電力市場環境下的需求側響應

2017-01-10 11:59:04 大云網　點擊量：評論 (0)

:電力市場化改革給電力行業實施需求側管理(DSM)))demandsidemanagement)帶來了新的挑戰,原有垂直壟斷體制下實施DSM給電力公司帶來的效益被分散,一些傳統的DSM措施如負荷管理(loadmanagement)與能效(energyeffici

:電力市場化改革給電力行業實施需求側管理(DSM)))demandsidemanagement)帶來了新的挑戰,原有垂直壟斷體制下實施DSM給電力公司帶來的效益被分散,一些傳統的DSM措施如負荷管理(loadmanagement)與能效(energyefficiency)的實施基礎也發生了變化。隨著競爭市場的發展與完善,電力系統的利益主體逐步多元化,需求側資源在競爭市場中的作用正在被重新認識。在電力市場競爭中引入需求響應(DR)))demandresponse),通過價格信號和激勵機制來增加需求側在市場中的作用,并將供應側和需求側的資源進行綜合資源規劃[2],是適應電力市場發展的必然要求。

電能不能大規模經濟存儲,而且供需雙方需要保證實時平衡,電力系統的這些特性要求電網必須預先規劃以確保系統運行的可靠性,也決定了電力市場在較長一段時間內并不是理想的完全競爭市場。在傳統的電力體制下,只有通過新建更多的發電和輸電設施來適應電力系統的發展,而在引入DR以后,由于DR的立足點是放松零售價格管制并提高需求彈性,它也是全面參與電力市場的新資源,因而,可以用相對低廉的成本來解決這些問題。各國的電力市場發展模式都在不斷探索和完善中。美國加州電力市場失敗的教訓表明由于缺乏需求側的實時響應,加上出現電力供應緊張情況造成了電力賣方市場。因此,只有把需求側和供應側同等對待,才能形成一個真正良性運行的電力市場。

基于這個背景,許多國家和地區對DR進行了廣泛的研究與實踐,尤其是美國在開展DR方面組織完善,取得了良好的效果。2005年8月,美國總統布什簽署了能源政策法案(EPACT),該法案明確規定了將對實施DR給予大力支持,之后,美國能源部于2006年2月向美國國會提交了DR的研究報告，詳細闡述了實施DR的效益和相關建議。另外,美國聯邦能源監管委員會(FERC)也分別于2006年8月和2007年9月向美國國會提交了DR的年度報告,系統地分析了DR的實施背景與現狀、DR對系統的影響以及高級計量基礎設施(advancedmeteringinfrastructure，AMI)在DR中的應用。目前,美國加州ISO(CAISO)、新英格蘭ISO(ISO-NE)和賓夕法尼亞)新澤西)馬里蘭(PJM)RTO等7個ISO/RTO,以及太平洋天然氣與電氣(PG&E)和南加州愛迪生(SCE)等眾多電力公司都已經陸續建立了基于市場運作的DR項目。根據美國各個ISO/RTO的統計,在2006年夏季高峰負荷時期,通過實施DR降低了系統114%~411%的高峰負荷。其他國家和地區(如英國、北歐、澳大利亞等)的電力市場也開展了DR項目。

1需求側響應分類

DR的概念是美國在進行了電力市場化改革以后,針對DSM如何在競爭市場中充分發揮作用以維持系統可靠性和提高市場運行效率而提出的。廣義上來說,DR可以定義為電力市場中的用戶針對市場價格信號或者激勵機制做出響應,并改變正常電力消費模式的市場參與行為。

根據美國能源部的研究報告[3],可以按照用戶不同的響應方式將電力市場下的DR劃分為以下2種類型:基于價格的DR(price-basedDR)和基于激勵的DR(incentive-basedDR)。

1.1基于價格的DR

基于價格的DR是指用戶響應零售電價的變化并相應地調整用電需求,包括分時電價(time-of-usepricing，TOU)、實時電價(real-timepricing,RTP)、和尖峰電價(criticalpeakpricing，CPP)等。用戶通過內部的經濟決策過程,將用電時段調整到低電價時段,并在高電價時段減少用電,來實現減少電費支出的目的。參與此類DR項目的用戶可以與DR實施機構簽訂相關的定價合同,但用戶在進行負荷調整時是完全自愿的。目前,在美國主要

有以下3種零售電價的執行方式:

1)強制電價(mandatory-servicepricing)。強制用戶執行某種電價,如強制大用戶執行TOU。

2)默認電價(default-servicepricing)。設定一種電價作為用戶的默認電價,如果用戶不接受,可以選擇其他電價。

3)可選擇電價(optiona-lservicepricing)。提供、用戶一個電價選擇表,用戶根據自身情況可以選擇其中的一種。

1.2基于激勵的DR

基于激勵的DR是指DR實施機構通過制定確定性的或者隨時間變化的政策,來激勵用戶在系統可靠性受到影響或者電價較高時及時響應并削減負荷,包括直接負荷控制(directloadcontrol，DLC))、可中斷負荷(interruptibleload，IL)、需求側競價(demandsidebidding，DSB)、緊急需求響應(emergencydemandresponse，EDR)和容量/輔助服務計劃(capacity/ancillaryserviceprogram，CASP)等。激勵費率一般是獨立于或者疊加于用戶的零售電價之上的,并且有電價折扣或者切負荷賠償這2種方式。參與此類DR項目的用戶一般需要與DR的實施機構簽訂合同,并在合同中明確用戶的基本負荷消費量和削減負荷量的計算方法、激勵費率的確定方法以及用戶不能按照合同規定進行響應時的懲罰措施等。

這2類DR項目存在一定的內在聯系,而且可以實現互補。例如,通過實施基于電價的DR項目,可以使用戶響應價格變化并做出負荷調整,從而削減價格高峰和緩解系統備用不足,進一步也可以降低實施基于激勵的DR項目的必要性。因而,DR實施機構在制定各類DR項目時,需要考慮各個子類的互補性,如美國加州PG&E公司就規定參與了CPP的用戶不能再參與IL等基于激勵的DR項目。

由于DR和能效都可以實現削峰、減緩需求增長速度和節省用戶電費支出,因而,可以將這2種資源統稱為需求資源(demandresources)[5]。圖1說明了在各個時間尺度上能效和各類DR項目與電力系統規劃和運行的關系[3-5]。可以看出,從年度系統規劃到實時市場調度,DR可在不同時間尺度上靈活部署,并參與協調市場定價與系統調度管理。