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    自然資源保護協會劉明明:電力系統正在轉型 電力需求側資源的市場參與和價值體現
    發布時間:2019-05-20 17:26:12

      自然資源保護協會(NRDC)高級政策研究分析師劉明明

      2019年5月18-20日,中關村儲能產業技術聯盟、中國科學院工程熱物理研究所舉辦“ESIE2019儲能國際峰會暨展覽會”,自然資源保護協會(NRDC)高級政策研究分析師劉明明在會議上發言。

      以下為發言實錄:

      自然資源保護協會(NRDC)高級政策研究分析師劉明明:很榮幸能在這里跟大家分享一下近期研究成果和政策的梳理,剛才楊主任需求側響應和需求側資源做了很詳細的介紹。剛才很多專家做了詳細技術的介紹,重點從宏觀政策的方面進行一些梳理,很多結合國際的形勢,可能有一些內容不太適合中國現有一個情況,只是說跟大家分享一下我最近的一些心得。

      我是來自自然資源保護協會,我們是一個成立70年代公益環保組織,在中國是從上個世紀90年代開展工作,需求側管理項目第一個啟動項目,跟蘇州一起啟動項目,目前四個領域的工作,自然資源保護、野生生態環境保護,氣候變化與能源、環境治理和可持續發展。在2015年的時候結合國家推出需求側綜合管理試點項目,包括北京、蘇州、佛山、唐山開展了需求側響應的工作。在工作過程當中,我們發現在實踐的時候遇到很多的問題,大家對這個市場充滿憧憬,但是面臨很多的困惑,下面做一些簡單的介紹。分為四個內容:

      電力系統正在經過一個轉型。這是昨天和今天的電網,可以看出電網從輸電、配電、居民用戶進行消費,可以看出電流是一個單向的流動,隨著新技術的出現,可再生能源、儲能和用戶側電表的出現這個趨勢正在發生改變。電流不僅僅是一個單向的流動,可以實現從一些用戶側、儲能側對電網進行了一些反饋。所以說電網正在經歷的轉型,是從電流的單向流動向雙向流動的轉變。

      最新的趨勢還有一個最顯著的特點大規??稍偕茉唇尤腚娋W,這個曲線得到很多人的關注。風能和光伏的加速發展正在重塑電力系統發電潛力,我們可以看出這個圖上的藍色,凈負荷曲線就是說用電負荷曲線減去風光之后的出現負荷變化的情況,可以看出隨著可再生能源加入越多,本來下午的時段是用電高峰的時期,因為天氣的因素導致可再生能源處理很高,出現下降的情況。下午的這個時段風光逐漸退出電網,導致用電需求出現一個高峰,現有日負荷曲線雙峰雙谷的情況不太一致。預計電力系統可再生能源占比比例將當前25%上升到40%左右,隨著比例的逐年的增加,這種現象更多的典型??稍偕茉词且环N間歇性特征,給電網的穩定運行帶來一個挑戰。

      另外一個趨勢多樣化需求側資源正在接入配網,需求側資源呈現多樣化發展,包括提到儲能、分布式、需求響應、電動汽車,各國制定電動車為發展目標,電動車大規模給城市配網帶來一些挑戰,也帶來靈活性。

      靈活性是電力系統的新主張,包括這一些負荷曲線發生的變化,這種情況下,在高比例可再生能源情景下需求響應的不同的角色。我們可以看出,在這種負荷的時段需求側資源可以進行填谷,在峰荷進行削峰,還可以進行爬坡速率的改變,可以看出需求側資源,可以幫助電網應對可再生能源帶來這種挑戰。

      需求側資源在傳統上供電計劃的時候,首先是從用戶側、發電側進行入手,包括新建發電電廠,新建輸電線路。需求側資源開發提供更有效的解決手段。用最低的成本有效方式滿足供電需求,可以簡單看一下,對于日負荷曲線來說,靈活性需求側資源可以平滑負荷曲線,來自三個產業的手段,熱水器、空調、電動車,這些都可以削峰填谷需求側曲線中發揮很重要的作用。

      需求側資源的種類,做一個大概的梳理。需求側資源最主要的能效項目,能效項目推了很多年,所謂能效電廠項目,用戶側減少能源消費的技術和行為,照明,升級制冷和供熱系統,以及家電電極等,是永久性負荷削減,定向的能效項目可以減少系統峰荷降低。需求響應基于特定的系統條件和市場激勵而作出的負荷變化的響應,由用戶、第三方或電力公司直接控制的。包括智能家電、照明、智能充電臨時性的調整??梢钥闯鍪且环N臨時性的負荷調整,它供電充裕的時候可以幫助消納電量,在高峰的時候可以減少負荷。

      分布式能源也是最近發展勢頭比較猛的,包括小型發電機組,分布式光伏。這一種最大特點跟配網相連的,發電電源,在用戶側配網側可以作為需求側來進行管理。儲能不多作介紹。

      需求側資源的應用場景,對于終端用戶來講,在他家里可以裝上太陽能光伏,大概3-4千瓦,小型的風電,還有照明、需求響應的家電,還有儲能系統。通過這一系列的組合,可以幫助這個家庭提供更多樣的有價值的服務,這可能是未來需求側資源應用的典型案例。需求側資源介紹這么多,它的優勢經介紹過,經濟性避免和延緩輸電系統和發電量的投資,以及降低用戶電費賬單。最大的特點是靈活性,靈活性最新的電網提出新的主張,包括它的快速爬坡能力,吸收和轉移多余發電量,維持電壓和頻率的平衡。環保型,避免調度一些低效、不環保機組,排放很低。

      需求響應資源的潛力,通??梢哉嫉椒搴?5%。據IEA預測,2050年歐盟地區需求響應潛力將達到很大規模了。在工業、服務業、居民、交通有不同的響應手段。右上邊這個圖,IEA前一陣子公布需求響應的成本的供應曲線,可以看出在工業、居民、服務業、交通領域都有不同的手段去提供這種需求響應的能力,成本很低的。最左側的資源,包括熱水器、暖通空調其實都有很大的潛力。

      下面我來介紹市場價值之前,介紹一下市場種類。市場種類這一個分為長期、中期、短期的市場。深藍色表示基本上所有電力市場具備的元素,淺藍色并不是所有的具備,長期來看,有針對容量的容量市場,針對能量的有一個遠期日內市場、日前市場和實時平衡市場,針對備用有一個輔助服務市場。這一攬子的市場組合滿足長期、短期、中期負荷發電的需求。

      電能量市場,出售電能,單位是千瓦時,中國正在建立恩電能量的市場,和現貨市場的建立。容量市場,購買一定的電力資源,來滿足未來一定期間內的電力需求,從而保證電網長期可靠性。隨著可再生能源發電的增加,由政府引入的一種確保電力供需長期平衡的一種機制。有一些國家實施,證明行之有效的機制。

      輔助服務市場,維持輸電系統在輸送電力的過程中始終穩定可靠運行,電壓和頻率維持一定的范圍。

      需求側資源電能量市場,作為負荷參與能量市場,對動態的電價作出響應。參與的方式大工業直接參與批發市場進行交易。小用戶不能直接參與,通過負荷集成商進行參與。特點,能量市場電價比較低的,不太能回收容量投資的一種成本,所以說作為需求側參與電能量市場機會比較少的。

      參與容量,在調度之前由電網公司購買,確保足夠多的投資在新發電上面,來滿足不斷改進的個可靠性指標,提供可靠性的容量。

      參與容量市場的特點,電網出現壓力時,容量市場可以確保有充足的發電資源和負荷管理的能力,幫助電網平衡??梢钥闯鏊哪繕耸潜WC電力供應的長期安全性,所以說容量市場是為了未來建立的市場。它確保容量市場釋放出價格信號,來引導市場投資在容量建設上面,包括投資需求側資源、儲能資源這一些上面。

      參與輔助服務市場,根據輔助服務市場提供了一些產品,這里頭簡單列出來包括調頻、備用電力傳輸的時候保證實時平衡,包括儲能參與調頻調壓的服務。

      不同市場有不同的特點,能量市場有價格上限,不足以鼓勵充足性的發電投資,容量市場是投資于需求側資源的主要驅動因素。容量市場的建立對于鼓勵需求側的資源很有意義的機制。

      需求側資源市場參與價值體現,需求側資源可以參與前面介紹容量市場、能量市場、運行備用市場。左邊可以看出對價格信號進行響應,通過降低需求或者動態電價來參與容量、能量市場。其次作為發電資源,跟供電側發電資源類似的資源參與容量、能量市場、備用市場的競價。

      交易模式,有一些分散小翁用戶的時候不太能直接參與到市場中去,需要通過負荷集成商,把這種分散一些負荷集中起來,負荷集成商在未來電力市場中發揮重要的作用。

      案例,在歐洲來說,需求側資源在歐洲有很多的機會,深藍色顯示已經提供這些機會給這些需求側資源參與輔助服務。對于電能量來說開放不多,有比利時、芬蘭、法國三個國家,有一些需要不允許需求側參與能量市場。英國、法國、比利時中,法國做得比較好,其他市場沒有接納需求側資源。

      美國鼓勵需求側資源參與市場,可以看出把需求側資源分為可靠性、經濟性兩種,根據它的特點分為不可調度的資源和可以進行實時調度的資源。對于實時調度的需求側資源,可以去參加容量、能量、輔助服務的市場。因為就是相當于一臺發電機組,作為一臺發電機組,包括用戶側的發電,分布式的資源,都可以參與這三種的市場,提供一些靈活性的資源。

      數據顯示,美國參與需求側響應資源比重在增加的。調查顯示,對美國155家電力公司注冊的需求響應調查之后發現,需求容量可以達到18.3GW,其中有10.7GW可調度的容量。對于電網很靈活的資源,可以注冊容量里頭,很多就是來自于空調開關、自動調制一些智能電表,用戶發起的智能表計帶來的靈活的選擇。

      美國PJM在需求側資源做得非常好,建立一個容量市場,容量市場中給需求側資源提供一些機會,參與緊急需求響應,發電容量和能效方面。需求響應收入來自于容量市場。這個圖可以看出需求響應的來源,來自于制造業占了很大的比重,照明、終端用戶的手段,可以滿足大概6%的負荷需求,涵蓋的用戶一百萬。

      紐約,發現用電需求有用電負荷的需求,大概60MW,供應側、升級電網、建立發電源可以滿足,需要12億美元用于電網升級改造。紐約選擇購買一攬子需求側以及電網的升級,五分之一的價格就實現了69兆瓦的滿足,所以需求側資源有很大的成本響應。

      需求側資源市場的走勢,隨著中小型企業的分時電價正在加速發展,智能電表的發展加速了需求側資源參與市場的能力,以及電動汽車的規?;l展,都提供了這種靈活性,還有雙向儲能在需求響應發揮重要作用。一些無線電技術對于延緩分布式資源投資,需求響應幫助平衡負荷發揮重要的作用,過去兩年一些投資專家提到,美國841號令為儲能開啟一扇大門,這種系統運營商向儲能無差別開放能量的批發市場、容量市場和服務市場,這可能是很大的利好。

      將需求響應作為發電機組來調度,看起來很美好,實際上做起來很難的一件事情,需要很完善的市場規則來進行配合。首先有一個安全的系統,其次對政策機制提出一些要求。同時還有技術發展很快,但是基礎設施有一些滯后。創新不僅僅是智能電表,更需要關注一些運作模式和管理。之前介紹到傳統的體系是單向流動的,舊的管理體系集中于電流單向流動來設計的,將來隨著雙向互動的一個逐漸增多,這種管理體系也是做一個調整。

      建立市場之外需要解決的問題,加強市場的監管,包括制定市場的交易規則,健康運行、信息披露與公開。提升用戶的意識,加強培訓交流,提高社會責任意識,提供定制服務。資源潛力分析,要梳理出電力需求側資源技術潛力和經濟潛力,同時進行成本分析,為確定市場價格提供基礎。負荷集成商作為中間者,對能力要求很高。以及促進電力公司進行轉型,國家兩大電網公司進行轉型,單一賣電向提供綜合能源服務,這是需要解決的問題。

      總結,需求側資源的出現,包括需求響應和儲能等技術,將在很大程度上改變電力市場的設計,因為打破了電能生產和消費必須同時進行的特點,使得電能成為類似于油氣或者其他能源一樣的能源參與這種市場。


    稿件來源: 電池中國網
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