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储能如何参与电力需求响应并获得收益?附各省政策应用情况

北极星储能网  来源:北极星储能网整理    2018/10/11 8:41:09  我要投稿  

北极星储能网讯:10月1日至3日,江苏首次在国庆期间实施“填谷”电力需求响应,并在国内首创竞价模式,最大填补低谷负荷142万千瓦,累计“削峰填谷”719万千瓦,促进了清洁能源消纳,保障了江苏电网安全稳定运行。江苏理士电池有限公司的储能电站在此次电力需求响应中发挥削峰填谷作用,6次累计填谷5.32万千瓦,在没增加成本的情况下可获得约12万元的奖励。需求响应是智能电网的重要组成部分,也是智能电网技术最佳应用领域之一。储能如何参与电力需求响应获益?

什么是电力需求响应?

需求响应(Demand Response,简称DR),是指当电力批发市场价格升高或系统可靠性受威胁时,电力用户接收到供电方发出的诱导性减少负荷的直接补偿通知或者电力价格上升信号后,改变其固有的习惯用电模式,达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应,从而保障电网稳定,并抑制电价上升的短期行为。

需求响应主要分为两大类,即价格型需求响应(Price-based Demand Response, PDR)以及激励型需求响应(Incentive-based Demand Response, IDR) 。PDR 是指用户收到的价格信号后,包括分时电价(Time of Use Pricing, TOU)、实时电价(Real Time Pricing, RTP)和尖峰电价(Critical Peak Pricing, CPP)等,相应调整其用电需求,从而达到改变负荷曲线的目的;IDR 是指 DR 实施者根据电网供需状况制定相应政策,用户在系统需要或电力紧张时减少用电需求,并获得直接补偿或在其他时段获得优惠电价的响应方式,其激励策略包括直接负荷控制(Direct Load Control, DLC)、可中断负荷(Interruptible Load, IL)、需求侧竞价(Demand Side Bidding, DSB)、紧急需求响应(Emergency Demand Response, EDR)、容量市场项目和辅助服务项目等。

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目前,电力需求响应主要有以下方面的应用:

1.降低系统运行成本、提高系统运行效率,并能够在一定程度上借助其实现的负荷削减效用减缓发、输电等基础设施的投资建设;2.缓解备用短缺、输电阻塞等问题;3.有助于降低电价波动,降低市场参与风险;4.DR参与者能够获得一定的利益。

美国对智能电网的研究较早,DR 实施项目较为丰富,目前,其主要通过IDR实现负荷削减。但是随着高级计量架构(Advanced etering Infrastructure, AMI)的发展,PDR 的响应性能将逐渐提升,到 2019 年,在 AMI 战略的支持下,DR一共可实现相当于髙峰负荷 4%~20%的负荷削减。在欧洲,英国、法国以及西班牙等国都进行了 DR 项目且成果丰富。其中风电大国西班牙的风电增长被认为是DR迅速发展的主要原因。

新领域的应用前景

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1.针对节能的自动需求侧响应

日本2014年底实施自动需求响应实证试验。使用ADR国际标准规格OpenADR2.0 ,在电力供应紧张时,自动向用户发出节电要求信号(以下简称DR信号),家庭、企业等用电方自动接收DR信号,用能源管理系统(EMS)控制用电量,对DR结果自动进行报告。

2.电动汽车的自动需求侧响应

通过自动需求响应终端设备对电价及电网需求进行分析,引导电动汽车(或蓄电池)进行充放电,借助远程控制系统,实现电动汽车与电网的互动。

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3.配合可再生能源的自动需求侧响应

智能电网的发展,使得电网调度从过去单一的电源侧发展为“源—荷”协调的调度模式,极大的丰富了电网的可调度资源,提高了电网调度的灵活性。通过DR 调度,能够弥补电源侧常规机组调度灵活性差、响应速度慢的不足。

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储能如何参与电力需求响应获益?

储热(冷)系统配合传统供冷模式运行过程中,可对各时段放热(冷)量进行控制,加之在建筑保温效果良好的情况下,通过停用主要用电设备并增大储热(冷)设备供热(冷)量的方式调节负荷,短时间内(如30min-1h)温度变化幅度较小且对用户影响较小,既在不影响用户体验的情况下实现了响应执行时段(30min-2h)的负荷削减,该负荷削减是在整套供冷(热)系统,即储能系统与传统供冷(热)系统的配合下实现的。

对电储能系统而言,除停用其他用电设备外,用户对电能的使用需求难以被替代,仅可通过增加放电量增加自用量来实现响应时段的负荷削减。而决定储能系统参与响应获利多少的关键则是基准线(baseline)的设定。

需求响应基准线是在非响应日中对应响应日事件执行时间段,每小时的电力负荷,需求响应削减负荷量是通过响应事件实际负荷和基准线对比得到的。途中紫色曲线为该用户基准线,蓝色曲线为响应日实际负荷曲线,实际负荷与基准负荷之间的差值即为需求响应削减负荷量。

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若蓝色曲线和紫色曲线重叠则未实现负荷转移量,无法获取收益。对于非为参与需求响应而建设的储能系统来说,储能系统日常运行采用低谷充电和尖高峰发电模式,若需求响应执行时段和持续时间恰巧与固定峰值电价时段一致,将造成需求响应基准线和实际负荷曲线重叠,在不采用其他降负荷方法的情况下难以获得资金支持。

试点阶段,需求响应往往在全市大负荷或高温情况下启动,启动执行时段且相对固定,如11:00-13:00和16:00-17:00正是北京市夏季尖峰电价执行时间。该启动执行方式确实可通过需求侧负荷临时性削减缓解省市级电网运行压力,但缺少电网参与而由政府调动的削峰需求难以真实反映电网即时需求,重点线路、设备重过载运行压力也难以由其所带用户支撑解决。所以,需求响应试点实施还只能反映某一地域的全网运行需要,由面及点的针对性需求响应执行将是未来的发展方向,这都将得益于市场开放下电网的积极参与和主动实施。

在该启动方式下,若储能系统规模较小,仅可维持尖峰时段3小时内放电,将出现上述情况,即先期安装的储能系统在日常运行中已经实现了尖峰时段的永久性负荷转移,基准负荷曲线与实际响应负荷曲线一致,无法通过灵活性运行调整获取和储能系统容量相当的资金收益。

因此,为促进电储能等分布式能源参与响应并获取收益,需求响应所削减负荷指向要更加明确和细化,区域、线路和设备的稳定性及可靠性变化虽有规律可寻,但需要的负荷削减发生时间点不尽相同,需根据实际运行需要做出预判,并调动对应用户负荷参与响应。未来,在一个响应周期内,可通过响应时间段拆分让用户拥有选择参与不同时段响应的权利;针对不同类别用户(工业、商业、居民)设定不同基准线计算方法,并让用户自主选择调整方案。这将为储能系统利用其灵活性参与响应并获取较高价值收益提供支持。

我国电力需求响应政策及应用现状

我国还主要是需求侧管理,市场化不强,用户参与度很低,多侧重于行政手段,有个说法叫有序用电,是我国的主要原则,特别在迎峰度夏期间。目前主要有江苏、上海、河南、山东等地启动了电力需求响应市场。

1.江苏省

政策:

2015年江苏经信委及江苏物价局联合印发《江苏省电力需求响应实施细则(试行)》,旨在建立完善的需求响应体系、缓解电力供需矛盾、是削减尖峰负荷以及引导用户优化用电负荷。规则详细制定了实施方案以及补贴标准。

2017年江苏经信委印发《关于进一步深化电力需求响应工作的通知》,明确了用户参与源网荷项目的基本原则,即在企业自愿和确保安全条件下,通过市场化方式开展用户协商。指导省电力公司与用户签订源网荷互动协议,明确双方的权利、义务及补偿标准。

应用:

春节、国庆期间受工厂停工放长假等影响,用电负荷整体水平较低,清洁能源消纳存在一定困难。继今年春节期间实施国内最大规模的“填谷”电力需求响应之后,江苏省经信委、江苏省物价局与国网江苏电力决定联合开展国庆“填谷”电力需求响应。此次“填谷”电力需求响应的时段为10月1日至3日的凌晨0时至8时和下午12时至17时。此次电力需求响应,江苏首创了竞价模式,也就是说由计划参与的负荷集成商或用户自主申报参与的负荷量和所需激励价格。在同等条件下,优先选择申报激励价格低、负荷量大的负荷集成商和用户参与响应。据悉,此次竞价需求响应中,凌晨时段申报响应负荷总量为77万千瓦,最高为5元/千瓦,最低为1.33元/千瓦;下午时段申报响应总量为112万千瓦,最高为8元/千瓦,最低为1.33元/千瓦。经过竞价申报、容量校核等环节,共有7家负荷集成商及43家普通电力用户成为此次电力需求响应参与者。据统计,10月1日至3日,6次电力需求响应累计“填谷”719万千瓦。其中,10月3日凌晨2点15分和下午15点45分,两个响应时段的“填谷”分别达到最大,分别为128万千瓦和142万千瓦。这意味着,如果没有实施用电需求响应,那么当天江苏电网的峰谷差将由1070.3万千瓦增至1198万千瓦,增大江苏电网调差难度,影响清洁能源消纳。

金湖县的江苏理士电池有限公司通过调整储能设备的运行方式,参与了此次需求响应,6次累计“填谷”5.32万千瓦。该企业技术总监郭登峰说,“公司建有的储能电站发挥削峰填谷作用,在需求响应时段进行充电,在其他时段释放电能,满足工厂使用,在没有增加成本的情况下可以获得约12万元的奖励。”

建有装机14万千瓦自备电厂的江阴兴澄特种钢铁有限公司也参与了此次需求响应。“国庆这3天,我们调整生产班次的同时,降低了自备电厂的出力,既获得了补贴,又促进了节能减排,这是一举多得的好事。”该企业动力事业部徐栋良部长说。该企业凌晨和下午时段的实际响应量分别为5.58万千瓦、5.47万千瓦,将获得响应激励66.17万元。

2.上海

政策:

2018年6月,上海市经信委批复关于《国网上海市电力公司关于开展端午期间电力需求响应工作的请示》,积极探索互联网、智能用户端、分布式、可再生能源、储能、蓄能技术、充电桩等新技术应用示范,继续开展电力需求响应试点工作,在35摄氏度以上的高温日普遍开展;暂执行避峰补偿标准(补贴标准按照上海市物价局颁布的《关于疏导上海市电网电价矛盾的通知》(沪价公〔2004〕009号)规定,参照当日通知避峰补偿电价(每千瓦每小时补偿0.80元),折合5元/千瓦,采取电费退补方式予以补偿)。

应用:

今年入夏以来,国网上海电力公司3次开展不同规模、不同类型需求响应试点,探索构建需求响应优先、有序用电保底的需求侧管理机制,实现了工业生产、自备电厂、冷热电三联供、冰蓄冷、储能设施、公共充电站、小区直供充电桩等全类型城市可控负荷资源的全面覆盖。通过多次需求响应试点开展,区域性商业办公楼宇“虚拟电厂”、各类新技术柔性负荷调控能力得到充分验证,多平台互动对接、精准计算和数据并发等支撑响应能力全面提升。

2018年6月18日的0点持续至6时15分,国网上海电力首次在上海实施大规模“填谷”式电力负荷需求响应,整个行动期间共有88户自主申报用户、5家负荷集成商(涉及522户)参与,涵盖工业生产移峰、自备电厂、冷热电三联供、冰蓄冷空调机组、电力储能设施、公共充电站、小区直供充电桩等全类型可控负荷。据悉,此次负荷需求响应单次最大提升负荷105.93万千瓦,响应时段平均填谷负荷87.28万千瓦,填谷负荷量占夜间电网低谷负荷总量的8.42%,为国内目前同类电力需求响应中低谷负荷占比最高、参与负荷类型最全、参与用户总数最多的一次。“这样一次大规模‘填谷’式电力负荷需求响应的成功实施,不仅可以直接而有效地平衡电力负荷,缓解端午节低谷时段电网运行调节压力,同时也为今后加强需求响应精细化管理,完善可再生能源消纳机制,促进节能减排做出了有益的探索和尝试。”作为一家采用分布式冷热电三联供系统为多家企业总部提供综合能源供给的单位,上海世博B片区央企总部能源中心参与了此次负荷需求响应,在用电低谷时段主动降低三联供发电出力,并增加网供负荷约1200千瓦,不仅节省燃气发电成本、享受夜间优惠电价,同时还能获得一定奖励补贴。

2018年8月17日,综合能源服务公司等6个负荷集成商、共计389户用户参与今夏上海实施的第三次需求响应。国家级需求侧管理示范项目——黄浦区商业建筑“虚拟电厂”项目建设成效凸显,通过集聚区内商业楼宇非工空调资源形成用户侧“电力海绵”,实现“需求弹性、供需协同”。今年内,“虚拟电厂”项目常态化发布需求响应事件10次,响应用户104户,累计响应负荷达到5.5万千瓦,充分验证了区域性商业办公楼宇柔性负荷规模化、精细化调控能力。位于闵行区的上海思源电气股份有限公司是上海首批非工空调需求响应试点单位之一,17日共完成550千瓦的响应负荷。该公司物业负责人介绍:利用楼宇原有空调资源,通过中央空调交互终端实现空调负荷的柔性调控。这次降低的负荷,不仅没有影响整体企业生产,而且还拿到了补贴。

3.河南

政策:

2018年6月,河南发改委发布《关于2018年开展电力需求响应试点工作的通知》,通知中称,对在响应日的前日完成邀约、确认,并在约定时段完成负荷削减的用户,每次每千瓦补贴12元;对在接收到响应指令后,实时确认参与并完成负荷削减的用户,每次每千瓦补贴18元。负荷集成商视为单个用户领取补贴,代理用户开展的需求响应补贴金额分成双方自主协商。补贴资金的发放工作原则上于2018年11月底前完成。

应用:

今年入夏以来,受持续高温天气影响,河南省网用电负荷连续5次突破历史纪录,最大负荷达6364万千瓦,同比增长579万千瓦。空调负荷快速增长已成为河南省电网尖峰负荷增长的主因。为缓解电网短时运行压力,7月27日12时30分至13时30分,河南省选择在郑州、驻马店、信阳市和兰考县成功实施了首次电力需求响应,利用经济手段激励用户自愿错峰避峰,增加电网柔性调峰能力,保障电网平稳运行和电力安全可靠供应。对完成负荷削减的试点地区用电用户,每次每千瓦可获补贴12元或18元。

本次需求响应共有66家用户及1家负荷集成商(负荷集成商即将某些具备需求响应能力的电力用户集中在一起,作为整体参与需求响应,并代理相关商务事宜)参与,涵盖了工业、非工业空调、储能等多种负荷特性用户,实际响应负荷合计达12.54万千瓦。其中,首次邀请大容量电池储能电站参与电力需求响应,削减高峰负荷0.8万千瓦,为储能行业商业化市场运营开创了先河。

4.山东

政策:

2018年7月,山东省经信委会同山东省物价局制定印发了《关于开展电力需求响应市场试点工作的通知》(鲁经信电力〔2018〕244号),将通过经济激励政策,采用负荷管控措施,调节电网峰谷负荷,削峰填谷缓解供需矛盾。交易需申报响应量和补偿价格,其中补偿价格为每响应 1 千瓦负荷需要的补偿费用,最高暂定不超过30元。储能设施和非工业用户中央空调应具备单独控制条件。7月13日,省经济和信息化委会同国网山东省电力公司组织召开了电力需求响应市场试点宣贯电视会议,会上指出,今年暂按150万千瓦(含50%响应储备)需求响应量组织实施,7月底前完成试点用户确认工作。

应用:

山东青岛电网调峰正在告别指令性管理,转而利用市场机制引导需求侧主动参与。青岛有68户工业企业和30户非工业企业被确定为电力需求响应试点企业。8月10日,青岛首次启动电力需求响应市场竞价。市场竞价结束后,试点企业签订电力需求响应协议,待电网满足需求响应启动条件时,启动需求响应。企业当年响应补偿费用将于次年发放。该试点工作目前仅在用电企业中进行,下一步将向售电企业推广。

为促进电储能等分布式能源参与响应并获取收益,需求响应所削减负荷指向要更加明确和细化,区域、线路和设备的稳定性及可靠性变化虽有规律可寻,但需要的负荷削减发生时间点不尽相同,需根据实际运行需要做出预判,并调动对应用户负荷参与响应。未来还需为储能系统利用其灵活性参与响应并获取较高价值收益提供政策支持、细化交易规则。

本文来源:北极星储能网整理

为助力中国储能产业发展,同时推动储能在分布式能源领域的商业化应用,北极星电力网、北极星储能网联合中关村储能产业技术联盟于2018年10月26日举办“2018中国分布式储能峰会”。大会将开展丰富多样的主题演讲、项目对接、商务洽谈等活动。报名请联系:任女士18713515424;张女士13191816562。

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