電力市場建設(shè)對構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的促進作用

唐伯麒

摘要：近年來，社會進步迅速，隨著化石燃料過度消耗引發(fā)的能源危機和環(huán)境氣候危機的日漸加劇，以可再生能源發(fā)電替代傳統(tǒng)化石能源發(fā)電，實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”成為世界各國的共識。近年來，我國以光伏和風電為主力的新能源發(fā)電發(fā)展迅猛，在年新增裝機容量、累計裝機容量和年發(fā)電量上，都連續(xù)多年位于世界前列，新能源電力已在我國電力系統(tǒng)中占據(jù)了較大的份額。由于新能源電力存在隨機性、間歇性、波動性的特點，大規(guī)模新能源電力接入對電網(wǎng)電力電量平衡造成了沖擊，“深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”迫在眉睫。

關(guān)鍵詞：電力市場建設(shè);構(gòu)建新型電力系統(tǒng);促進作用

引言

近年來中國可再生能源行業(yè)迅猛發(fā)展，風電、光伏裝機容量均已成為世界第一，但可再生能源消納，已成為近年來的研究熱點。可再生能源的消納不僅僅局限于電力系統(tǒng)內(nèi)部，還可以通過參與電力交易，以市場化方式來進行，多途徑、多維度共同促進可再生能源消納。

1電力市場建設(shè)對新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的促進作用

新型電力系統(tǒng)中的參與主體，除新能源發(fā)電設(shè)施外，還有具備靈活調(diào)節(jié)能力的電源、適量的儲能設(shè)施和系統(tǒng)、可根據(jù)電力系統(tǒng)狀態(tài)調(diào)整用電需求的可調(diào)負荷。這些主體在新型電力系統(tǒng)中將具有更多樣化的運行狀態(tài)和運行策略。傳統(tǒng)的集中調(diào)度方式和不反映實時電力供需關(guān)系的電力市場，將無法與這些主體的多樣化運行狀態(tài)相適應(yīng)。光伏和風電已實現(xiàn)平價上網(wǎng)，隨著建設(shè)成本的進一步下降，光伏和風電電價將遠低于煤電電價，大幅擠占燃煤電站的年利用小時數(shù)。燃煤電站將面臨效益嚴重下降乃至被迫關(guān)停的問題，由此導致電網(wǎng)中具備調(diào)節(jié)能力的電源急劇減少。如果施行電力現(xiàn)貨市場和電力輔助服務(wù)市場交易，在新能源發(fā)電的出力低谷時段，燃煤電廠將以更高的實時出清電價運行;在電力系統(tǒng)產(chǎn)生調(diào)頻調(diào)壓等需求時，燃煤電廠可以通過提供調(diào)頻調(diào)壓等服務(wù)獲取輔助服務(wù)收益;可靈活調(diào)節(jié)電源的作用將得以發(fā)揮，從而保證其在電力系統(tǒng)中保持必要而合理的占比。對儲能系統(tǒng)來說，儲能系統(tǒng)不能生產(chǎn)電力，只能靠充放電時的電價差值獲取收益。當采用中長期合約交易時，無法體現(xiàn)出電價隨時間的波動，儲能系統(tǒng)的盈利模式不能成立;在當前的輔助服務(wù)補償模式中，儲能系統(tǒng)在調(diào)峰調(diào)頻、調(diào)壓、備用、黑啟動方面的優(yōu)勢也無法充分體現(xiàn)。當前各地陸續(xù)出臺政策，強制要求新建的新能源發(fā)電站配備一定容量的儲能設(shè)施。在這種政策規(guī)定下，市場引導缺位，難以保證儲能的高質(zhì)量建設(shè)發(fā)展。如果電力現(xiàn)貨市場和電力輔助服務(wù)市場交易得以實施，儲能系統(tǒng)將通過不同時段的實時出清電價差和提供輔助服務(wù)獲取收益，從而引導儲能電站的高質(zhì)量建設(shè)發(fā)展?？烧{(diào)負荷面臨同樣的問題，只有將實時的電力供需關(guān)系體現(xiàn)在電價中，電力系統(tǒng)中的可調(diào)主體才有動力積極采取合適的運行策略，在促進電力系統(tǒng)實時平衡的同時，獲取相應(yīng)的收益。對新能源發(fā)電站建設(shè)方來說，在當前的規(guī)則下，各發(fā)電站適用無差別的不隨峰谷時段變化的電價，并且需要平均分攤電網(wǎng)墊付的輔助服務(wù)費用支出，各電站性能優(yōu)劣未得到體現(xiàn)，各發(fā)電方的輔助服務(wù)需求引致程度也未得到體現(xiàn)。因此，發(fā)電方只需要在政策強制要求的范圍內(nèi)最大限度地降低電站的建設(shè)和運維成本，這顯然不利于電站性能的提升和設(shè)計的合理化。假如電力現(xiàn)貨市場和電力輔助服務(wù)市場交易得以實施，新能源發(fā)電方將綜合考慮技術(shù)和經(jīng)濟性，主動采取優(yōu)化容配比、提升控制系統(tǒng)和逆變器性能、加裝無功補償設(shè)施，以及加裝電源側(cè)儲能等一系列措施，主動平抑電站的出力波動，優(yōu)化電站的出力曲線，減少引致輔助服務(wù)需求，提升電站對電力系統(tǒng)的適應(yīng)性、友好性。

2各地區(qū)電力需求響應(yīng)實踐分析

各地區(qū)以清潔能源消納為新主題，以移峰填谷為目標實施電力需求響應(yīng)。實施方式分為約定式和實時式，功能上分為削峰式和填谷式。下面分別從實踐的異同點分別介紹。

2.1各省市電力需求響應(yīng)實踐共通性

需求響應(yīng)實施中，各地區(qū)在運行機制、支撐技術(shù)、商業(yè)模式等方面大致相同，介紹如下。在運行機制方面，按年度申報、網(wǎng)上簽約的方式組織開展。通過網(wǎng)站、短信等方式向接入需求側(cè)管理在線監(jiān)測平臺的用戶發(fā)出邀約，用戶以人工方式回應(yīng)。邀約式自動化程度低人力成本高，響應(yīng)實時性和可靠性不易保證，帶有行政指令的組織方式對用戶并不友好，需研究柔性無感式負控方法。江蘇、上海、山東在試點ADR，未來可通過專用調(diào)控系統(tǒng)實現(xiàn)需求響應(yīng)常態(tài)化、自動化運行。在支撐技術(shù)方面，通信、計量及控制技術(shù)構(gòu)建的高級量測體系，實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)從測量到分析應(yīng)用的功能。通信技術(shù)目前多采用電力線、寬帶、無線電頻率網(wǎng)、系統(tǒng)專用公共網(wǎng)等方式通信，5G技術(shù)可用于終端和管理中心主站云端之間通信，通信規(guī)約也將使用國網(wǎng)標準DL/T1867—2018逐步取代OpenADR協(xié)議。先進的計量技術(shù)能實現(xiàn)更多功能如支持記錄和顯示瞬時負荷信息等。智能控制技術(shù)包括智能樓宇及家居、能量管理系統(tǒng)等。在未來電力需求響應(yīng)深度參與電力市場，實現(xiàn)其實時化和自動化是必然選擇。在商業(yè)模式方面，已有文獻作了與電力市場結(jié)合的方案，但當前國內(nèi)并不具備實現(xiàn)條件。仍然是以政府主導、電網(wǎng)企業(yè)為實施主體、負荷集成商為中介、全社會共同參與的商業(yè)模式運作。該模式較依賴政府行政指令及電網(wǎng)激勵政策，并非成熟的商業(yè)模式。從全社會角度看，需求響應(yīng)具有多重效益，但鑒于投資成本認定困難，使全社會效益難于分配至各利益主體，還需各方統(tǒng)籌協(xié)商達成一致。

2.2價格型需求響應(yīng)

價格型需求響應(yīng)指用戶收到包括分時電價、尖峰電價及實時電價等價格信號后調(diào)整用電方式。全國大部分省市已實施峰谷分時電價，峰谷電價比約為3，長期未調(diào)整的峰谷時段和電價已不能真實反映負荷峰谷時段和發(fā)供電成本而適得其反。尖峰電價和雙蓄電價已有部分地區(qū)使用，適合省市可參考實施。尖峰電價拉大了峰谷電價差有助于削峰填谷，其中電價取各電壓等級均值。從中能夠看出，尖峰電價約為高峰電價1.1倍，增幅約0.1元/kWh。上海電價體系特殊，將13：00—15：00在夏季做平時段轉(zhuǎn)峰時段調(diào)整，在時段和電價上都有所調(diào)整以增強電價靈活性。

結(jié)語

主要通過對可再生能源場站、發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)、電采暖用戶以及EV等關(guān)鍵參與方在典型場景下的效益分析，構(gòu)建VPP商、用戶群體、傳統(tǒng)電力供應(yīng)商以及電力輸送網(wǎng)絡(luò)運營商的策略模型;通過CCGA進行求解，并以實際算例驗證了所建立模型的合理性和有效性。算例結(jié)果表明，風電商與EV用戶聯(lián)合組成虛擬電廠，參與電力市場交易所獲得的的利潤比其單獨參與電力市場的利潤更高，說明VPP在充分利用風電資源的同時，還能調(diào)用EV電源存儲能力，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟價值，具有更強的市場競爭力。

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