分析,结合我国电力市场的现状和国外经验,对我国电力市场环境下能源互联网的发展提出相应的建议。
参考文献
[1]汪东芳,曹建华.互联网发展对中国全要素能源效率的影响及网络效应研究[J].中国人口·资源与环境,2019,29(01):86-95.
[2]刘林,张运洲,王雪,姜怡喆,左新强,代红才.能源互联网目标下电力信息物理系统深度融合发展研究[J].中国电力,2019,52(01):2-9.
[3]沈军.能源互联网与电力体制改革对电网企业的影响探讨[J].电子世界,2019(01):52-53.
        
       
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