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3.1PRD基本介绍
2008年,联邦能源可靠性协会FERC发布719号文,旨在提高需求响应资源市场参与度。另外,北美部分地区高级量测系统(AMI)已有一定的应用,一些负荷资源已经具备了响应动态电价或预测电价的能力。在这样的政策技术背景下,PJM正着手发展新型的需求侧资源利用方式:价格响应需求侧资源(PRD)。PJM对PRD的定义是:PRD是响应批发市场电价变化的可预测的用电需求变化。PRD扩展了需求响应资源的市场参与方式,被视作PJM智能电网建设的攻关方向之一。
现有的DR项目只面向可被PJM直接控制的需求响应资源,并且需要在批发电力市场中提出报价。小型终端用户与电力市场间的双向信息交互仍然不透明,这限制了需求响应的调节潜力。未来PJM不能直接控制的居民和小型商业用户也可以借助PRD直接参与市场。作为PRD参与市场的需求响应资源可以直接响应零售电价,无需被PJM直接调度,也无需在批发市场中竞价。
3.2PRD资源参与调度运行
PRD资源调整其负荷的行为具有随机性,要求系统具有更小的负荷预测时间间隔、更高的负荷预测准确度以及更灵活的调度技术。
通常的做法是,将不考虑PRD的负荷预测曲线与PRD预测曲线叠加,得到修正后的负荷预测曲线。PRD预测曲线来源如下:负荷服务商将提供PRD的用户的负荷曲线与同类普通用户相对比,得到初步的PRD曲线统计参数;之后比较同类型小时中该PRD资源对不同零售价格的响应,修正统计模型。该统计模型包括了PRD资源的替代弹性参数,用以描述PRD资源因各时段电价不同调整其用电时段的行为。该模型还包括了自身价格弹性参数,用以描述PRD资源在某一时段内响应不同电价削减的负荷量。目前PJM正在积累该模型的相关数据并不断完善该模型。经修正后负荷预测曲线在容量市场、主能量市场出清以及实时调度决策中得到了应用。
3.3PRD资源对市场的影响
PJM将PRD作为需求响应资源的一种新增类型增加到现有规则里,并对现有规则作出相应修改。与传统DR资源不同的是,PRD资源并不作为一种发电资源参与市场,而是作为一种可预测的变化负荷参与市场。
在容量市场中,PRD提供者可以在基本容量拍卖市场(提前3年)或第3次追加容量拍卖市场(提前三四个月)之前向PJMISO提供实时节点边际电价-最大预测负荷曲线,并注明该资源所属的电气节点。图7为该曲线示例。
图7中的横坐标为PRD资源在相应实时节点批发价格LMP水平下所能达到的最大负荷水平。PRD提供者通过研究PRD资源在不同零售电价下的最大负荷水平,并考虑LMP与零售电价间的关系,测算出该非增曲线。为了保障系统运行的可靠性,PJMISO与PRD资源协商,在LMP大于或等于某一阈值时,PRD资源的负荷水平不得高于最大紧急负荷水平(maxemergencyservicelevel,MESL)。图7的示例中,此价格阈值为2000美元/(MW˙h)时,该PRD资源的MESL为875MW。在运营年内,当LMP达到2000美元/(MW˙h)以上时,若该PRD资源负荷水平高于875MW,则PJMISO有权发出将其负荷削减至875MW的指令。
PJM考虑PRD资源的负荷-价格曲线后,对容量市场需求曲线(variableresourcerequirement,VRR)进行修正。其修正结果示例如图8所示。
如图8所示,考虑到PRD资源与LMP的响应关系,相同电价下,有PRD资源参与的市场所需容量更小,VRR曲线左移。市场出清价格与容量市场出清容量有所下降,节约了容量成本,同时减缓了机组建设速度。
在主能量市场中,PRD资源提供者首先要在日前市场报价结束前向PJMISO提交实时节点的边际电价-预测负荷曲线,并注明该资源所属的电气节点。该曲线与图7中的曲线形态相似,均为非增曲线,但其横坐标为该PRD资源预测负荷,而非预测最大负荷。该曲线用于实时修正负荷曲线,提高调度效率,同时直接影响实时节点的边际电价。
PRD对市场价格的影响是隐性的:主能量市场与容量市场在原有的负荷预测曲线上做出考虑PRD的修正后,其出清总量受到影响,发电容量需求下降,市场出清价格下降,电网运营成本下降。PRD资源提供者获得的利润也是隐性的,不同于其他DR资源提供者获得直接经济报酬,PRD资源提供者获得的利润体现在用电成本的缩减上。另外,为鼓励PRD资源参与市场,PJM适当降低了PRD资源的容量义务考核费用和备用义务考核费用。
PRD的发展在电力监管部门、电网运营者与用户间形成了多方共赢的良好局面。对于电力监管部门来说,实施PRD是推广先进量测技术、提高需求侧自动化程度、实施动态零售电价机制、制定反映先进技术与用户弹性的市场及可靠性规则的良好契机。对于电网运营者PJM而言,PRD这一DR资源形式可以作为现有需求侧资源利用形式的有效补充,使得DR资源既可以通过聚合作为发电资源参与市场,也可以以较为零散的形式作为可预测的负荷影响市场,协助市场形成更准确的价格信号,同时有助于PJM修正负荷模型,降低运行成本。对于电力用户而言,PRD的实施则直接节约了用电成本,提供了参加需求响应的新方式。
4.结语
PJM对于需求响应资源的价值挖掘与利用起到了提高系统运营效率与稳定性的作用。PJM需求响应资源利用机制较为成熟,已获成效,对中国电网具有借鉴意义。可以从观念、制度、技术等方面入手,建设具有中国电网特色的需求响应资源利用机制。
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