我国实施大规模需求响应的关键问题剖析与展望

我国实施大规模需求响应的关键问题剖析与展望(2)

北极星智能电网在线 来源:电网技术 作者:李彬陈京生李德智等 2019/3/5 9:29:45 我要投稿

2.1 政策机制保障层面

我国自2015年以来,连续发布了一系列相关政策文件,如：《关于完善电力应急机制做好电力需求侧管理城市综合试点工作的通知》(发改运行〔2015〕703号)、关于印发《江苏省电力需求响应实施细则》的通知(苏经信电力〔2015〕368 号)、《关于明确2016年实施电力需求响应有关工作的通知》(苏经信电力〔2016〕283号)、《关于做好2017年有序用电和需求响应有关工作的通知》(苏经信电力〔2017〕48号)、《关于有序放开发用电计划的通知》(发改运行〔2017〕294号)、《电力需求侧管理办法(修订版)》、《关于进一步深化电力需求响应工作的通知》(苏经信电力〔2017〕560号)、《关于印发江苏省电力市场组织实施方案的通知》(苏经信电力〔2017〕915号)等。相关政策明确了在需求侧建立长效机制的目标及DR资源在电力市场开放环境下的地位,同时也指出了在分布式能源快速发展、参与实体多元化的背景下,进一步提升需求侧交互响应能力的目标。然而目前仍然存在如下方面不足：

在DR业务组织实施方面,现有试点项目已经基本摸清了DR业务的实施流程,未来还需要继续探索长效DR机制,保障DR业务的规模化商业实施。当前所谓的DR用户积极性,并非一定是来源于资金奖励本身,更多的是迫于半行政化手段的压力,未来还需通过出台相关政策、优化现有的业务模式,采用市场化手段引导用户积极参与需求响应项目,才能逐步摸索去行政化的完全自愿响应模式。为了保障需求响应业务的大规模推进和应用,还需要通过发布相应的政策以保障需求响应工作的组织和实施,在满足用户自愿性的前提下实施需求响应。如：支持工业用户中的非生产性空调及照明负荷参与实时需求响应,并适当鼓励工业用户对于非生产性负荷进行线路改造,实现精细化柔性负荷互动。

在成本效益核算方面,缺少合理的测算以及市场化引导目标。若补贴标准过高,则会导致财政资金不必要的浪费,同时过多的用户参与也会造成额外的资源浪费。反之,若补贴标准过低,则无法充分调度用户的参与积极性,达不到市场所需要的网络规模。目前,现有政策对于DR补贴标准多是固定定价方式,未来DR项目指标的认购应是完全市场化的,可采取竞价方式,按照报价的高低确定每个用户的削减量和削减时段要求。为了DR项目执行过程中认购、响应、结算等过程的效率,可以通过负荷聚合商进行统一管理,而不是单独用户进行认购。

在需求侧市场环境方面,我国并没有足够的措施可以引导用户在电能供给过剩时增加电量消费,而德国、荷兰等多个国家均具备负电价机制,其中德国电能批发成本约占用户电费的20%,还包括各种税收、可再生能源补贴以及输电网使用的分摊费用,考虑上述成本最终平均可以维持在

50€/(MW•h)的收益率。在复杂市场环境下应充分发挥社会资本和第三方机构的作用,未来DR项目将从紧急态向常态化发展,而且实施主体也将由电网公司主导实施向多主体实施发展,分级能源交易中心可自主执行补贴、结算,而相关市场及产业的培育,均需要通过出台相应的政策以保障相关参与方的利益。

2.2 信息化支撑层面

2.2.1 通信组网

随着我国售电市场逐步放开,在未来DR业务的参与者将逐渐增多,如：聚合商、服务商、监管者、代理商、系统运营商、项目管理者、第三方机构、用户、发输配电规划者等,其信息交互与通信方式将更为复杂。为了达到底层信息通信支撑系统的优化目标,电网企业或者聚合商DR信号的发布方式、DR控制模式、DR信号接收者的形态均需要考虑[29]。以江苏现有的需求响应试点为例,所采用的大规模源网荷互动系统与大电网智能运行控制系统基于D5000平台实现一体化集成,全面支撑“调控一体化”运行和“调度一体化”管理,目前已经具备了秒级以及毫秒级2套完全独立的系统,分别通过调度数据网和专用线路接入(如图2所示),再考虑入侵检测系统、防火墙、纵向加密认证装置等投入,整体网络建设成本、通道资源耗费巨大,其他大多数省份难以复制推广。

图2 江苏省现行大规模源网荷友好互动系统网络建设

根据目前DR业务发展来看,改造后的大型工商业用户或者已经具有良好网络条件的需求侧资源,可以采用现有的方案,然而对于大量分散型的中小型用户而言,目前的方式尚且不具备实施的条件。尽管特斯拉曾创下140 ms内输送100 MW电力的纪录,但单独建设蓄电系统投资耗费巨大。而对于一般的商业楼宇以及居民用户,虽然单体负荷容量很小,但其数量众多,而且具备柔性调节的潜力,在我国发展DR资源调控时应当重点考虑[30]。现有的DR试点大多采用“抓大放小”的思路,对于中小型负荷关注较少。目前试点项目基本还是以工业用户为主(制造、采矿占比高),除部分生产设备外大多以空调、风机、自建储能为主,公建用户则以温度控制、提前蓄能为主,只有极少数负荷聚合商选择用户侧负荷。然而,近期的学术研究已经逐步呈现出对于中小型单体负荷参与需求响应的关注态势,如：热水器需求响应能力测算[31],空调负荷的精细化控制模型[32]、电动汽车参与风电协同调度[33]、数据中心参与多电力市场调度[34]等。相比于大型工业用户,单体负荷资源的响应往往具有较大随机性,而且还会受到其拥有主体的行为影响,但大量分散负荷聚合之后会呈现出资源聚合体的特有特征,可通过概率统计学估算方法完成其响应能力的测算[35]。而且,用户侧资源进行整合之后,也具备了一定的参与需求响应的潜力。目前电网企业也在考虑与京东、海尔等第三方负荷聚合商合作,开展针对大量分散负荷的DR业务扩展,同时利用边缘计算技术也可以有效缓解云端的网络压力[36]。

2.2.2 互操作管理

OpenADR协议是目前实现电网与用户侧自动化设备交互的应用最为广泛的协议[37],由于电网侧与用户侧的设备、系统数量众多且形态各异,所执行的DR项目类别多,对需求响应设备制造商提出了较大的挑战。OpenADR是劳伦斯伯克利国家实验室需求响应研究中心最早发布的交互式协议,目前已经在业界得到一定规模的应用[38]。2017年,IEC新成立的SEG9划分4个工作组主要负责解决需求侧相关资源的信息交互与协议映射工作,其中WG3已经完成了标准映射工作的分工,并计划于2018年底完成。此外,为了支撑需求侧的标准化工作,多个标准化工作组基于SGAM模型构建了专用的标准协议[39]。

在已有的OpenADR协议中,定义了包括oadrEvent、oadrOpt、oadrReport、oadrRegisterParty等标准服务,每项服务下面又包含了多个子模块。以oadrCreatedEvent事件子模块为例,通过不同事件的设计可以实现VTN和VEN间的复杂交互。VTN初始化发出oadrDistrubuteEvent将事件发布至VEN,具体oadrCreatedEvent又包括RequestID、VTNID、oadrEvent等信息模型,目标VEN可以自主决策是否进行响应。具体信息如表2所示。