2.3一体化运营主体责任
微网一体化运营本质上是多能“供-需-储”自平衡体的自我集中式管理。以微网的产权分界点为界限,微网一体化主体对内对外扮演不同的角色,承担不同的责任,如图4所示。
1）微网一体化运营主体对内的责任。
微网运营主体在微网内部作用类似于电网企业“调度中心+交易中心+营销部门”。作为微网“调度中心”,以并网点为分界点,负责内部能源供需实时平衡,促进“源-网-荷-储”协调优化控制运行,保障供能可靠性和质量水平;作为微网“交易中心”,负责制定微网内部电、热(冷)、气等多种能源交易规则,组织微网内部微平衡市场交易,公开市场信息,管理市场交易合同,负责交易结算和清算;作为微网“营销部门”,满足微网内部用户基本的用能需求,提供能源计量、运维检修等多样化的能源服务及增值服务。
2）微网一体化运营主体对外的责任。
微网运营主体与微网内部“源-网-荷-储”各元件的委托-代理关系,决定微网运营主体是微网
图4微网一体化运营主体的职责
内外双向互动的独立主体和媒介。微网运营主体负责微网与外部电网、其他微网、发电企业、售电公司等主体之间的能量、信息、价值交换。微网运营主体作为发配售一体化的售电企业,参与外部电力市场,代理微网电源或用户进行购售电交易;作为独立的辅助服务提供商,与电网企业签订远期双边合同或参与辅助服务市场,获得辅助服务补偿;作为外部电网的友好用户,获得公平的电网接入服务,向外部电网调度中心上报必要的运行信息,服从外部电网调度中心的统一调度,同时微网整体对峰谷分时电价等需求侧管理措施进行响应。
3微网“源-网-荷-储”一体化运营
运营主体一体化保障微网的统一自治;投资主体多元化保障微网的风险共担,收益共享。微网传统运营模式为“自发自用,余量上网”,其收益以能源供给收益为主,缺乏经济性。本文在微网传统运营模式的基础上,提出包括“源-网-荷-储”优化控制运行、微平衡市场交易、内外两级购售电、网对网辅助服务、内外两级需求响应和新型备用容量机制的“源-网-荷-储”一体化运营模式,为微网提供合理的投资回报途径。
3.1“源-网-荷-储”优化控制运行
微网运营主体保障微网内能源供需实时平衡,通过“源-网-荷-储”优化控制运行,减少弃风弃光率,降低微网运行成本,促进节能减排,实现技术、经济、环境等综合效益最大化,如图5所示。
无论独立运行还是并网运行,微网运营主体应当满足微网内部多种能源的负荷需求,对状态偏离、设备故障等意外事件具有不平衡校正能力,实现微网内部“源-网-荷-储”各元件的自适应主动控制,符合电、热(热)、气多种能源供应的安全可靠性和质量水平要求;实现微网独立/并网运行模式的平滑切换,有效减少微网和外部电网并列/脱离过
图5微网“源-网-荷-储”优化控制运行程中的暂态振荡。
3.2微平衡市场交易
微网优势之一是促进分布式能源的就地消纳,目前微网内风光等分布式能源主要采取“自发自用,余量上网”的运营模式,富余或不足部分电量由外部电网接收或提供。
微网运营主体掌握园区微网内能源供需和市场价格信息,通过构建计及电、热、气等多种能源的微平衡市场交易平台,组织园区微网内工业、商业、居民等各类型用户和分布式光伏、分散式风电、燃气三联供系统等分布式能源及储能资源,通过微平衡市场进行局部自主交易[11]。购售双方通过自主协商,确定交易量、结算价格等信息;分布式能源和用户可委托微网运营主体,代理参与微平衡市场交易,签订转购售能源合同。同时,微网运营主体收取一定微网内部能源输配“过网费”,三方共同签订供用能合同。
相比于“自发自用,余量上网”模式,微平衡市场交易将减少与外部电网之间的不平衡能量交换,尽可能实现在微网内部范围的就近利用。微平衡市场交易下微网的电量安排如图6所示。
图6微平衡市场交易下微网的电量安排
3.3内外两级购售电
未参与电力市场前,微网内部分布式能源上网电量以当地燃煤发电机组标杆上网电价结算,外购电量以目录销售电价(考虑峰谷分时)结算。
随着发用电计划不断放开,以及中长期电力交易开展,微网运营主体通过集成微网范围内富余的发电量和不平衡的用电量,达到市场准入条件,以“售电公司”身份,代理微网内部分布式能源和用户参与外部电力市场购售电交易。在电力市场中,微网运营主体和传统发电企业和用户具有相同市场地位,通过制定合理的交易策略,获得购售电价差额的收益。
3.4网对网辅助服务
外部电网调度中心根据电力系统运行需要,确定系统调峰、备用等多种辅助服务需求量,微网运营主体以独立辅助服务提供者的市场主体身份,通过远期双边合同或者短期辅助服务市场竞价的方式,为外部电网提供辅助服务,并获得相应的辅助服务补偿。
微网内部拥有多种分布式能源,具有供需自我平衡运行的能力,能够为外部电网提供黑启动(blackstart,BS)辅助服务;微网运营主体可利用储能设备,为外部电网提供可中断负荷(interruptibleload,IL)辅助服务。与燃煤火电机组等传统的辅助服务提供者相比,微网响应速率更快,灵活性更强,更易于负荷匹配[14]。
微网和外部电网之间的关系,不再是传统“电网-用户”单向服务的关系,将是一种网对网相对独立且平等的关系。外部电网为微网平衡富余或不足电量,提供兜底服务;微网为外部电网提供辅助服务。微网和外部电网之间互为备用,双向服务。
3.5内外两级需求侧响应
内外两级需求侧响应是指：在微网内部,微网运营主体发布微网内部需求侧管理措施,主动引导用户削峰填谷,优化微网自身的负荷特性;在微网外部,微网作为一个整体参与所在地区的需求侧响应政策。
以峰谷分时电价(time-of-use,TOU)为例,外部电网的峰谷分时电价政策比较粗犷,微网运营主体可根据微网内部用户的负荷曲线及需求侧响应特性,精细化制定微网内部的高峰/低谷电价时段和峰/谷/平电价之比,减少微网与外部电网不平衡电量交换曲线的峰谷差,内外峰谷分时电价的差价即为微网运营主体在微网内部实施需求侧管理措施的投资回报。
内外两级需求侧响应机制能够有效协调微网内外资源,实现大系统从局部到整体的多级最优化目标,从而提升系统整体的能源利用效率。
3.6新型备用容量机制
传统运营模式下微网并网点变压器按容量申报;微网运营主体通过储能、主动控制等技术或经济手段,在一定范围内自由调节微网和和外部电网之间的不平衡电量交换曲线,并与电网企业开展自主协商,变压器容量根据微网自平衡情况按最大需量进行申报,统一缴纳相应的备用容量费用。
新型备用容量机制是对微网能量精准优化控制技术的考验,微网自平衡能力越强,缴纳的备用容量费用越少。传统微网内储能的收益主要来自于移峰填谷后购电成本的减少。新型备用容量机制将为储能在微网中的应用提供崭新的投资回报模式,将极大促进储能设备的发展。
