日本电力需求侧管理实践启示:下注APP

作者: 下注平台  时间:2021-06-19  浏览量:43888

本文摘要:福岛核事故暴露出大规模集中式电力供给的脆弱性,日本由此下定决心建设新一代电力系统和能源综合管理,以构建电力市场需求外侧管理的智慧化向以可再生能源、蓄能为代表的小规模分布式能源体系转型。

福岛核事故暴露出大规模集中式电力供给的脆弱性,日本由此下定决心建设新一代电力系统和能源综合管理,以构建电力市场需求外侧管理的智慧化向以可再生能源、蓄能为代表的小规模分布式能源体系转型。但分布式电源如何动态优化组合、如何确保供需的动态均衡沦为这一转型的难题。在能源互联网的大背景下,市场需求号召(DR)和虚拟世界电厂(VPP)沦为日本电力市场的新宠,二者不仅可以减少系统基本负荷和峰值负荷,填补因核电大量重开带给的电力缺口,而且在负荷外侧减少了电源多能构建的互补性,减少了火电调峰市场需求,提升了可再生能源的利用。

同时,促成电网根据有所不同类型电源输出特性构建优化配备,推展电网智能化提高。因此,DR和VPP沦为当前日本分布式能源互联网市场创意的众多亮点。电力市场新的变化随着大规模可再生能源终端电网,以及智慧能源技术较慢发展,近几年来,推展实行DR和VPP技术的新商业模式在日本不断涌现。

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DR和VPP的蓬勃发展源自日本电力市场环境经常出现的五个新的变化。第一是自由化。2016年4月,日本电力零售市场构建了全面自由化,多元化市场主体争相重新加入电力市场竞争大军。

截至今年3月,新的正式成立的售电公司多达500多家,购电占到比已约13%,电力公司签下换手率突破16.2%。而且,电力用户不仅可以自律自由选择购电公司,还能直接参与市场需求号召和虚拟世界电厂的市场交易中,电力供需平衡仍然仅有依赖发电外侧的用多少放多少,转而通过供应和市场需求两侧的市场展开调节,自由化是日本电力市场变革的起点。第二是干碳化。为已完成巴黎协议国家自律排放量目标,日本一方面从电力供给外侧应从,大力发展以光伏发电居多的可再生能源以填补核电缺口和替代化石能源,但由于可再生能源发电本身的缺失,仍无法确保电力的平稳供应;另一方面,从电力市场需求外侧管理应从,除依赖传统的节约能源措施外,深度挖出用户外侧的分布式能源潜力,这已沦为日本构建干碳化目标的一条新的路径。

第三是分散化。互为较依赖大规模火电、核电等为中心的传统集中式电力系统,日本正在建构以光伏、风电等小规模分布式电源以及融合储能技术的新型分散化电力系统,终端用户某种程度是电力的消费者,同时又是电力的生产者。

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第四是数字化。信息技术与能源产业的深度融合增进了电力数字化的发展,不仅可以远程调控用户外侧发电、蓄能和用电设备,而且能将大量布满的小规模电源聚合起来,构成强劲的用户外侧发电资源,配电系统由传统的单向潮流向符合供需平衡的双向潮流改变。

第五是人口过少过疏化。据预测,到2050年日本总人口将上升30%,到2100年将上升一半,电力市场需求在未来的10年预计将不会增加10%左右,电力产业的规模经济性将遭极大挑战。市场需求管理新模式面临电力市场的新变化,DR和VPP作为市场需求外侧管理的最重要模式异军突起。

传统的DR从电力市场需求外侧管理中演化而来,以价格诱导和行政指令居多,主要还包括天内电价、尖峰电价和可中断负荷电价等方式,并通过发布命令指令,构建负荷缩减,但很难做较慢号召。而在电网智能化的背景下,新型DR几乎构建了自动调控。电力供应紧绷时,自动向用户收到缩减负荷的市场需求号召信号,电力用户自动接管信号,通过能量管理系统掌控调整用电,并对市场需求号召结果自动报告。VPP既是分布式能源也是能源互联网的创意应用于。

从电力供应看作,VPP利用互联网和能源管理技术将用户享有的分散式小规模电源构建优化,展开远程控制和利用,像电厂一样供应电力;从电力消费看作,通过单体掌控用户储能装置,构建消纳可再生能源富余电力,确保电力供需平衡。据推算出,到2030年日本分布式发电设备装机容量需要超过2591万kW,相等于25座百万千瓦级煤电机组;若10%的储能设备参予电网调节,规模将超过1320万kW,相等于26座百万千瓦级煤电机组的调节能力。

VPP与RD既有重合,又有差异。VPP重点在减少供给,不会产生逆向潮流,而DR重点特别强调缩减负荷,会再次发生潮流逆向。

因此,否不会导致电力系统产生逆向潮流是二者最主要的区别。日本将狭义上的VPP定义为必要并网的可再生能源发电设备和储能装置,而广义上的VPP还包括用户外侧的新型DR,但传统DR则不包括在其中。

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广义的VPP牵涉到的分布式电源主要还包括发电设备、储能设备以及各种节电设备。上世纪70年代,日本开始大力实行电力市场需求外侧管理(DSM)。

从1973年到2014年,GDP减少了2.4倍,但工业能耗却增加了10%,节约能源水平超过世界之最。转入90年代,日本著手DR技术研究,但确实开始实行是在2011年东日本大地震之后。

新型DR技术近几年开始蓬勃发展,2014年6月,日本第4次能源基本计划明确提出:为推展用户外侧有效地积极开展节电,随着电力改革急剧前进,要大力创造条件引入新型市场需求号召模式,通过用户外侧市场需求管理,保持发电容量的合理规模,构建电力平稳供给。2016年日本政府制订的日本再行昌战略明确提出到2030年要实现需求号召占到总电力市场需求6%的目标。

2016年日本电力公司的市场需求号召容量大约为10.7GW,其中78%负荷获得获释。预示DR号召电量(电源Ⅰ-b)在批发市场上市交易,2017年被称作日本的DR元年。2017年12月,日本电源Ⅰ通过竞价构建对电力用户外侧负荷资源统一调控,全年已完成133万kW的号召量,其中DR超过95.8万kW,价值约合36亿日元。

2015年6月,日本再行昌战略明确提出推展VPP的政策。2016年4月,能源革新战略制订了从2016年到2020年的政府补贴规划,大力支持企业积极开展VPP技术研发,重点任务之一是检验50MW以上虚拟世界电厂技术的可靠性,计划到2020年构建VPP经济自律。

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2018年7月实施的第5次能源基本计划,之后具体了减缓低成本储能电池、V2G(VehicletoGrid)、电转气(P2G)等技术推广,强化较低功率广域网络技术(LPWA)和M2M、P2P的技术研发,以更进一步推展电源的低碳化。2016年日本有7个样板项目取得总计26.5亿日元的补助金,2017年有6个样板项目获得总计60多亿日元补助金。运行机制市场化完备市场机制是DR和VPP规模化发展的关键。

2015年11月,日本首相安倍晋三命令要在2017年创立胜瓦特市场,以提升民众节电的积极性。传统发电厂收到的电能被称作于是以瓦特,而节电产生的电能则被称作胜瓦特,电网的负荷均衡可通过电源供给于是以瓦特或缩减负荷的负瓦特构建。

胜瓦特市场参予各方可以通过市场联合共享利益。负荷集成商通过单体调控分散式电源提供市场利益,企业通过自身的储能装置、可用电源和电动汽车等向负荷集成商获取电能而受益,通信和IT公司通过获取电力控制技术以及涉及数据分析等取得商机,个人电力用户则可通过获取屋顶光伏、储能装置和电动汽车向负荷集成商获取电能。由此可见,市场主体之间有效地合作机制的创建,才能确保所有参与者的合理收益,使参与者维持长年参予的积极性,保证市场的稳定性和价值构建。日本再行昌战略(2016)明确提出,到2030年,胜瓦特交易量要构建与美国完全相同水平,超过仅次于电力市场需求的6%。

日本仅次于电力市场需求峰值大约为160GW,按6%计算出来则为10GW,相等于10座百万千瓦级煤电机组,潜力极大。2017年4月,日本胜瓦特市场月启动,目前按交易主体和目的可以分成两大类,第一类是电力零售企业,主要目的是调控用户侧节电量与计划发电量的给定;第二类是输配电企业,目的是通过变动负荷确保供需平衡。日本电力市场实施自由化之前,电价几乎按成本核算,电价不仅还包括电能本身的价值、还包括确保电力供给所必需的电力容量价值,以及调节电力供需平衡和保持电能质量的调峰容量价值。胜瓦特市场使得增加负荷电力市场需求与电源发送到电力具备完全相同价值。

于是,电力市场设计开始新的评估市场各方的利益和价值。经过几轮电改,日本逐步创建起了基于期货市场、日前市场、小时前市场、现货市场等DR和VPP参予的市场运营机制,今后还将相继创建和构成基荷市场、容量市场、非化石价值市场、辅助服务市场等新的电力市场机制。从今年5月起FIT绿色证书将在非化石价值市场交易,2019年该市场还将向所有非化石能源对外开放;为增进新的电力公司参予基荷电源交易竞争,日本计划2019年创立基荷电能市场;竞争性电力市场还拒绝创建电力容量和调节容量的市场机制,2020年日本将启动容量市场,并创设市场需求调节市场。

市场机制的完备使DR和VPP在有所不同市场环境下构成调度和竞价,更加具备普遍的适用性,但也必需留意市场价格和响应速度是影响其发展的关键。综上所述,DR和VPP商业模式不仅是搜集集中的电能、掌控负荷量,还可以参予系统调度,获取调峰、调频辅助服务等,从而在增进可再生能源大规模发展的同时提高电力系统的调节能力和可靠性。随着分布式能源互联网的发展,未来发电、容量、调峰三大价值将构成独立国家市场体系,日本电力市场将转入以DR和VPP为代表的电力供需耦合新时代。


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