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        源網(wǎng)荷儲一體化的重大機(jī)遇

        2021-12-20 11:30:12叢鵬偉張高
        能源 2021年12期
        關(guān)鍵詞:網(wǎng)荷市場主體調(diào)節(jié)

        文 | 叢鵬偉 張高

        作者供職于國網(wǎng)能源研究院有限公司

        源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行,深度融合了低碳能源技術(shù)、先進(jìn)信息通信技術(shù)與控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)源端高比例新能源廣泛接入、網(wǎng)端資源安全高效靈活配置、荷端多元負(fù)荷需求充分滿足,具有清潔低碳、安全可控、靈活高效、開放互動、智能友好的特征。源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行是電力行業(yè)堅(jiān)持系統(tǒng)觀念的內(nèi)在要求,是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展的客觀需要,是提升可再生能源開發(fā)消納水平的必然選擇,對于促進(jìn)電力保供和推動新型電力系統(tǒng)建設(shè)具有重要意義。本文圍繞新形勢下源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行的發(fā)展機(jī)遇,結(jié)合國內(nèi)外源網(wǎng)荷儲互動的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)及啟示,提出促進(jìn)源網(wǎng)荷儲互動的市場交易機(jī)制,并從健全市場機(jī)制、完善調(diào)度規(guī)則和強(qiáng)化管理監(jiān)督等方面為新興市場主體參與電力市場提供政策建議。

        一、充分認(rèn)識推進(jìn)源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行的重大意義

        (一)對促進(jìn)電力保供的意義

        源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行是用戶有序用電管理的重要保障,能夠促進(jìn)供需精準(zhǔn)匹配,有力確保電力可靠供應(yīng)。近期,我國電力供需緊張引發(fā)廣泛關(guān)注。過去電網(wǎng)調(diào)控的主要模式是“源隨荷動”,當(dāng)用電負(fù)荷突然增高,但電源發(fā)電能力不足時,供需不平衡將嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全運(yùn)行。源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行能夠深入挖掘系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)能力,推動煤電靈活性改造、抽水蓄能電站建設(shè)、化學(xué)儲能規(guī)模化應(yīng)用、客戶側(cè)大規(guī)模靈活資源互動響應(yīng),實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)控由“源隨荷動”向“源荷互動”轉(zhuǎn)變,促進(jìn)供需兩側(cè)精準(zhǔn)匹配,提升了供需資源配置質(zhì)量和效率。

        (二)對推動新型電力系統(tǒng)建設(shè)的意義

        源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行能夠豐富電網(wǎng)調(diào)節(jié)資源、提升系統(tǒng)平衡能力,是支撐可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)的重要力量。隨著新型電力系統(tǒng)深入推進(jìn),可再生能源大規(guī)模發(fā)展,其隨機(jī)性和波動性對系統(tǒng)平衡能力提出了更高的要求?!叭ッ弘娀眲菰诒匦校瑢?dǎo)致傳統(tǒng)調(diào)節(jié)資源減少。源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行可將各類規(guī)模小、缺乏優(yōu)化管理能力的分散資源聚合,形成具有一定規(guī)模、響應(yīng)調(diào)節(jié)能力突出的市場主體,能利用市場價格激勵機(jī)制更充分地挖掘負(fù)荷側(cè)的系統(tǒng)調(diào)節(jié)潛力。據(jù)統(tǒng)計(jì),京津唐地區(qū)2020年通過聚合電動汽車40萬輛、儲能20萬千瓦、空調(diào)8000萬臺、電采暖163萬戶,實(shí)現(xiàn)400萬千瓦的調(diào)峰能力。

        源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行能夠降低系統(tǒng)平衡資源投資建設(shè)成本,對于提高新型電力系統(tǒng)投資建設(shè)效率效益都有重要支撐作用。通過源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行形成的規(guī)?;{(diào)節(jié)能力,能替代傳統(tǒng)機(jī)組系統(tǒng)平衡功能、緩解系統(tǒng)平衡壓力;同時,單位可調(diào)容量下源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行相比于傳統(tǒng)火電機(jī)組具有更低的投資建設(shè)成本。據(jù)測算,在國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)內(nèi)可調(diào)容量滿足尖峰負(fù)荷5%時,可延緩設(shè)備投資3900億元。電源規(guī)劃的變化也將影響電網(wǎng)規(guī)劃,因此源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行的建設(shè)和推廣將進(jìn)一步引導(dǎo)優(yōu)化電源和電網(wǎng)規(guī)劃戰(zhàn)略。

        二、源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行面臨的發(fā)展機(jī)遇

        國家推動碳達(dá)峰碳中和系列政策部署,進(jìn)一步明確了可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源對系統(tǒng)安全、碳減排的重要作用。電力保供期間,中央部委及地方政府也發(fā)布了激勵需求側(cè)資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的支持政策,深入推進(jìn)源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行的政策環(huán)境逐步建立健全。

        一是新形勢下國家出臺多個利好政策為源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行提供堅(jiān)強(qiáng)發(fā)展保障?!?030年前碳達(dá)峰行動方案》要求,大力提升電力系統(tǒng)綜合調(diào)節(jié)能力,加快靈活調(diào)節(jié)電源建設(shè),引導(dǎo)自備電廠、傳統(tǒng)高載能工業(yè)負(fù)荷、工商業(yè)可中斷負(fù)荷、電動汽車充電網(wǎng)絡(luò)、虛擬電廠等參與系統(tǒng)調(diào)節(jié),積極發(fā)展源網(wǎng)荷儲一體化。國家能源局發(fā)布促進(jìn)今冬明春電力保供特急通知,要求激發(fā)需求側(cè)等第三方響應(yīng)能力,全面推動高載能工業(yè)負(fù)荷、新型儲能、電動汽車充電網(wǎng)絡(luò)、負(fù)荷聚合商等參與輔助服務(wù)市場,激勵需求側(cè)主動參與系統(tǒng)調(diào)節(jié),減少系統(tǒng)運(yùn)行峰谷差。

        二是新興市場主體在用戶側(cè)的快速滲透使得源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行具備良好的物理基礎(chǔ)。雙碳目標(biāo)下,我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和消費(fèi)低碳化轉(zhuǎn)型,分布式能源裝機(jī)容量和需求響應(yīng)比例的持續(xù)提升,需求側(cè)資源正成為電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻與功率平衡的重要組成部分。新興市場主體在聚合分布式電源、實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲互動中具備廣闊的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

        三是愈加成熟的電力市場給源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行帶來更廣闊市場空間。電力市場改革快速推進(jìn),中長期交易體系初步建立,現(xiàn)貨市場試點(diǎn)范圍、頻次、規(guī)模不斷擴(kuò)大,電力市場體系的逐步完善不斷催生源網(wǎng)荷儲互動的新業(yè)態(tài)和新模式,新興市場主體較好的靈活性和兼容性使得其在競爭中具有發(fā)展?jié)摿?,進(jìn)一步激發(fā)主觀能動性參與電力市場交易。

        四是“大云物移智鏈”等信息技術(shù)的快速發(fā)展為源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行提供有效技術(shù)支撐。隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和區(qū)塊鏈等信息技術(shù)的快速發(fā)展,能源互聯(lián)網(wǎng)的信息監(jiān)測、狀態(tài)感知、多方通訊等能力快速提升,源網(wǎng)荷儲互動的技術(shù)支撐能力顯著提高。

        三、國內(nèi)外源網(wǎng)荷儲互動的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)及啟示

        (一)國外源網(wǎng)荷儲互動的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)及啟示

        國外新興市場主體的發(fā)展有效助力源網(wǎng)荷儲互動。國外新興市場主體有效聚合用戶側(cè)需求,通過對用戶側(cè)需求響應(yīng)資源的整合,代理電力用戶統(tǒng)一參與電力市場交易和為電力系統(tǒng)運(yùn)營商提供輔助服務(wù)獲得經(jīng)濟(jì)收益。新興市場聚合體在電源側(cè)也有著豐富的實(shí)踐與創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)。歐洲電力市場規(guī)則體系和技術(shù)支持系統(tǒng)相對成熟和完善,新興市場聚合體在歐洲電力市場中展現(xiàn)了分布式能源的成本優(yōu)勢和靈活性,獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益,同時也降低了分布式能源波動性對市場的負(fù)面影響。國外源網(wǎng)荷儲互動主要有以下三個方面啟示:

        一是注重市場培育,鼓勵市場主體參與,激發(fā)市場主體的主觀能動性。發(fā)揮政府的引導(dǎo)作用,通過鼓勵用戶參與需求響應(yīng)以促進(jìn)需求響應(yīng)技術(shù)的發(fā)展和市場主體的培育,并適當(dāng)設(shè)立政策激勵和補(bǔ)償機(jī)制以保障市場的平穩(wěn)起步。

        二是加強(qiáng)技術(shù)研發(fā),鼓勵自主創(chuàng)新與引進(jìn)利用相結(jié)合,完善技術(shù)體系。注重技術(shù)創(chuàng)新對新興市場主體的促進(jìn)作用,通過將自主創(chuàng)新與引進(jìn)吸收外來技術(shù)相結(jié)合,打造具備自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系,為新興市場主體提供技術(shù)支持。

        三是統(tǒng)籌優(yōu)化交易品種和交易機(jī)制設(shè)計(jì),促進(jìn)新興市場主體培育與發(fā)展。歐洲和美國普遍建立了包括中長期交易、現(xiàn)貨交易和輔助服務(wù)市場的完整市場體系,為市場主體提供豐富的交易品種和交易機(jī)制,保障新興市場主體獲得合理的經(jīng)濟(jì)回報(bào),促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

        (二)國內(nèi)源網(wǎng)荷儲互動的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)及啟示

        源網(wǎng)荷儲互動在我國也有著豐富的實(shí)踐與創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)。冀北、江蘇和上海等省份都根據(jù)省情實(shí)際開展了新興市場主體的探索建設(shè)。冀北全域源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行綜合示范工程,資源覆蓋張家口、秦皇島、承德等五地市,參與華北調(diào)峰輔助服務(wù)市場。該試點(diǎn)拓展了電網(wǎng)企業(yè)盈利增長點(diǎn),形成商業(yè)新業(yè)態(tài),為綜合能源服務(wù)商、輔助服務(wù)供應(yīng)商、能源聚合商、售電公司等市場主體開辟了新業(yè)務(wù)。上海電網(wǎng)作為國內(nèi)最大的城市電網(wǎng),具有典型的受端電網(wǎng)特征,經(jīng)常出現(xiàn)區(qū)域性、季節(jié)性、時段性的電力供應(yīng)缺口,長期處于“緊平衡”狀態(tài)。目前,已在黃浦、世博、張江和上海經(jīng)研院辦公區(qū)建成4個源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行示范項(xiàng)目,聚合需求響應(yīng)調(diào)節(jié)能力參與調(diào)峰輔助服務(wù)。

        展望國內(nèi)新興市場主體發(fā)展趨勢,在聚合形態(tài)上,新興市場主體由傳統(tǒng)的電源側(cè)逐步向用戶側(cè)擴(kuò)展,形成了包含源-網(wǎng)-荷-儲各要素的聚合實(shí)體,新興市場主體的聚合形態(tài)更加多樣化;在控制方式上,新興市場主體逐步由集中式控制向分布式控制轉(zhuǎn)變,以區(qū)塊鏈、分布式算法等先進(jìn)技術(shù)提高優(yōu)化效率,通過區(qū)域代理的局部優(yōu)化形成相互運(yùn)行解耦、信息高度共享的松散型控制關(guān)系;在業(yè)務(wù)模式上,新興市場主體參與電力市場的意識與意愿逐步增強(qiáng),參與市場的交易品種由單一的電能量市場向輔助服務(wù)市場、電力金融市場、碳市場拓展。

        四、促進(jìn)源網(wǎng)荷儲互動的市場交易機(jī)制設(shè)計(jì)

        當(dāng)前,我國電力市場建設(shè)與改革正在加速推進(jìn)。為促進(jìn)新興市場主體的充分利用、提升系統(tǒng)靈活性、促進(jìn)源網(wǎng)荷儲互動,需要在頂層設(shè)計(jì)中考慮新興市場主體的參與機(jī)制。結(jié)合我國電力市場建設(shè)路徑,分為近期、中期和遠(yuǎn)期三階段分別設(shè)計(jì)新興市場主體參與電力市場的交易機(jī)制。

        近期,新興市場主體參與市場的主要作用是在高峰時段提供系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力,在低谷時段提供可再生能源消納空間,在交易品種上可以開展需求側(cè)資源與可再生能源的置換交易和需求響應(yīng)服務(wù)交易。中期,隨著市場機(jī)制的不斷完善,現(xiàn)貨市場逐步建立并推廣,形成反映電能時空價值的價格信號,可逐步放開新興市場主體參與現(xiàn)貨市場,通過價格信號引導(dǎo)新興市場主體削峰填谷。同時,繼續(xù)鼓勵新興市場主體參與調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)品種交易,增強(qiáng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和運(yùn)行靈活性。遠(yuǎn)期,將逐漸豐富電力市場交易品種,探索建立容量市場機(jī)制,利用市場化手段引導(dǎo)電源有序發(fā)展。同時逐步引入綠證交易、期貨、期權(quán)等電力金融交易品種,完善市場體系。

        為加強(qiáng)新興市場主體參與電力市場的扶持與保障,提出以下三方面政策建議:

        一是健全市場機(jī)制,將新興市場主體納入電力市場主體范圍。允許新興市場主體參與電力現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場等,為新興市場主體提供價格信號和經(jīng)濟(jì)激勵,通過市場化機(jī)制獲得合理經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)行業(yè)健康快速發(fā)展。

        二是完善調(diào)度規(guī)則,將新興市場主體資源利用納入電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度。精準(zhǔn)掌握新興市場主體的資源規(guī)模和可利用潛力,率先在供需緊張、調(diào)峰能力不足、安全形勢緊張的重點(diǎn)省市試點(diǎn)實(shí)施,總結(jié)試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn),形成規(guī)范化的新興市場主體資源利用工作體系,逐步推廣應(yīng)用。

        三是強(qiáng)化管理監(jiān)督,完善對新興市場主體的管理制度。出臺政策明確新興市場主體的技術(shù)規(guī)范和責(zé)任義務(wù),制定激勵引導(dǎo)措施;建立新興市場主體參與電力市場的信用管理制度,對新興市場主體參與電力市場的履約情況進(jìn)行動態(tài)考核監(jiān)管。

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