史沛然，李彥賓，江長(zhǎng)明，張 哲，張 勇，郭 磊

（國(guó)家電網(wǎng)有限公司華北分部,北京市100053）

0 引言

中國(guó)華北電網(wǎng)由京津唐電網(wǎng)、河北南網(wǎng)、山西電網(wǎng)、山東電網(wǎng)和蒙西電網(wǎng)五個(gè)省級(jí)控制區(qū)構(gòu)成,供電區(qū)域涵蓋北京市、天津市、河北省、山西省、山東省和內(nèi)蒙古自治區(qū)西部地區(qū)。京津唐電網(wǎng)由北京、天津、冀北五市（唐山、秦皇島、承德、張家口、廊坊）所在電網(wǎng)以及山西、陜西、內(nèi)蒙古、遼寧等地點(diǎn)對(duì)網(wǎng)電廠送出系統(tǒng)組成,新中國(guó)成立以來始終按照“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)”原則發(fā)展,保障著首都北京可靠供電。

近年來,華北電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)“一高一多一少”特征愈發(fā)顯著。截至2019年底,華北電網(wǎng)新能源裝機(jī)107 GW,占總裝機(jī)近30%；供熱機(jī)組裝機(jī)183 GW,占火電裝機(jī)73%；利于調(diào)峰的水電機(jī)組7.43 GW,占總裝機(jī)不到2%。華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)行信息表明,京津唐電網(wǎng)平均發(fā)電負(fù)荷率最低值已達(dá)50.92%,夜間和午后低谷時(shí)段平均發(fā)電負(fù)荷率均值為59.99%和60.93%,電網(wǎng)調(diào)峰資源明顯不足,新能源消納壓力不斷增加,亟須挖掘各類功率可調(diào)節(jié)的資源參與調(diào)峰。

與此同時(shí),配網(wǎng)側(cè)存在大量功率可調(diào)節(jié)的負(fù)荷資源,如電動(dòng)汽車、分布式儲(chǔ)能、智能樓宇、電采暖、工業(yè)園區(qū)等。以京津唐電網(wǎng)為例,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),截至2018年底電動(dòng)汽車保有量約40萬輛,空調(diào)保有量約8 000萬臺(tái)、容量1.8 GW,電采暖用戶約163萬戶、容量近0.6 GW［1］。這些資源用電時(shí)間有彈性、用電行為可引導(dǎo)、用電規(guī)律可預(yù)測(cè)、用電方式智能化,若將其納入電網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化控制,可大幅增加電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力。

2019年上半年,華北電網(wǎng)在國(guó)內(nèi)率先搭建了源網(wǎng)荷儲(chǔ)多元協(xié)調(diào)調(diào)度控制平臺(tái)［1］,解決了調(diào)度端與負(fù)荷端網(wǎng)絡(luò)鏈條長(zhǎng)、跨越平臺(tái)數(shù)量多、信息交互壁壘大、互聯(lián)網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)大等諸多問題,實(shí)現(xiàn)了調(diào)度端對(duì)負(fù)荷側(cè)資源的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、分析及展示。

然而,如何通過市場(chǎng)手段引導(dǎo)負(fù)荷側(cè)資源可持續(xù)參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)成為一個(gè)難題。近年來,電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)已成為解決電網(wǎng)調(diào)峰問題的主要市場(chǎng)化手段［2-6］,其市場(chǎng)主體涉及各類發(fā)電側(cè)資源,包含燃煤火電機(jī)組［2-5］、抽水蓄能機(jī)組［4］、核電機(jī)組［2-3,6］、新能源機(jī)組［2-3］等。隨著虛擬電廠［7-8］、負(fù)荷側(cè)需求響應(yīng)［9-10］、微電網(wǎng)［11-12］等概念的提出,電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能、智能樓宇等功率可調(diào)節(jié)的負(fù)荷側(cè)資源參與電網(wǎng)調(diào)峰成為研究熱點(diǎn)之一［13-18］。政府主管部門也提出按需擴(kuò)大電力輔助服務(wù)提供主體,鼓勵(lì)儲(chǔ)能設(shè)備、需求側(cè)資源參與提供電力輔助服務(wù),允許第三方參與提供電力輔助服務(wù)［19］。當(dāng)前負(fù)荷側(cè)資源參與電力輔助服務(wù)相關(guān)研究主要集中在理論、政策層面,尚未提出能滿足商業(yè)化運(yùn)行需求的規(guī)則設(shè)計(jì)與實(shí)踐驗(yàn)證。

結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)律和華北電網(wǎng)實(shí)際情況,以源網(wǎng)荷儲(chǔ)多元協(xié)調(diào)調(diào)度控制體系建設(shè)工作為基礎(chǔ),本文設(shè)計(jì)了第三方獨(dú)立主體參與華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的規(guī)則,提出了市場(chǎng)申報(bào)、出清、結(jié)算和分?jǐn)偟脑瓌t與方法。獲國(guó)家能源局批復(fù)后,于2019年12月12日開始在京津唐電網(wǎng)正式結(jié)算運(yùn)行。實(shí)踐結(jié)果表明,第三方獨(dú)立主體代理的電動(dòng)汽車、分布式儲(chǔ)能、虛擬電廠等負(fù)荷側(cè)資源在市場(chǎng)機(jī)制引導(dǎo)下初步改變了“反調(diào)峰”特性,有效提高了電網(wǎng)調(diào)峰能力,促進(jìn)了新能源消納。相關(guān)研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以為其他省網(wǎng)負(fù)荷側(cè)資源參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)提供參考。

1 設(shè)計(jì)思路

按照積極穩(wěn)妥、分步推進(jìn)的思路,第三方獨(dú)立主體參與華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)初期,只參與省網(wǎng)市場(chǎng)、不參與省間市場(chǎng)。待條件具備時(shí),第三方獨(dú)立主體適時(shí)參與省間市場(chǎng)。

試點(diǎn)初期,第三方獨(dú)立主體采取報(bào)量不報(bào)價(jià)方式,作為價(jià)格接受者參與省網(wǎng)市場(chǎng)。電力調(diào)度機(jī)構(gòu)根據(jù)市場(chǎng)規(guī)則,通過二次出清完成第三方獨(dú)立主體充用電計(jì)劃編制。第三方獨(dú)立主體不參與分?jǐn)?。每個(gè)出清時(shí)段進(jìn)行清算,每日統(tǒng)計(jì),每月市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)主體與第三方獨(dú)立主體結(jié)算調(diào)峰服務(wù)費(fèi)用。

2 市場(chǎng)主體、準(zhǔn)入條件與職責(zé)

2.1 第三方獨(dú)立主體

儲(chǔ)能裝置、電動(dòng)汽車充電樁（站）、電采暖等負(fù)荷側(cè)資源作為第三方獨(dú)立主體可按照經(jīng)營(yíng)主體獨(dú)立參與市場(chǎng),也可由聚合后第三方獨(dú)立主體分類代理資源參與市場(chǎng)。

2.2 市場(chǎng)準(zhǔn)入條件

參與華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的第三方獨(dú)立主體應(yīng)是具有獨(dú)立法人資格、獨(dú)立財(cái)務(wù)核算、信用良好、能夠獨(dú)立承擔(dān)民事責(zé)任的經(jīng)濟(jì)實(shí)體,或經(jīng)法人單位授權(quán)的非獨(dú)立法人的第三方獨(dú)立主體。

第三方獨(dú)立主體代理的負(fù)荷側(cè)資源暫定調(diào)節(jié)容量不小于2.5 MW·h時(shí),最大充用電功率不小于5 MW,具備電力、電量數(shù)據(jù)分時(shí)計(jì)量與傳輸功能,滿足電網(wǎng)接入要求,滿足數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性與可靠性規(guī)范的要求,通過電力調(diào)度機(jī)構(gòu)的相關(guān)技術(shù)測(cè)試。

第三方獨(dú)立主體與市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)簽訂并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議和輔助服務(wù)結(jié)算協(xié)議。

2.3 第三方獨(dú)立主體職責(zé)

第三方獨(dú)立主體按照自主意愿參與市場(chǎng),自行承擔(dān)市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn),嚴(yán)格遵守市場(chǎng)規(guī)則,服從市場(chǎng)管理,維護(hù)市場(chǎng)秩序,接受相關(guān)部門監(jiān)管,履行法律法規(guī)規(guī)定的權(quán)利和義務(wù)。

第三方獨(dú)立主體接受電力調(diào)度機(jī)構(gòu)的統(tǒng)一調(diào)度,按照市場(chǎng)規(guī)則完成市場(chǎng)申報(bào),嚴(yán)格執(zhí)行市場(chǎng)出清結(jié)果。做好設(shè)備運(yùn)行維護(hù),防范安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

第三方獨(dú)立主體按規(guī)定向電力調(diào)度機(jī)構(gòu)提供負(fù)荷側(cè)資源個(gè)體的容量、類型、位置、是否可控等基本信息,如實(shí)、準(zhǔn)確申報(bào)和傳輸負(fù)荷側(cè)資源個(gè)體實(shí)時(shí)功率、總體實(shí)時(shí)功率等運(yùn)行信息,提供負(fù)荷側(cè)資源個(gè)體和總體歷史運(yùn)行信息。

第三方獨(dú)立主體按照公平合理原則與其代理的負(fù)荷側(cè)資源分配輔助服務(wù)收益。第三方獨(dú)立主體獲得的輔助服務(wù)收益與其應(yīng)繳納電費(fèi)分別結(jié)算,不得沖抵。

3 申報(bào)與出清

3.1 市場(chǎng)申報(bào)

電力調(diào)度機(jī)構(gòu)組織第三方獨(dú)立主體參與市場(chǎng)申報(bào),申報(bào)周期為日。第三方獨(dú)立主體參與華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)初期,報(bào)量不報(bào)價(jià),作為市場(chǎng)出清價(jià)格的接受者參與省網(wǎng)市場(chǎng)。

儲(chǔ)能裝置、車網(wǎng)互動(dòng)（V2G）型充電樁［20］等具備充放電功能的設(shè)備申報(bào)充放電功率及時(shí)間、基準(zhǔn)充放電功率、充放電容量、轉(zhuǎn)換效率、最大充放電功率、日最大充放電次數(shù)、功率調(diào)節(jié)速率等。電動(dòng)汽車普通充電樁或充電站等僅有充電功能的資源申報(bào)充電功率及時(shí)間、最大充電功率、基準(zhǔn)充電功率等。電采暖、智能樓宇等可控負(fù)荷申報(bào)用電功率及時(shí)間、最大調(diào)節(jié)功率、基準(zhǔn)用電功率等。

第三方獨(dú)立主體分類申報(bào)其代理的各類負(fù)荷側(cè)資源。按照前述不同資源類型申報(bào)要求,第三方獨(dú)立主體申報(bào)各類負(fù)荷側(cè)資源的聚合信息。

3.2 市場(chǎng)出清

電力調(diào)度機(jī)構(gòu)根據(jù)市場(chǎng)規(guī)則,編制省網(wǎng)日前發(fā)電預(yù)計(jì)劃,完成日前市場(chǎng)預(yù)出清。

結(jié)合第三方獨(dú)立主體申報(bào)的次日充用電曲線,在市場(chǎng)預(yù)出清價(jià)格較高時(shí)段調(diào)用負(fù)荷側(cè)資源,形成第三方獨(dú)立主體日前充放電曲線。依據(jù)確定的第三方獨(dú)立主體日前充放電曲線,修正次日省網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè),在此基礎(chǔ)上,完成日前市場(chǎng)第二次出清,確定省網(wǎng)常規(guī)發(fā)電機(jī)組日前發(fā)電計(jì)劃［21］。

市場(chǎng)出清結(jié)果通過調(diào)度側(cè)自動(dòng)功率控制（automatic power control,APC）系統(tǒng)實(shí)時(shí)下發(fā)至第三方獨(dú)立主體控制管理平臺(tái),平臺(tái)自動(dòng)接收并將分解后的指令發(fā)給其代理的各負(fù)荷側(cè)資源個(gè)體執(zhí)行,有效實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

4 結(jié)算與分?jǐn)?/h2>

第三方獨(dú)立主體參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)初期,為鼓勵(lì)第三方獨(dú)立主體參與市場(chǎng)積極性,設(shè)置市場(chǎng)系數(shù)。市場(chǎng)系數(shù)定義為參與市場(chǎng)的所有運(yùn)行火電機(jī)組平均發(fā)電負(fù)荷率［22］的倒數(shù),其數(shù)值總是大于1。

為引導(dǎo)第三方獨(dú)立主體準(zhǔn)確預(yù)測(cè)負(fù)荷側(cè)資源次日充用電功率并嚴(yán)格按預(yù)測(cè)功率執(zhí)行,設(shè)置調(diào)峰貢獻(xiàn)率和結(jié)算調(diào)峰電力。調(diào)峰貢獻(xiàn)率取實(shí)際調(diào)峰電力與基準(zhǔn)功率的比值和1之間的較小者,其數(shù)值不大于1；結(jié)算調(diào)峰電力取實(shí)際調(diào)峰電力與基準(zhǔn)功率中的較小者。實(shí)際調(diào)峰電力為實(shí)際充用電功率與基礎(chǔ)功率的差值,基準(zhǔn)功率為預(yù)測(cè)充用電功率與基礎(chǔ)功率的差值。

基礎(chǔ)功率用于計(jì)算實(shí)際調(diào)峰電力和基準(zhǔn)功率,由市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)主導(dǎo)制定?；诘谌姜?dú)立主體資源的歷史運(yùn)行功率數(shù)據(jù)和電量數(shù)據(jù),按照同類型資源的普遍運(yùn)行規(guī)律,采用數(shù)學(xué)擬合方法確定基礎(chǔ)功率。

考慮季節(jié)、出行需求等因素對(duì)資源運(yùn)行特性的影響,同一類資源可以設(shè)置多個(gè)基礎(chǔ)功率或?qū)A(chǔ)功率進(jìn)行臨時(shí)調(diào)整,從而確?；A(chǔ)功率的合理性。比如,由于不同季節(jié)溫度的差異,電采暖資源可以按供熱初期、中期和末期對(duì)應(yīng)運(yùn)行特性制定2～3個(gè)基礎(chǔ)功率。

每一個(gè)出清時(shí)段內(nèi),第三方獨(dú)立主體獲得的調(diào)峰服務(wù)費(fèi)用等于市場(chǎng)系數(shù)、調(diào)峰貢獻(xiàn)率、結(jié)算調(diào)峰電力、出清時(shí)長(zhǎng)和出清價(jià)格的乘積,即:

式中:Fi,t為t出清時(shí)段內(nèi)第三方獨(dú)立主體i獲得的調(diào)峰服務(wù)費(fèi)用；t為調(diào)峰市場(chǎng)出清時(shí)長(zhǎng),華北調(diào)峰市場(chǎng)該數(shù)值為15 min；Kt為t出清時(shí)段內(nèi)的市場(chǎng)系數(shù)；Pi.t和Pb,i,t分別為t出清時(shí)段內(nèi)第三方獨(dú)立主體i所聚合負(fù)荷側(cè)資源的實(shí)際調(diào)峰電力和基準(zhǔn)功率；At為t出清時(shí)段內(nèi)市場(chǎng)的出清價(jià)格。

調(diào)峰服務(wù)費(fèi)用每個(gè)出清時(shí)段清算、每日統(tǒng)計(jì)。每月市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)主體與第三方獨(dú)立主體結(jié)算調(diào)峰服務(wù)費(fèi)用。根據(jù)規(guī)則中市場(chǎng)準(zhǔn)入原則相關(guān)條款,按照與第三方獨(dú)立主體建立的輔助服務(wù)結(jié)算關(guān)系直接開展結(jié)算。

第三方獨(dú)立主體參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)初期,某出清時(shí)段內(nèi)非電網(wǎng)原因造成負(fù)荷側(cè)資源實(shí)際功率曲線偏離下發(fā)功率曲線,使得負(fù)荷側(cè)資源用電量少于下發(fā)功率曲線對(duì)應(yīng)電量超過30%時(shí),該出清時(shí)段調(diào)峰服務(wù)費(fèi)用不予結(jié)算。

第三方獨(dú)立主體不參與市場(chǎng)分?jǐn)?其獲得的調(diào)峰服務(wù)費(fèi)用按市場(chǎng)規(guī)則由新能源企業(yè)和未中標(biāo)火電機(jī)組分?jǐn)?。待條件成熟后,逐步研究向用戶傳導(dǎo)的分?jǐn)倷C(jī)制。

5 運(yùn)行實(shí)踐與成效

第三方獨(dú)立主體參與華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)試點(diǎn)工作確定3家試點(diǎn)單位,與市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)主體國(guó)家電網(wǎng)有限公司華北分部簽訂并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議和結(jié)算協(xié)議。試點(diǎn)單位1代理充電樁和分布式儲(chǔ)能兩類資源,試點(diǎn)單位2代理包括電采暖在內(nèi)的虛擬電廠,試點(diǎn)單位3代理充電樁資源。參與市場(chǎng)的充電樁27 006臺(tái)、分布式儲(chǔ)能電站4座、虛擬電廠負(fù)荷終端17個(gè),負(fù)荷側(cè)資源總量260 MW,調(diào)節(jié)量近40 MW。

5.1 個(gè)體資源調(diào)峰效果

參與市場(chǎng)前,負(fù)荷側(cè)資源均是在低谷電價(jià)開始時(shí)段即以較大功率進(jìn)行充電或用電,電動(dòng)汽車一般在凌晨01:00—02:00即充滿電,分布式儲(chǔ)能和蓄熱式電采暖設(shè)備為避免頻繁調(diào)整功率引起設(shè)備不必要損耗,往往全低谷時(shí)段保持恒定功率用電。

在不改變每日谷價(jià)時(shí)段用電量需求基礎(chǔ)上,通過市場(chǎng)引導(dǎo),電動(dòng)汽車、分布式儲(chǔ)能和蓄熱式電采暖設(shè)備改變了用電功率和時(shí)間,在后半夜市場(chǎng)出清價(jià)格較高時(shí)段即電網(wǎng)調(diào)峰困難時(shí)段多用電,有效參與了電網(wǎng)調(diào)峰。同時(shí),由于谷價(jià)時(shí)段用電量不變,用戶原本享受的谷價(jià)優(yōu)惠不受參與調(diào)峰市場(chǎng)影響,但額外獲取調(diào)峰市場(chǎng)紅利,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和用戶雙贏。

試點(diǎn)單位3代理的北京市某公交充電站參與市場(chǎng)前后的充電功率曲線如圖1所示。藍(lán)線是參與市場(chǎng)前典型日2019年10月7日20:00至次日08:00的充電功率,紅線是參與市場(chǎng)后典型日2020年1月9日20:00至次日08:00的充電功率。

圖1 北京某公交充電站參與市場(chǎng)前后功率曲線Fig.1 Power curves of a bus charging station in Beijing before and after participating in market

參與市場(chǎng)前該站充電功率從谷價(jià)開始的23:00即以最大功率充電,持續(xù)1.5 h后,00:30開始下降,至03:30降至零。通過市場(chǎng)引導(dǎo)后,公交車充電延遲1.5 h,即00:30—02:00以最大功率充電,02:00—04:00以較大功率充電,04:00后逐步下降?？梢?相較于未參與市場(chǎng)前的典型日而言,參與市場(chǎng)后該站改變了充電功率大小和時(shí)間,向電網(wǎng)提供了調(diào)峰電力60～240 kW,且在電網(wǎng)調(diào)峰最困難的03:00—04:00時(shí)段提供了最大的調(diào)峰電力。

試點(diǎn)單位1代理的北京市某商場(chǎng)分布式儲(chǔ)能參與市場(chǎng)前后充電功率曲線如圖2所示。

圖2 北京某商場(chǎng)分布式儲(chǔ)能電站參與市場(chǎng)前后功率曲線Fig.2 Power curves of a distributed energy storage station in a shopping mall in Beijing before and after participating in market

參與市場(chǎng)前,儲(chǔ)能電站從谷價(jià)開始的23:00即以約1 500 k W大功率充電,直至05:45,此后充電功率快速下降。參與市場(chǎng)后,在電網(wǎng)調(diào)峰不困難時(shí)段23:00—02:00以較小功率約500 k W充電,在電網(wǎng)調(diào)峰較為困難時(shí)段02:00—05:00以大功率約2 500 k W充電,相比參與市場(chǎng)前提高了67%,調(diào)峰效果顯著。

試點(diǎn)單位2代理的張家口市某蓄熱式電采暖設(shè)備參與市場(chǎng)前后的用電功率曲線如圖3所示。該設(shè)備享受的谷價(jià)時(shí)段是20:00至次日08:00。

圖3 張家口某蓄熱式電采暖設(shè)備參與市場(chǎng)前后功率曲線Fig.3 Power curves of an accumulating type electric heating device in Zhangjiakou before and after participating in market

參與市場(chǎng)前,電采暖設(shè)備在低谷電價(jià)時(shí)段保持恒定功率蓄熱。參與市場(chǎng)后,電采暖設(shè)備改變用電功率大小和時(shí)間,從紅線與藍(lán)線的差值可以看出,凌晨03:00—06:00用電功率比參與市場(chǎng)前增加約66%,即在電網(wǎng)調(diào)峰困難時(shí)段多用電,改變了用電行為,有效助力電網(wǎng)調(diào)峰。

5.2 總體資源調(diào)峰效果

第三方獨(dú)立主體日前申報(bào)負(fù)荷側(cè)資源每15 min調(diào)峰能力,采用報(bào)量不報(bào)價(jià)的方式,作為價(jià)格接受者參與市場(chǎng)。每15 min根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際調(diào)峰需要,以及負(fù)荷側(cè)資源的申報(bào)情況完成市場(chǎng)統(tǒng)一優(yōu)化出清,確定負(fù)荷側(cè)資源每15 min的運(yùn)行出清結(jié)果。

試點(diǎn)單位3代理充電樁資源典型日出清情況如圖4所示。充電樁資源實(shí)際充電功率按照市場(chǎng)出清結(jié)果執(zhí)行,可見通過市場(chǎng)引導(dǎo),01:45—04:45實(shí)際充電功率大于基礎(chǔ)功率,為電網(wǎng)提供調(diào)峰電力,實(shí)際調(diào)峰電力在調(diào)峰較為困難的02:15達(dá)到最大0.61 MW,有效參與調(diào)峰。相應(yīng)地,在實(shí)際調(diào)峰電力大于零時(shí)段,充電樁資源獲得調(diào)峰市場(chǎng)紅利。

圖4 充電樁資源典型日出清情況Fig.4 Typical market daily clearing information of charging piles

試點(diǎn)單位1代理的分布式儲(chǔ)能資源典型日出清情況如圖5所示。通過市場(chǎng)引導(dǎo),分布式儲(chǔ)能資源在02:15—04:15實(shí)際充電功率大于基礎(chǔ)功率,為電網(wǎng)提供調(diào)峰電力,實(shí)際調(diào)峰電力在調(diào)峰最為困難的03:45達(dá)到最大1.43 MW。在實(shí)際調(diào)峰電力大于零時(shí)段,儲(chǔ)能資源獲得市場(chǎng)紅利。

圖5 分布式儲(chǔ)能資源典型日出清情況Fig.5 Typical market daily clearing information of distributed energy storage stations

試點(diǎn)單位2代理的可控負(fù)荷資源典型日出清情況如圖6所示?？梢?通過市場(chǎng)引導(dǎo),可控負(fù)荷資源在00:30—06:30實(shí)際充電功率大于基礎(chǔ)功率,為電網(wǎng)提供調(diào)峰電力,獲得市場(chǎng)紅利。實(shí)際調(diào)峰電力在00:30—04:30持續(xù)保持在18 MW左右,調(diào)峰效果顯著。

圖6 可控負(fù)荷資源典型日出清情況Fig.6 Typical market daily clearing information of controlled loads

5.3 成效

試點(diǎn)運(yùn)行期間充電樁、分布式儲(chǔ)能、虛擬電廠等各類負(fù)荷側(cè)資源提供了調(diào)峰電力近40 MW,調(diào)峰電量19.58 GW·h,促進(jìn)了19.58 GW·h新能源消納,提升了電網(wǎng)調(diào)峰能力和新能源消納空間。各類資源調(diào)峰電量與市場(chǎng)紅利如表1所示。

表1 三家試點(diǎn)單位代理資源經(jīng)濟(jì)成效Table 1 E conomic profits of proxy resources by three pilot companies

電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段用電負(fù)荷增加,提高了該時(shí)刻火電機(jī)組平均負(fù)荷率,降低火電機(jī)組的煤耗,調(diào)峰市場(chǎng)邊際機(jī)組中標(biāo)檔位也相應(yīng)提高,中標(biāo)價(jià)格降低,市場(chǎng)總費(fèi)用降低,減少發(fā)電企業(yè)分?jǐn)傎M(fèi)用。負(fù)荷側(cè)資源提供40 MW調(diào)峰電力相當(dāng)于將一臺(tái)350 MW容量的火電機(jī)組負(fù)荷率由40%提高到50%,降低煤耗約1.5%。

商場(chǎng)、寫字樓分布式儲(chǔ)能通過參與調(diào)峰市場(chǎng)建立新盈利模式,可有效促進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展。未參與調(diào)峰市場(chǎng)前儲(chǔ)能設(shè)備只能利用峰谷電價(jià)差收回成本及盈利,參與調(diào)峰市場(chǎng)后新增加一種盈利模式,可縮短投資成本回收時(shí)間,促進(jìn)儲(chǔ)能發(fā)展。

三家試點(diǎn)單位通過充電服務(wù)費(fèi)打折方式或優(yōu)惠電價(jià)方式向電動(dòng)汽車車主、電采暖企業(yè)等負(fù)荷側(cè)用戶傳遞市場(chǎng)紅利,激發(fā)了負(fù)荷側(cè)用戶參與調(diào)峰市場(chǎng)的積極性和主動(dòng)性,這些用戶充用電時(shí)間逐漸從前半夜負(fù)荷較高時(shí)段轉(zhuǎn)移到后半夜電網(wǎng)調(diào)峰較為困難時(shí)段,培養(yǎng)、提升了用戶的市場(chǎng)意識(shí),為后續(xù)現(xiàn)貨市場(chǎng)開展打下基礎(chǔ)。

6 參與省間調(diào)峰市場(chǎng)相關(guān)思考

從省內(nèi)資源優(yōu)先參與省內(nèi)調(diào)峰市場(chǎng)角度,第三方獨(dú)立主體在省內(nèi)調(diào)峰資源不足時(shí)段不參與省間調(diào)峰市場(chǎng),在省內(nèi)調(diào)峰資源充足時(shí)段參與省間調(diào)峰市場(chǎng)。省間調(diào)峰市場(chǎng)出清結(jié)果通過省間聯(lián)絡(luò)線剛性執(zhí)行,這要求參與省間調(diào)峰市場(chǎng)的負(fù)荷側(cè)資源具備穩(wěn)定提供一定調(diào)節(jié)電力和調(diào)節(jié)電量的能力。

負(fù)荷側(cè)資源參與省間調(diào)峰市場(chǎng)有2種思路:一種是類似省內(nèi)市場(chǎng),初期作為價(jià)格接受者參與；另一種是以報(bào)量報(bào)價(jià)方式參與?？紤]省間同類負(fù)荷側(cè)資源運(yùn)行成本存在差異,從優(yōu)化配置資源角度考慮,負(fù)荷側(cè)資源宜按報(bào)量報(bào)價(jià)方式參與省間調(diào)峰市場(chǎng)。

負(fù)荷側(cè)資源、火電資源均以報(bào)量報(bào)價(jià)方式參與省間調(diào)峰市場(chǎng)出清。以購(gòu)買調(diào)峰服務(wù)成本最小為目標(biāo),按照?qǐng)?bào)價(jià)從低到高的原則調(diào)用各調(diào)峰資源,直至滿足出清時(shí)段調(diào)峰需求,完成省間市場(chǎng)出清。

省間市場(chǎng)結(jié)算時(shí)仍按負(fù)荷側(cè)資源的實(shí)際調(diào)峰電力考慮,因負(fù)荷側(cè)資源執(zhí)行偏差產(chǎn)生的偏差費(fèi)用可由省內(nèi)火電機(jī)組按調(diào)峰貢獻(xiàn)率按比例分得。

第三方獨(dú)立主體同時(shí)參與省間和省內(nèi)市場(chǎng)時(shí),省內(nèi)市場(chǎng)以省間市場(chǎng)出清結(jié)果為邊界條件。

7 結(jié)語

國(guó)家電網(wǎng)有限公司華北分部在國(guó)內(nèi)率先建立了第三方獨(dú)立主體參與電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)商業(yè)模式,獲得國(guó)家能源局正式批復(fù)并開展試運(yùn)行。運(yùn)行實(shí)踐表明,電動(dòng)汽車、分布式儲(chǔ)能、電采暖等負(fù)荷側(cè)資源充用電功率和時(shí)間有彈性,通過市場(chǎng)引導(dǎo)后初步改變了“反調(diào)峰”特性,能夠有效助力電網(wǎng)調(diào)峰,提高電網(wǎng)消納新能源能力。

下一步將拓展負(fù)荷側(cè)資源規(guī)模和種類,量化各類負(fù)荷側(cè)資源提供調(diào)峰價(jià)值,完善分?jǐn)倷C(jī)制,深化商業(yè)模式,適時(shí)開展負(fù)荷側(cè)資源報(bào)量報(bào)價(jià)參與華北省間調(diào)峰市場(chǎng),實(shí)現(xiàn)負(fù)荷側(cè)調(diào)峰資源在全華北電網(wǎng)優(yōu)化配置。