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2.1.2容量市场
容量市场的作用是保证发电容量以及输配容量充裕度,需要的发电容量是预测最大负荷再加上15%~20%的裕度。而输配容量则按照稳定性准则进行建设。近年的数据表明,依据这一原则获取的发电容量资源利用率约为55%,输配资源利用率则在50%以下,存在较大的资源浪费和过度建设。在容量市场中,随着相对低价的DR资源参与程度的提高,系统尖峰负荷降低,装机容量与输配容量增速相应减缓,容量市场价格有所下降。这为保持发电容量充裕度节约了成本,提高了容量投资效率,同时平衡了近年来PJM老化机组退役造成的系统可靠性风险。容量市场效益测算公式如下。
2.1.3辅助服务市场
DR资源参与辅助服务的成本低于传统发电资源。从图6中DR资源在PJM辅助服务市场(调频市场出清容量与同步备用市场出清容量)中的占比以及PJM辅助服务市场平均价格趋势中可以发现,随着越来越多的DR资源进入到辅助服务市场,PJM辅助服务成本逐渐下降,传统发电资源避免因提供备用而偏离经济运行点,提高运行效率(可提高10%~20%),同时可以在主能量市场中获得更大的利润空间。
另外,DR资源可以有效减少系统的备用容量需求。DR资源能平稳负荷波动,减少调节备用需求;DR资源能减少系统调峰压力,避免机组因调峰而反复开停机,减少机组磨损,延长机组使用寿命,减少系统检修备用需求;紧急负荷响应减少了系统的事故备用需求。
2.2需求响应对市场效率的提升
在高峰时段,部分边际发电机组可以决定系统运行边际成本,具有较大市场力。电力市场负荷侧弹性相对较小,更易造成市场力的形成。相关研究表明,当需求弹性是原有弹性的2倍时,市场集中程度(通常由HHI指数表征)降至原有50%。因此DR资源具有抑制市场力的巨大潜力。另一方面,当DR资源作为一种小型、分布式、价格低廉的主能量与辅助服务供应商参与市场后,可以引入大量新的市场主体,使市场竞争更加充分,原有的边际发电机组行使市场力的空间被压缩,市场力得到一定程度的抑制。
另外,需求响应的积极参与也减少了PJM尖峰电价的出现次数,电价波动性降低。更为稳定的批发市场价格降低了市场成员的风险,从而吸引更多的市场成员(如负荷聚合商),形成良性循环,并有正面的社会意义。
2.3需求响应对运行可靠性的改善
2.3.1改善负荷曲线,提高负荷预测准确度
DR资源较准确地反应了市场需求弹性,降低了负荷的波动性,可以提高负荷预测准确度。同时考虑到DR资源在削峰填谷上的天然作用,DR资源的参与稳定了电力价格,降低了调度计划安排难度,进而保障了系统运行的可靠性。
2.3.2增加可用调度资源,提高调度灵活性
虽然从单一的DR资源来源来看,依照调度指令削减负荷的准确性不高,但CSP可以将调度风险分摊到多个不同特性、分布广泛的DR资源上,从而获得较精确而可靠的响应。具有资源种类多样性、地域分布广泛性、动作精度可靠性的DR资源在应对小概率、高风险的容量事故或输电阻塞问题时,可以作为低成本、高潜力、响应快的实时调度资源与风险管理工具,有效增加调度灵活性,减少事故损失。在PJM近几年的高温、低温运行日分析报告中,DR资源被调用的次数、容量都有所上升,日益成为重要调度资源。
2.4需求响应的环保价值
(1)在电力尖峰时段,主能量市场需要出清高排放低效能机组用于满足电力需求,需求响应鼓励用户削峰填谷,可以减少这部分的排放,加速淘汰低效能污染机组。
(2)风电等新能源大规模接入后,增加了系统运行的不确定性,需要更多调频容量。据相关试运行结果,DR资源响应速度可以达到分钟级甚至秒级,具有快速响应特性,在参与AGC服务时调节速率快,误差小,是优质的调频资源。PJM现在正试点电动汽车、智能家居、冷暖系统等需求侧资源响应可用新能源发电,发展“随风充电”等新模式。需求响应可以平衡新能源的不确定性,促进新能源更大规模的消纳。
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