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自然资源保护协会刘明明:电力系统正在转型 电力需求侧资源的市场参与和价值体现

北极星储能网  来源:北极星储能网    2019/5/20 13:49:33  我要投稿  

北极星储能网讯:电力系统正在经过一个转型。随着新技术的出现,可再生能源、储能和用户侧电表的出现这个趋势正在发生改变。电流不仅仅是一个单向的流动,可以实现从一些用户侧、储能侧对电网进行反馈。所以说电网正在经历的转型,是从电流的单向流动向双向流动的转变。

——自然资源保护协会(NRDC)高级政策研究分析师刘明明

聚焦“技术应用双创新,规模储能新起点”,通过组织主题演讲、展览展示、创新大赛、专题研讨、项目考察、新品发布、技术交流等多种活动,多维度精准对接全球储能市场与应用,助力中国储能企业与国际接轨,为储能企业搭建与政策制定者、规划者、电网管理者、电力公司、能源服务商的交流互动平台。2019年5月18-20日,中关村储能产业技术联盟、中国科学院工程热物理研究所举办“ESIE2019储能国际峰会暨展览会”,北极星储能网、电力头条APP全程直播。

在主题论坛7:“用户侧储能应用与综合能源服务”论坛上,自然资源保护协会(NRDC)高级政策研究分析师刘明明作题为《电力需求侧资源的市场参与和价值体现》的演讲。

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以下为发言实录:

自然资源保护协会(NRDC)高级政策研究分析师刘明明:很荣幸能在这里跟大家分享一下近期研究成果和政策的梳理,刚才杨主任需求侧响应和需求侧资源做了很详细的介绍。刚才很多专家做了详细技术的介绍,重点从宏观政策的方面进行一些梳理,很多结合国际的形势,可能有一些内容不太适合中国现有一个情况,只是说跟大家分享一下我最近的一些心得。

我是来自自然资源保护协会,我们是一个成立70年代公益环保组织,在中国是从上个世纪90年代开展工作,需求侧管理项目第一个启动项目,跟苏州一起启动项目,目前四个领域的工作,自然资源保护、野生生态环境保护,气候变化与能源、环境治理和可持续发展。在2015年的时候结合国家推出需求侧综合管理试点项目,包括北京、苏州、佛山、唐山开展了需求侧响应的工作。在工作过程当中,我们发现在实践的时候遇到很多的问题,大家对这个市场充满憧憬,但是面临很多的困惑,下面做一些简单的介绍。分为四个内容:

电力系统正在经过一个转型。这是昨天和今天的电网,可以看出电网从输电、配电、居民用户进行消费,可以看出电流是一个单向的流动,随着新技术的出现,可再生能源、储能和用户侧电表的出现这个趋势正在发生改变。电流不仅仅是一个单向的流动,可以实现从一些用户侧、储能侧对电网进行了一些反馈。所以说电网正在经历的转型,是从电流的单向流动向双向流动的转变。

最新的趋势还有一个最显著的特点大规模可再生能源接入电网,这个曲线得到很多人的关注。风能和光伏的加速发展正在重塑电力系统发电潜力,我们可以看出这个图上的蓝色,净负荷曲线就是说用电负荷曲线减去风光之后的出现负荷变化的情况,可以看出随着可再生能源加入越多,本来下午的时段是用电高峰的时期,因为天气的因素导致可再生能源处理很高,出现下降的情况。下午的这个时段风光逐渐退出电网,导致用电需求出现一个高峰,现有日负荷曲线双峰双谷的情况不太一致。预计电力系统可再生能源占比比例将当前25%上升到40%左右,随着比例的逐年的增加,这种现象更多的典型。可再生能源是一种间歇性特征,给电网的稳定运行带来一个挑战。

另外一个趋势多样化需求侧资源正在接入配网,需求侧资源呈现多样化发展,包括提到储能、分布式、需求响应、电动汽车,各国制定电动车为发展目标,电动车大规模给城市配网带来一些挑战,也带来灵活性。

灵活性是电力系统的新主张,包括这一些负荷曲线发生的变化,这种情况下,在高比例可再生能源情景下需求响应的不同的角色。我们可以看出,在这种负荷的时段需求侧资源可以进行填谷,在峰荷进行削峰,还可以进行爬坡速率的改变,可以看出需求侧资源,可以帮助电网应对可再生能源带来这种挑战。

需求侧资源在传统上供电计划的时候,首先是从用户侧、发电侧进行入手,包括新建发电电厂,新建输电线路。需求侧资源开发提供更有效的解决手段。用最低的成本有效方式满足供电需求,可以简单看一下,对于日负荷曲线来说,灵活性需求侧资源可以平滑负荷曲线,来自三个产业的手段,热水器、空调、电动车,这些都可以削峰填谷需求侧曲线中发挥很重要的作用。

需求侧资源的种类,做一个大概的梳理。需求侧资源最主要的能效项目,能效项目推了很多年,所谓能效电厂项目,用户侧减少能源消费的技术和行为,照明,升级制冷和供热系统,以及家电电极等,是永久性负荷削减,定向的能效项目可以减少系统峰荷降低。需求响应基于特定的系统条件和市场激励而作出的负荷变化的响应,由用户、第三方或电力公司直接控制的。包括智能家电、照明、智能充电临时性的调整。可以看出是一种临时性的负荷调整,它供电充裕的时候可以帮助消纳电量,在高峰的时候可以减少负荷。

分布式能源也是最近发展势头比较猛的,包括小型发电机组,分布式光伏。这一种最大特点跟配网相连的,发电电源,在用户侧配网侧可以作为需求侧来进行管理。储能不多作介绍。

需求侧资源的应用场景,对于终端用户来讲,在他家里可以装上太阳能光伏,大概3-4千瓦,小型的风电,还有照明、需求响应的家电,还有储能系统。通过这一系列的组合,可以帮助这个家庭提供更多样的有价值的服务,这可能是未来需求侧资源应用的典型案例。需求侧资源介绍这么多,它的优势经介绍过,经济性避免和延缓输电系统和发电量的投资,以及降低用户电费账单。最大的特点是灵活性,灵活性最新的电网提出新的主张,包括它的快速爬坡能力,吸收和转移多余发电量,维持电压和频率的平衡。环保型,避免调度一些低效、不环保机组,排放很低。

需求响应资源的潜力,通常可以占到峰荷15%。据IEA预测,2050年欧盟地区需求响应潜力将达到很大规模了。在工业、服务业、居民、交通有不同的响应手段。右上边这个图,IEA前一阵子公布需求响应的成本的供应曲线,可以看出在工业、居民、服务业、交通领域都有不同的手段去提供这种需求响应的能力,成本很低的。最左侧的资源,包括热水器、暖通空调其实都有很大的潜力。

下面我来介绍市场价值之前,介绍一下市场种类。市场种类这一个分为长期、中期、短期的市场。深蓝色表示基本上所有电力市场具备的元素,浅蓝色并不是所有的具备,长期来看,有针对容量的容量市场,针对能量的有一个远期日内市场、日前市场和实时平衡市场,针对备用有一个辅助服务市场。这一揽子的市场组合满足长期、短期、中期负荷发电的需求。

电能量市场,出售电能,单位是千瓦时,中国正在建立恩电能量的市场,和现货市场的建立。容量市场,购买一定的电力资源,来满足未来一定期间内的电力需求,从而保证电网长期可靠性。随着可再生能源发电的增加,由政府引入的一种确保电力供需长期平衡的一种机制。有一些国家实施,证明行之有效的机制。

辅助服务市场,维持输电系统在输送电力的过程中始终稳定可靠运行,电压和频率维持一定的范围。

需求侧资源电能量市场,作为负荷参与能量市场,对动态的电价作出响应。参与的方式大工业直接参与批发市场进行交易。小用户不能直接参与,通过负荷集成商进行参与。特点,能量市场电价比较低的,不太能回收容量投资的一种成本,所以说作为需求侧参与电能量市场机会比较少的。

参与容量,在调度之前由电网公司购买,确保足够多的投资在新发电上面,来满足不断改进的个可靠性指标,提供可靠性的容量。

参与容量市场的特点,电网出现压力时,容量市场可以确保有充足的发电资源和负荷管理的能力,帮助电网平衡。可以看出它的目标是保证电力供应的长期安全性,所以说容量市场是为了未来建立的市场。它确保容量市场释放出价格信号,来引导市场投资在容量建设上面,包括投资需求侧资源、储能资源这一些上面。

参与辅助服务市场,根据辅助服务市场提供了一些产品,这里头简单列出来包括调频、备用电力传输的时候保证实时平衡,包括储能参与调频调压的服务。

不同市场有不同的特点,能量市场有价格上限,不足以鼓励充足性的发电投资,容量市场是投资于需求侧资源的主要驱动因素。容量市场的建立对于鼓励需求侧的资源很有意义的机制。

需求侧资源市场参与价值体现,需求侧资源可以参与前面介绍容量市场、能量市场、运行备用市场。左边可以看出对价格信号进行响应,通过降低需求或者动态电价来参与容量、能量市场。其次作为发电资源,跟供电侧发电资源类似的资源参与容量、能量市场、备用市场的竞价。

交易模式,有一些分散小翁用户的时候不太能直接参与到市场中去,需要通过负荷集成商,把这种分散一些负荷集中起来,负荷集成商在未来电力市场中发挥重要的作用。

案例,在欧洲来说,需求侧资源在欧洲有很多的机会,深蓝色显示已经提供这些机会给这些需求侧资源参与辅助服务。对于电能量来说开放不多,有比利时、芬兰、法国三个国家,有一些需要不允许需求侧参与能量市场。英国、法国、比利时中,法国做得比较好,其他市场没有接纳需求侧资源。

美国鼓励需求侧资源参与市场,可以看出把需求侧资源分为可靠性、经济性两种,根据它的特点分为不可调度的资源和可以进行实时调度的资源。对于实时调度的需求侧资源,可以去参加容量、能量、辅助服务的市场。因为就是相当于一台发电机组,作为一台发电机组,包括用户侧的发电,分布式的资源,都可以参与这三种的市场,提供一些灵活性的资源。

数据显示,美国参与需求侧响应资源比重在增加的。调查显示,对美国155家电力公司注册的需求响应调查之后发现,需求容量可以达到18.3GW,其中有10.7GW可调度的容量。对于电网很灵活的资源,可以注册容量里头,很多就是来自于空调开关、自动调制一些智能电表,用户发起的智能表计带来的灵活的选择。

美国PJM在需求侧资源做得非常好,建立一个容量市场,容量市场中给需求侧资源提供一些机会,参与紧急需求响应,发电容量和能效方面。需求响应收入来自于容量市场。这个图可以看出需求响应的来源,来自于制造业占了很大的比重,照明、终端用户的手段,可以满足大概6%的负荷需求,涵盖的用户一百万。

纽约,发现用电需求有用电负荷的需求,大概60MW,供应侧、升级电网、建立发电源可以满足,需要12亿美元用于电网升级改造。纽约选择购买一揽子需求侧以及电网的升级,五分之一的价格就实现了69兆瓦的满足,所以需求侧资源有很大的成本响应。

需求侧资源市场的走势,随着中小型企业的分时电价正在加速发展,智能电表的发展加速了需求侧资源参与市场的能力,以及电动汽车的规模化发展,都提供了这种灵活性,还有双向储能在需求响应发挥重要作用。一些无线电技术对于延缓分布式资源投资,需求响应帮助平衡负荷发挥重要的作用,过去两年一些投资专家提到,美国841号令为储能开启一扇大门,这种系统运营商向储能无差别开放能量的批发市场、容量市场和服务市场,这可能是很大的利好。

将需求响应作为发电机组来调度,看起来很美好,实际上做起来很难的一件事情,需要很完善的市场规则来进行配合。首先有一个安全的系统,其次对政策机制提出一些要求。同时还有技术发展很快,但是基础设施有一些滞后。创新不仅仅是智能电表,更需要关注一些运作模式和管理。之前介绍到传统的体系是单向流动的,旧的管理体系集中于电流单向流动来设计的,将来随着双向互动的一个逐渐增多,这种管理体系也是做一个调整。

建立市场之外需要解决的问题,加强市场的监管,包括制定市场的交易规则,健康运行、信息披露与公开。提升用户的意识,加强培训交流,提高社会责任意识,提供定制服务。资源潜力分析,要梳理出电力需求侧资源技术潜力和经济潜力,同时进行成本分析,为确定市场价格提供基础。负荷集成商作为中间者,对能力要求很高。以及促进电力公司进行转型,国家两大电网公司进行转型,单一卖电向提供综合能源服务,这是需要解决的问题。

总结,需求侧资源的出现,包括需求响应和储能等技术,将在很大程度上改变电力市场的设计,因为打破了电能生产和消费必须同时进行的特点,使得电能成为类似于油气或者其他能源一样的能源参与这种市场。

(以上内容为北极星储能网根据速记内容整理,未经嘉宾审核)


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