源網荷儲一體化運行,深度融合了低碳能源技術、先進信息通信技術與控制技術,實現源端高比例新能源廣泛接入、網端資源安全高效靈活配置、荷端多元負荷需求充分滿足,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。源網荷儲一體化運行是電力行業堅持系統觀念的內在要求,是實現電力系統高質量發展的客觀需要,是提升可再生能源開發消納水平的必然選擇,對于促進電力保供和推動新型電力系統建設具有重要意義。
本文圍繞(rao)新形勢(shi)下(xia)源(yuan)網荷儲一體化運行(xing)的(de)(de)發(fa)展機遇(yu),結合國內外源(yuan)網荷儲互動的(de)(de)發(fa)展經驗及啟示,提出促進源(yuan)網荷儲互動的(de)(de)市場(chang)交易機制(zhi),并從(cong)健全市場(chang)機制(zhi)、完善調度規則和強化管理監督等方(fang)面(mian)為新興市場(chang)主(zhu)體參與電力市場(chang)提供政策(ce)建議。
01、充分認識推進源網荷儲一體化運行的重大意義
(一(yi))對促(cu)進電力保供的意義
源網(wang)荷儲一體化運行(xing)是用戶(hu)有序用電(dian)管理(li)的重要保障(zhang),能(neng)夠促(cu)進供(gong)需精(jing)準匹配,有力確保電(dian)力可靠(kao)供(gong)應。近(jin)期(qi),我國電(dian)力供(gong)需緊張引發廣泛關注。
過去電(dian)網調(diao)控的(de)主要模式(shi)是“源(yuan)隨(sui)荷動”,當用電(dian)負荷突然增高,但(dan)電(dian)源(yuan)發電(dian)能力(li)不足時,供需不平衡將嚴重(zhong)影響電(dian)網安全(quan)運行。
源網(wang)荷(he)儲一(yi)體化(hua)(hua)運行能(neng)夠(gou)深(shen)入挖掘(jue)系統(tong)靈(ling)活(huo)性(xing)調節能(neng)力(li),推動煤電(dian)(dian)靈(ling)活(huo)性(xing)改造、抽水蓄(xu)能(neng)電(dian)(dian)站建(jian)設、化(hua)(hua)學儲能(neng)規(gui)模化(hua)(hua)應(ying)用、客(ke)戶側大規(gui)模靈(ling)活(huo)資源互動響應(ying),實(shi)現(xian)電(dian)(dian)網(wang)調控由“源隨荷(he)動”向(xiang)“源荷(he)互動”轉變,促進供需(xu)兩(liang)側精準匹配(pei),提升了供需(xu)資源配(pei)置質(zhi)量和效率(lv)。
(二)對推動新型電力系(xi)統建設的(de)意義(yi)
源(yuan)網(wang)荷儲一體化運(yun)行(xing)(xing)能(neng)夠(gou)豐富電(dian)網(wang)調節資(zi)源(yuan)、提升系(xi)統平衡(heng)能(neng)力,是支撐可再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)大規模并網(wang)的(de)重要(yao)力量。隨著新型電(dian)力系(xi)統深入推進,可再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)大規模發展,其隨機性和波動性對(dui)系(xi)統平衡(heng)能(neng)力提出了(le)更高(gao)的(de)要(yao)求。“去煤(mei)電(dian)化”勢(shi)在必行(xing)(xing),將導(dao)致傳統調節資(zi)源(yuan)減(jian)少。
源(yuan)網荷儲(chu)(chu)一體化(hua)運行可將(jiang)各(ge)類規模(mo)(mo)小、缺乏優化(hua)管理能(neng)力(li)的分散(san)資源(yuan)聚(ju)合,形成具(ju)有一定規模(mo)(mo)、響應調節能(neng)力(li)突(tu)出(chu)的市場主體,能(neng)利用市場價(jia)格激(ji)勵機制更充分地挖掘負(fu)荷側的系統調節潛力(li)。據統計,京津唐地區2020年(nian)通(tong)過聚(ju)合電動汽車40萬輛、儲(chu)(chu)能(neng)20萬千瓦、空調8000萬臺、電采(cai)暖163萬戶,實現400萬千瓦的調峰(feng)能(neng)力(li)。
源(yuan)網(wang)荷(he)儲(chu)(chu)一(yi)體化(hua)運(yun)行能(neng)夠降低系(xi)統(tong)平(ping)衡(heng)資(zi)源(yuan)投(tou)資(zi)建(jian)設(she)成(cheng)本,對于(yu)(yu)提高新型(xing)電力系(xi)統(tong)投(tou)資(zi)建(jian)設(she)效率效益都有(you)(you)重要支撐作用。通過源(yuan)網(wang)荷(he)儲(chu)(chu)一(yi)體化(hua)運(yun)行形(xing)成(cheng)的規模化(hua)調節能(neng)力,能(neng)替(ti)代傳統(tong)機(ji)組系(xi)統(tong)平(ping)衡(heng)功能(neng)、緩解系(xi)統(tong)平(ping)衡(heng)壓力;同時,單(dan)位(wei)可調容(rong)量(liang)下源(yuan)網(wang)荷(he)儲(chu)(chu)一(yi)體化(hua)運(yun)行相(xiang)比(bi)于(yu)(yu)傳統(tong)火電機(ji)組具有(you)(you)更低的投(tou)資(zi)建(jian)設(she)成(cheng)本。
據(ju)測算,在國家電網經(jing)營區內可(ke)調容(rong)量滿足尖峰負(fu)荷5%時,可(ke)延緩(huan)設備投資3900億元。電源(yuan)(yuan)規(gui)(gui)劃(hua)(hua)的變化也(ye)將(jiang)(jiang)影響電網規(gui)(gui)劃(hua)(hua),因此(ci)源(yuan)(yuan)網荷儲(chu)一體化運行的建(jian)設和推(tui)廣將(jiang)(jiang)進一步引(yin)導優(you)化電源(yuan)(yuan)和電網規(gui)(gui)劃(hua)(hua)戰(zhan)略。
02、源網荷儲一體化運行面臨的發展機遇
國家推(tui)動碳達峰碳中和系(xi)(xi)列政(zheng)策(ce)部署(shu),進一步明確了可調(diao)節(jie)負荷(he)資源對系(xi)(xi)統安全(quan)、碳減(jian)排的(de)重要作用(yong)。電力保供期(qi)間,中央部委及地方政(zheng)府(fu)也(ye)發布了激勵(li)需求側資源參(can)與(yu)系(xi)(xi)統調(diao)節(jie)的(de)支持政(zheng)策(ce),深入推(tui)進源網荷(he)儲一體化運行的(de)政(zheng)策(ce)環境逐步建立健全(quan)。
一(yi)(yi)是新(xin)(xin)形勢下國(guo)家出(chu)臺(tai)多個利好政策為源(yuan)網(wang)荷(he)儲(chu)(chu)一(yi)(yi)體化(hua)運行提供堅強發(fa)展保障。《2030年前碳(tan)達峰(feng)行動方案》要求,大力(li)提升電(dian)(dian)力(li)系(xi)統(tong)(tong)綜合調節(jie)(jie)能(neng)力(li),加快靈(ling)活(huo)調節(jie)(jie)電(dian)(dian)源(yuan)建(jian)設(she),引(yin)導自備電(dian)(dian)廠(chang)、傳統(tong)(tong)高(gao)載能(neng)工(gong)(gong)業(ye)負荷(he)、工(gong)(gong)商業(ye)可中斷負荷(he)、電(dian)(dian)動汽車充電(dian)(dian)網(wang)絡、虛擬電(dian)(dian)廠(chang)等(deng)參(can)與(yu)系(xi)統(tong)(tong)調節(jie)(jie),積極(ji)發(fa)展源(yuan)網(wang)荷(he)儲(chu)(chu)一(yi)(yi)體化(hua)。國(guo)家能(neng)源(yuan)局發(fa)布(bu)促進今冬明春(chun)電(dian)(dian)力(li)保供特急通知,要求激發(fa)需求側等(deng)第三方響應(ying)能(neng)力(li),全面推動高(gao)載能(neng)工(gong)(gong)業(ye)負荷(he)、新(xin)(xin)型儲(chu)(chu)能(neng)、電(dian)(dian)動汽車充電(dian)(dian)網(wang)絡、負荷(he)聚合商等(deng)參(can)與(yu)輔助服務市(shi)場,激勵需求側主動參(can)與(yu)系(xi)統(tong)(tong)調節(jie)(jie),減少系(xi)統(tong)(tong)運行峰(feng)谷差。
二是新興市(shi)場(chang)主體(ti)在用(yong)戶側(ce)的(de)快速(su)滲(shen)透使(shi)得源(yuan)(yuan)網荷(he)儲(chu)一體(ti)化運行(xing)具備良好的(de)物理(li)基礎。雙碳目(mu)標下,我(wo)國能源(yuan)(yuan)結構調整(zheng)和消費低(di)碳化轉型,分(fen)(fen)布式(shi)能源(yuan)(yuan)裝機容量和需求響應比(bi)例的(de)持續提升(sheng),需求側(ce)資(zi)源(yuan)(yuan)正成(cheng)(cheng)為電網調峰調頻與功率平(ping)衡(heng)的(de)重(zhong)要組成(cheng)(cheng)部(bu)分(fen)(fen)。新興市(shi)場(chang)主體(ti)在聚(ju)合(he)分(fen)(fen)布式(shi)電源(yuan)(yuan)、實(shi)現(xian)源(yuan)(yuan)網荷(he)儲(chu)互(hu)動中具備廣闊的(de)發展潛力。
三是愈(yu)加成熟的電力(li)市場(chang)給(gei)源(yuan)網荷(he)儲(chu)一體化(hua)運(yun)行帶來更廣闊市場(chang)空間。電力(li)市場(chang)改革快速推(tui)進,中長期交易(yi)體系初步建立,現貨市場(chang)試點范(fan)圍、頻次、規模不斷(duan)擴大,電力(li)市場(chang)體系的逐步完善(shan)不斷(duan)催生源(yuan)網荷(he)儲(chu)互動的新(xin)業態和新(xin)模式,新(xin)興市場(chang)主體較好(hao)的靈(ling)活性(xing)和兼容性(xing)使得其在(zai)競(jing)爭(zheng)中具有發展潛力(li),進一步激發主觀能(neng)動性(xing)參與電力(li)市場(chang)交易(yi)。
四(si)是“大云物移智鏈”等(deng)信息(xi)技術的快速(su)發(fa)展為源網(wang)荷儲一(yi)體化運(yun)行提(ti)供有效技術支(zhi)撐。隨(sui)著(zhu)(zhu)大數(shu)據、云計(ji)算、物聯網(wang)、人工智能(neng)和區塊鏈等(deng)信息(xi)技術的快速(su)發(fa)展,能(neng)源互(hu)(hu)聯網(wang)的信息(xi)監測、狀(zhuang)態感(gan)知、多(duo)方通訊(xun)等(deng)能(neng)力(li)(li)快速(su)提(ti)升,源網(wang)荷儲互(hu)(hu)動的技術支(zhi)撐能(neng)力(li)(li)顯(xian)著(zhu)(zhu)提(ti)高。
03、國內外源網荷儲互動的發展經驗及啟示
(一)國外源網荷儲互(hu)動的發展經驗及啟(qi)示
國外新(xin)興(xing)市場主體(ti)的發展有效(xiao)助(zhu)力源網荷儲互(hu)動。國外新(xin)興(xing)市場主體(ti)有效(xiao)聚(ju)(ju)合用戶(hu)側需求,通過對用戶(hu)側需求響應資源的整合,代理(li)電(dian)(dian)(dian)力用戶(hu)統(tong)一參與(yu)電(dian)(dian)(dian)力市場交(jiao)易和為電(dian)(dian)(dian)力系統(tong)運營(ying)商提供輔助(zhu)服務獲(huo)得經濟收益。新(xin)興(xing)市場聚(ju)(ju)合體(ti)在電(dian)(dian)(dian)源側也有著豐富的實(shi)踐與(yu)創新(xin)經驗。
歐洲電力(li)(li)市(shi)場(chang)規則體系(xi)和(he)技術(shu)支(zhi)持系(xi)統相對成(cheng)熟和(he)完善,新(xin)興市(shi)場(chang)聚合體在(zai)歐洲電力(li)(li)市(shi)場(chang)中展(zhan)現了(le)分布式能(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)成(cheng)本優勢和(he)靈活性,獲得(de)了(le)可觀的(de)(de)(de)經濟效益,同時也降低了(le)分布式能(neng)源(yuan)波動性對市(shi)場(chang)的(de)(de)(de)負面(mian)影響。國外源(yuan)網荷儲互(hu)動主要有以下三個(ge)方面(mian)啟示:
一是注重市(shi)場培(pei)育,鼓(gu)勵市(shi)場主體參(can)與,激(ji)發(fa)市(shi)場主體的主觀能動(dong)性。發(fa)揮政(zheng)府的引(yin)導作用,通過鼓(gu)勵用戶參(can)與需求(qiu)響(xiang)應以促進需求(qiu)響(xiang)應技術(shu)的發(fa)展和(he)市(shi)場主體的培(pei)育,并適當(dang)設立政(zheng)策激(ji)勵和(he)補(bu)償(chang)機制以保障市(shi)場的平(ping)穩起步。
二是加強技(ji)(ji)術(shu)(shu)研發,鼓勵自主(zhu)創(chuang)(chuang)(chuang)新與引(yin)進利(li)用(yong)相結合,完善技(ji)(ji)術(shu)(shu)體(ti)系(xi)。注重技(ji)(ji)術(shu)(shu)創(chuang)(chuang)(chuang)新對新興市場(chang)主(zhu)體(ti)的促進作用(yong),通過將自主(zhu)創(chuang)(chuang)(chuang)新與引(yin)進吸收外來技(ji)(ji)術(shu)(shu)相結合,打造具備自主(zhu)知識產權的技(ji)(ji)術(shu)(shu)體(ti)系(xi),為新興市場(chang)主(zhu)體(ti)提供技(ji)(ji)術(shu)(shu)支持(chi)。
三是統籌(chou)優(you)化(hua)交(jiao)(jiao)(jiao)易品(pin)種(zhong)和交(jiao)(jiao)(jiao)易機制設計,促進新興市(shi)場(chang)主(zhu)(zhu)體(ti)培育與(yu)發(fa)展(zhan)。歐洲和美國普遍建立了包(bao)括中長期(qi)交(jiao)(jiao)(jiao)易、現貨交(jiao)(jiao)(jiao)易和輔助服務市(shi)場(chang)的(de)完(wan)整市(shi)場(chang)體(ti)系,為(wei)市(shi)場(chang)主(zhu)(zhu)體(ti)提(ti)供豐(feng)富(fu)的(de)交(jiao)(jiao)(jiao)易品(pin)種(zhong)和交(jiao)(jiao)(jiao)易機制,保障新興市(shi)場(chang)主(zhu)(zhu)體(ti)獲得(de)合理的(de)經濟回(hui)報,促進產業健(jian)康(kang)可持(chi)續(xu)發(fa)展(zhan)。
(二(er))國內源網荷(he)儲互動的(de)發(fa)展經驗及啟(qi)示(shi)
源網(wang)荷儲互動(dong)在我國也有著豐(feng)富的實踐與(yu)(yu)創新(xin)經(jing)驗。冀北(bei)、江蘇和(he)上海等(deng)省份都根(gen)據省情實際開(kai)展了(le)新(xin)興(xing)市(shi)場(chang)主(zhu)體(ti)的探索(suo)建設。冀北(bei)全域源網(wang)荷儲一體(ti)化運(yun)行綜合示范工程,資源覆(fu)蓋張(zhang)家口、秦皇島、承德等(deng)五(wu)地市(shi),參與(yu)(yu)華北(bei)調峰(feng)輔助服(fu)(fu)務市(shi)場(chang)。該試(shi)點拓(tuo)展了(le)電網(wang)企業(ye)(ye)盈利(li)增長(chang)點,形成商業(ye)(ye)新(xin)業(ye)(ye)態,為綜合能(neng)源服(fu)(fu)務商、輔助服(fu)(fu)務供應(ying)商、能(neng)源聚合商、售電公(gong)司等(deng)市(shi)場(chang)主(zhu)體(ti)開(kai)辟了(le)新(xin)業(ye)(ye)務。
上海電(dian)網作為國內最大(da)的城(cheng)市(shi)電(dian)網,具有典型的受端電(dian)網特(te)征,經(jing)常(chang)出現(xian)區域性、季節(jie)性、時(shi)段性的電(dian)力供應缺口,長期處于“緊平衡”狀(zhuang)態。目前,已在黃浦、世博、張江和上海經(jing)研院辦公區建成4個(ge)源網荷儲一體化運(yun)行示范項目,聚(ju)合需求響應調節(jie)能(neng)力參與調峰輔助(zhu)服(fu)務。
展(zhan)望國(guo)內(nei)新(xin)興市(shi)(shi)場(chang)(chang)(chang)主體(ti)(ti)發展(zhan)趨(qu)勢,在聚(ju)合(he)形(xing)(xing)態上(shang),新(xin)興市(shi)(shi)場(chang)(chang)(chang)主體(ti)(ti)由傳(chuan)統的(de)電源(yuan)側逐步向用戶側擴展(zhan),形(xing)(xing)成了包(bao)含源(yuan)網-荷-儲各(ge)要素的(de)聚(ju)合(he)實體(ti)(ti),新(xin)興市(shi)(shi)場(chang)(chang)(chang)主體(ti)(ti)的(de)聚(ju)合(he)形(xing)(xing)態更加多樣化(hua);在控(kong)制方式上(shang),新(xin)興市(shi)(shi)場(chang)(chang)(chang)主體(ti)(ti)逐步由集中式控(kong)制向分布式控(kong)制轉變(bian),以區塊(kuai)鏈、分布式算法等先進技術提高優化(hua)效率(lv),通過區域代(dai)理(li)的(de)局部(bu)優化(hua)形(xing)(xing)成相互運(yun)行解(jie)耦、信息(xi)高度共享的(de)松散型控(kong)制關系;在業(ye)務(wu)模式上(shang),新(xin)興市(shi)(shi)場(chang)(chang)(chang)主體(ti)(ti)參與(yu)(yu)電力市(shi)(shi)場(chang)(chang)(chang)的(de)意識與(yu)(yu)意愿(yuan)逐步增強,參與(yu)(yu)市(shi)(shi)場(chang)(chang)(chang)的(de)交易品種(zhong)由單一的(de)電能量市(shi)(shi)場(chang)(chang)(chang)向輔(fu)助(zhu)服(fu)務(wu)市(shi)(shi)場(chang)(chang)(chang)、電力金融市(shi)(shi)場(chang)(chang)(chang)、碳市(shi)(shi)場(chang)(chang)(chang)拓展(zhan)。
04、促進源網荷儲互動的市場交易機制設計
當前,我(wo)國(guo)電(dian)力市(shi)(shi)場(chang)建設與改革正在加速(su)推(tui)進(jin)。為(wei)促(cu)進(jin)新(xin)興(xing)(xing)市(shi)(shi)場(chang)主(zhu)體(ti)的(de)充分利用、提升系統靈活性(xing)、促(cu)進(jin)源網荷儲互(hu)動,需要在頂層設計中(zhong)考慮(lv)新(xin)興(xing)(xing)市(shi)(shi)場(chang)主(zhu)體(ti)的(de)參(can)與機制(zhi)。結合(he)我(wo)國(guo)電(dian)力市(shi)(shi)場(chang)建設路徑,分為(wei)近期(qi)、中(zhong)期(qi)和(he)遠期(qi)三(san)階(jie)段分別設計新(xin)興(xing)(xing)市(shi)(shi)場(chang)主(zhu)體(ti)參(can)與電(dian)力市(shi)(shi)場(chang)的(de)交易機制(zhi)。
近期,新(xin)興市場主體參與(yu)市場的主要(yao)作用是(shi)在高峰時段提(ti)(ti)供系統調節能力,在低谷時段提(ti)(ti)供可再生能源(yuan)消納空(kong)間,在交(jiao)易品種上(shang)可以開展需求側資(zi)源(yuan)與(yu)可再生能源(yuan)的置換交(jiao)易和需求響應服(fu)務交(jiao)易。
中期(qi),隨(sui)著市(shi)(shi)(shi)場機制的不斷完善,現貨市(shi)(shi)(shi)場逐步(bu)建立并推廣,形成(cheng)反映電能時空(kong)價(jia)值的價(jia)格信(xin)號(hao),可逐步(bu)放開新(xin)(xin)興(xing)市(shi)(shi)(shi)場主(zhu)體參與(yu)現貨市(shi)(shi)(shi)場,通過價(jia)格信(xin)號(hao)引導新(xin)(xin)興(xing)市(shi)(shi)(shi)場主(zhu)體削峰填(tian)谷。同時,繼(ji)續鼓勵新(xin)(xin)興(xing)市(shi)(shi)(shi)場主(zhu)體參與(yu)調頻(pin)、備用等輔助服務品種(zhong)交易,增強(qiang)系(xi)統(tong)調節能力(li)和運行靈活性。
遠期(qi)(qi),將逐漸豐富電力市場交(jiao)易品(pin)(pin)種(zhong),探索建立容(rong)量市場機制,利用市場化手段引導電源有(you)序發展。同(tong)時逐步引入(ru)綠證交(jiao)易、期(qi)(qi)貨、期(qi)(qi)權等(deng)電力金融(rong)交(jiao)易品(pin)(pin)種(zhong),完善市場體系。
為加強新興市場主體參與電力市場的(de)扶持與保障,提(ti)出以下三方面(mian)政策建議:
一是健全市(shi)場(chang)(chang)機制(zhi),將新(xin)興(xing)市(shi)場(chang)(chang)主(zhu)體納(na)入(ru)電力市(shi)場(chang)(chang)主(zhu)體范圍。允許新(xin)興(xing)市(shi)場(chang)(chang)主(zhu)體參與電力現貨市(shi)場(chang)(chang)、輔(fu)助服務市(shi)場(chang)(chang)等(deng),為(wei)新(xin)興(xing)市(shi)場(chang)(chang)主(zhu)體提供價格(ge)信號(hao)和經(jing)濟(ji)激(ji)勵,通過市(shi)場(chang)(chang)化機制(zhi)獲得合理經(jing)濟(ji)效益,促進行業(ye)健康(kang)快速發展。
二是完善(shan)調度規則,將新興市(shi)場(chang)主體(ti)資源(yuan)(yuan)利(li)用(yong)納入電(dian)網(wang)運行調度。精準掌握(wo)新興市(shi)場(chang)主體(ti)的(de)資源(yuan)(yuan)規模(mo)和可利(li)用(yong)潛(qian)力,率(lv)先(xian)在供需(xu)緊(jin)張(zhang)、調峰能力不足、安全形(xing)勢緊(jin)張(zhang)的(de)重點(dian)省市(shi)試(shi)點(dian)實施,總結試(shi)點(dian)經驗,形(xing)成規范(fan)化的(de)新興市(shi)場(chang)主體(ti)資源(yuan)(yuan)利(li)用(yong)工作(zuo)體(ti)系,逐步推(tui)廣應(ying)用(yong)。
三是強化管理監(jian)(jian)督,完善對(dui)新(xin)興(xing)(xing)市(shi)場(chang)主(zhu)(zhu)體的(de)管理制(zhi)度。出臺(tai)政策(ce)明確新(xin)興(xing)(xing)市(shi)場(chang)主(zhu)(zhu)體的(de)技術規(gui)范和責任義(yi)務,制(zhi)定激勵引導措施;建(jian)立(li)新(xin)興(xing)(xing)市(shi)場(chang)主(zhu)(zhu)體參(can)與電(dian)力市(shi)場(chang)的(de)信用管理制(zhi)度,對(dui)新(xin)興(xing)(xing)市(shi)場(chang)主(zhu)(zhu)體參(can)與電(dian)力市(shi)場(chang)的(de)履約情(qing)況進行(xing)動態考(kao)核監(jian)(jian)管。
注:本文作者為叢鵬偉、張高,供職于國網能源研究院有限公司。