登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
摘要:风、光可再生能源发电与生俱来的间歇性、波动性给电网的运行带来了很大的隐患,前言部分仅仅展示了两种情况。为了减轻负面影响,并激励可控负荷、储能等新兴资源参与辅助服务市场,北美各ISO不断改革创新,努力探索新形势下的辅助服务新品种。
(来源:微信公众号“电力市场那些事儿”作者:郎木晨烟)
一、前言
还是以鸭形曲线开始:
上一篇提到净负荷曲线的波谷,对于以燃煤机组为主的我国来说,是个极大的挑战。曲线中还有一点也很麻烦,就是爬坡需求(ramp need)。图中,3个小时,净负荷上升13000MW。考虑2016年,加州装机57124MW,即常规机组的出力在3小时内变化了25%左右。对机组的连续快速爬坡能力提出了要求,这是问题一。
再看张某光伏电站日功率图:
这是一个夏日,坐标魔都,天气晴朗、风和日丽,但是随风飘过的朵朵白云给光伏出力带来了很的影响。设想下,当区域内光伏渗透率高到一定程度时,势必给当地电网安全稳定运行带来影响,导致频率偏离正常范围。按照电网运行规则,这样的波动应该由调频辅助服务来处理。但是如此连续、频率的功率波动,对于常规调频机组是个考验。这是问题二。
怎么办呢?我们看看北美电力市场是怎么做的。
二、北美市场中的辅助服务
正式介绍之前,我们先看看北美电力市场中常规的辅助服务项目。北美共有9个ISO,7个在美国本土或以美国为主(PJM、ISO-NE、NYISO、ERCOT、SPP、MISO、CAISO),两个在加拿大(AESO、IESO)。
按照FERC(联邦能源监管委员会)的888号令,北美地区的辅助服务包括6种辅助服务:电网调度服务、无功电压控制、调频、不平衡电量服务、旋转备用、运行备用。此外,PJM等市场还提供黑启动服务[1]。
其中,不平衡电量服务事实上属于实时能量市场范畴;而电网调度服务是ISO/RTO向市场参与主体提供的调度运行,费用由市场成员承担;无功电压控制、黑启动由ISO/RTO集中采购,向输电用户分摊。
调频和备用服务则是采用市场机制组织,与能量市场紧密耦合,联合优化出清。本文针对调频和备用。
调频是一种高等级的备用,经常被称作调节备用。调频用来应对系统扰动或负荷波动,以维持短时间内的供需平衡、频率稳定,主要通过自动发电控制AGC来实现。调频服务属于高品质的辅助服务,当波动或扰动超过一定时间时,提供调频服务的机组退出,由实时机组/备用机组顶上,以维持系统必要的调频容量。
备用又称为运行备用(OR,Operation Reserve),由于各个ISO相互独立、规则各异,备用服务各种类的名字也不尽相同,但从大类上都分为旋转备用和非旋转备用,前者要求提供服务的机组与电网同步运行,后者则没有这方面的要求。备用机组的响应时间和持续服务时间,不同ISO也给出了不同的规定。下表为各ISO的备用种类:
乍一看,会有些迷糊。也不需要深究,这都是各ISO基于各区域电源、网架、负荷的状况,通过模型演算结果选择的备用类型。每种备用服务都对应一个需求参数,即在日前/实时市场,对提供这类服务的机组的容量需求,该需求随着季节、天气、经济等客观条件会有所调整。以ISO-NE(新英格兰地区)为例,10min旋转备用和10min非旋转备用的总量要等于系统中最大的N-1故障容量乘以一个调整系数,其中前者要占比25%~50%。对于30min运行备用,可以与系统同步,也可以不同步,要求容量参数为N-2故障容量的一半[2]。
辅助服务的供应曲线类似于能量曲线,阶梯报价、单调递增。需求曲线则不同,不再是单调递增的阶梯曲线,而是一条垂直于X轴(功率,MW)的直线,X轴坐标对应备用需求容量。供需曲线相交点即为出清点,对应价格为出清价格。辅助服务市场和能量市场联合优化,发电资源可以同时参与多市场报价,得到能量、调频、备用的出清结果(包括容量和价格)。在某些ISO,市场参与的类型会受到限制,比如PJM,不能同时参加同步备用和调频市场[3]。
调频服务属于系统性服务,与资源位置无关,因此采取ISO全区域统一报价、集中出清的市场机制。备用服务则与位置有关,采用分区域的方式。其中,ISO-NE、SPP、CAISO都有4个子区域,PJM有2个,NYISO对应3个,MISO(中西部大陆)地域辽阔,有7个子区域。也有不分区域的,ERCOT、AESO、IESO。
除了AESO只在日前市场组织辅助服务之外,其他ISO/RTO均在日前、实时市场开展辅助服务交易。
过去的二、三十年间,在传统的“源随荷动”的电力供需方式下,北美各ISO的辅助服务市场有效的支撑了电力系统的安全、稳定运行,并给市场主体带来了丰厚的收益。
随着发展低碳、无碳能源的呼声越来越高,美国的可再生能源发电比例逐年增大。以德州为例,2016年2月28日,该州的风电瞬时出力达到1402万千瓦,风电满足了全天40%的用电量。
风、光可再生能源发电与生俱来的间歇性、波动性给电网的运行带来了很大的隐患,前言部分仅仅展示了两种情况。为了减轻负面影响,并激励可控负荷、储能等新兴资源参与辅助服务市场,北美各ISO不断改革创新,努力探索新形势下的辅助服务新品种,下面就介绍2个。
三、辅助服务新品种
1、CAISO的FRP
加州电力市场虽然在本世纪初遭遇滑铁卢(参见本公众号文章“中长期交易为什么能规避风险?从加州电力危机说起”),但加州电力市场人秉承一贯的“西部牛仔”的战斗精神,败而不馁、挫而不折,愈挫愈勇,不仅成功的站了起来,而且提出了全美领先的能源转型计划:可再生能源发电将在2020年占比33%,在2030年达到50%,2045年达到100%。
由此,风电和太阳能在加州增长非常迅速。到2018年底,加州风电近600万千瓦,太阳能发电站1100万千瓦,分布式太阳能发电近800万千瓦。2018年风电和太阳能电站提供了加州大概20%的用电,分布式太阳能提供了近4.8%的用电[4]。
加州的能源转型计划取得了巨大的成果,加州空气资源委员会(CARB)宣布,该州的温室气体排放量在2016年已降至4.29亿吨。低于1990年4.31亿吨,该州的二氧化碳减排目标已经提前四年完成[5]。
万事有利必有弊,加州虽然在能源转型、低碳减排方面取得了非常好的成绩,但是过多的可再生能源发电比例也给电网运行带来了困扰,有名的鸭形曲线就是来自加州2016年2月1日。
为了解决鸭形曲线中的爬坡问题,2016年,CAISO在实时市场引入FRP辅助服务品种:灵活爬坡产品,Flexible Ramp Product。以下文字摘自《美国辅助服务市场改革趋势及借鉴意义》,杨颖霞。
灵活爬坡产品FRP用来应对高比例可再生能源发电下的系统净负荷的快速变化情况,综合考虑预期的净负荷变化和预期之外不确定性的净负荷变化。和传统的辅助服务产品不同,这种产品的需求和规格不是根据系统某一个时刻的状态而定,而是依据两个时间点的变化而定。例如,下图所示的净负荷在时间点t和t+1预期变化为200 兆瓦(从1000兆瓦到1200兆瓦),向上变化不确定性需求为50兆瓦(从1200兆瓦到1250兆瓦)。该时间间隔的向下总不确定性需求为220兆瓦(从1200兆瓦到980兆瓦),但因为预期净负荷变化为200兆瓦,因此,实际向下变化不确定性需求为20兆瓦(220兆瓦减去200兆瓦)。
来源:CAISO, Business Practice Manual for Market Operations.
CAISO估算在一定的灵活爬坡产品数量情况下的电力失衡概率(通过历史数据来估算),然后将电力失衡概率乘以负荷损失的价值从而得到灵活爬坡产品的需求曲线。例如,假设电力失衡的损失成本是1000美元/兆瓦,加州在有100兆瓦向上灵活爬坡产品的情况下系统电力失衡的概率为5%,那么系统购买100兆瓦灵活爬坡产品的愿意付的最高价格就是50美元/兆瓦(1000美元×5%=50美元)。用这样的方法计算在不同的灵活爬坡数量下愿意支付的最高价格就形成了需求曲线。CAISO将这个需求曲线参与市场,与能量和其他辅助服务品种联合优化出清。
这种灵活性爬坡产品从理论上来说应该可以很好的应对风电太阳能的变化和不确定性对电力系统造成的挑战。但是实施效果不甚理想,CAISO还在继续改进。另外,CAISO也在日前市场引入灵活性爬坡产品。
除了CAISO之外,MISO也在2016年引入了这种产品,并且SPP和ISO-NE也在考虑引入这种产品。
实话实说,没有看懂,。预期的净负荷变化和预期之外不确定性的净负荷变化,究竟如何与FRP需求对应?
2、PJM的RegD调频产品
加州的FRP产品可以解决爬坡问题,却不能应付光伏出力的频繁波动。有研究表明,当PJM的风电和光伏等发电渗透率达到30%时,调频需求将增加107%[6]。为此,PJM设计了调频新产品:RegD。
2012年11月,PJM将调频资源分为两类:慢响应调节A(RegA)和快速响应调节D(RegD)。前者对应传统的调频资源,比如CCGT机组,能够持续较长时间维持出力,但调节速率较慢。而RegD则是针对新的市场参与主体,比如储能、可控负荷等等,能够快速调节功率,但长时间保持能力不足。
在该政策的刺激下,PJM区域涌现了大量储能调频项目。截止2016年8月,PJM区域投运电网级储能占全美比例达到46%[6]。从市场效果上看,2017年,在所有资源中(包括煤电、水电、天然气、需求侧等),储能设备提供了PJM 46.5%的调频需求[4]。
虽然RegD大大地改进了PJM调频市场,但是实施中也存在问题,导致PJM购买了过多的RegD产品,产生不必要的成本,同时对RegD产品的付费也有偏差。PJM和其市场监测单位向FERC提出改正这些问题的建议方案,但在2018年3月遭到FERC的拒绝,认为其不符合755号令。PJM和其市场监测单位要求重审,目前还没有定论[4]。
FERC775号令要求考核调频资源的3个指标:准确性、延迟性和精确度,类似于国内的调节速率、响应时间和调节精度。
3. 其他ISO
除了CAISO和PJM之外,其他ISO也在探索适合自己的创新之路。2019年7月,NYISO(纽约)在一份报告中表示,随着与天气有关的发电资源的增多,将研究如何提高备用等辅助服务的短缺定价。该项研究计划于第四季度完成。
四、启示
在能源结构调整过程中,中国将面临更大的挑战。一方面,中美两国资源禀赋差异较大。中国以燃煤机组为主,天然气发电等灵活性资源相对较少;其次,中国电力发展过程中,长期采用“大发电+大电网”的集中供应模式下,刚性有余、柔性不足,计划调度模式下掩盖的诸多问题或将在经济调度模型下暴露出来。
因此,为了保证完全市场竞争环境下电网的安全稳定运行,需要格外重视辅助服务市场,提前布局谋划,不能看作可有可无、可改可不改的市场。并针对现实中暴露出的新情况、新问题,进行卓有成效的创新工作,比如市场规则、交易品种、价格机制、分摊模式等等,北美市场的FRP和RegD给了我们很好的启示。
此外,近年来政府部门为了支持某些新兴技术、产业的发展,经常会出台一些补贴性质的激励政策。但是,效果却往往差强人意,导致政策频繁调整,让人无所适从,电动汽车和光伏就是活生生的例子。这一点,要学习北美市场的创新机制。不管是FRP,还是RegD,都是目的导向、问题导向,并没有规定具体的实现手段,方式,因此将具有长久的生命力。就像IEC 61850标准,通过抽象出ACSI(Abstrct Communication Service Interface)与通信实现方式脱钩,通信可以落伍、标准不会过时!
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星售电网获悉,陕西电力交易中心发布关于征求《陕西省电力现货市场第三次结算试运行工作方案》意见建议的通知。其中包含陕西省电力调频辅助服务市场交易实施细则(第三次结算试运行)中提出,市场交易组织采用日前报价、日前预出清、日内出清实时调用的模式。调频服务提供者在日前申报发电单元调频
北极星售电网获悉,近日,安徽电力交易中心发布关于结算2024年2月安徽电网发电厂辅助服务补偿及并网运行考核费用的通知,详情如下:
北极星售电网获悉,华东能源监管局关于公开征求《长三角省市间富余新能源消纳互济交易规则(征求意见稿)》和《长三角省市间富余需求侧可调节资源互济交易规则(征求意见稿)》意见的通知。其中《长三角省市间富余新能源消纳互济交易规则(征求意见稿)》提出,长三角省市间富余新能源消纳互济交易(以
《关于建立健全电力辅助服务市场价格机制的通知》(发改价格﹝2024﹞196号)印发后,新型储能、调峰电锅炉等市场主体对行业阶段性发展前景十分关切。为持续有效发挥调节性资源促进电力保供和清洁能源消纳作用,进一步推动西北区域能源绿色低碳转型,助力推进全国统一电力市场体系建设,近期,西北能源
北极星售电网获悉,娄底市发改委国网娄底供电公司发布关于号召电力用户参与电力调峰辅助服务市场交易的通知,为促进清洁能源消纳,减少弃风、弃水等资源浪费,同时降低企业用电成本,经省发改委同意,省电力交易中心启动了电力调峰辅助服务市场交易,以支付服务费的形式向广大电力用户购买调峰服务。因
4月29日,湖南娄底市发改委国网娄底供电公司发布号召电力用户参与电力调峰辅助服务市场交易的通知,其中明确,建议具备调峰能力的用户积极参与。当前全市新能源装机容量增长迅猛,风电、光伏增长迅速,加上雨季全省水力发电量明显增加,且因气温原因居民生活用电处于较低状态,我省电网在低谷和腰荷时
北极星售电网获悉,青海电力交易中心发布了《青海省内调峰辅助服务需求计算方法》,详情如下:
湖南电力调峰辅助服务市场运行以来,累计增发可再生能源电量超过130亿千瓦时,为激励火电机组参与调峰、促进可再生能源消纳发挥了重要作用。根据《湖南省电力辅助服务市场交易规则(2023版)》,调峰辅助服务市场费用由产生电网调峰需求的发电机组按照发电量公平承担。为满足河道基本生态功能和附近群
4月24日,阳西中新众树新能源有限公司阳西电厂#3—#4机组储能调频辅助服务工程EPC总承包项目-招标公告发布,项目位于广东省,招标人为阳西中新众树新能源有限公司,项目资金来源为其他资金16700万元。项目招标范围为阳西电厂#3、#4机组储能调频辅助服务项目采购EPC总包方,保障项目顺利执行。本工程202
北极星售电网获悉,山西能监办发布关于拟参与山西独立储能和用户可控负荷参与电力调峰市场交易企业(试点)的公示,现将辅助服务聚合商国能山西能源销售有限公司、华工优能(山西)技术有限公司、山西朋通建设项目管理有限公司、山西凯瑞达能源技术开发有限公司、山西深电能科技有限公司代理的企业(试
北极星储能网获悉,近日,湖南能源监管办组织电力调度机构、电力交易机构、市场主体代表集中研讨修订电力并网运行管理和电力辅助服务管理相关实施办法,邀请政府有关部门参加。近年来,湖南新型储能装机规模增长迅速,为贯彻落实《国家能源局关于新型储能并网和调度运用的通知》要求,湖南将把新型储能
北京市政府参事、中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在2024中关村论坛年会期间表示,新能源的协同协调发展和互动式发展将是下一阶段中国新型能源体系发展的主基调。在28日国务院参事室主办的2024中关村论坛平行论坛——“创新驱动助力绿色发展论坛”上,欧阳明高表示,中国迎来新能源发展革命的爆发
北极星储能网讯,4月30日,华润电力发布《华润仙桃石岭储能电站16MW/32MWh扩建EPC总承包工程中标候选人公示》。第一中标候选人:许继电气股份有限公司,投标价格:20800000.00元,约为1.538元/Wh。(保留小数点后三位)第二中标候选人:中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司,投标价格:23887019.
近日,河北省发改委发布2023年河北省发展和改革委员会生态环境保护工作情况,其中提到,实施第三监管周期河北省级电网输配电价调整,逐步实现一般工商业与大工业电价同价。完善钢铁超低排放差别化电价政策,明确实施范围和加价标准。同时,开展风电光伏攻坚行动,实施抽水蓄能项目,推动氢能产业发展,
北极星储能网获悉,据中联宁波消息,近日,宁波院联合公司第三工业工程设计研究院承接了奥克斯集团投资建设的年产1.6万套新能源光风箱变及4.5GW储能设备生产项目设计。该项目位于浙江宁波前湾新区十二塘区域,总用地面积约270亩,总建筑面积约34.4万平米,建成后将用于新能源箱式变电站及储能系统设备
北极星储能网获悉,4月27日,广东华鳌合金材料有限公司10MWh工商侧储能电站项目在广东省鹤山市华鳌厂区举行了开工仪式。、此项目由由华夏新能投资、先控捷联电气股份有限公司承建,预计7月底前完成并网。该项目的工商业储能系统由46台100KW215KWh的储能一体柜以及高压一次、二次系统组合而成。这套系统
北极星储能网获悉,据恒安储能消息,2024年4月29日,江苏恒安储能科技有限公司(简称“恒安储能”)与辽宁省朝阳市北票经济技术开发区正式签订合作协议,宣布将在辽宁省朝阳市北票经开区共同建设一座年产10GWh的锌溴液流储能电池生产基地,一期计划建成投产2GWh。恒安储能与北票市人民政府、朝阳北票经
工业园区是工业经济发展的重要载体。为促进广东云浮工业园区高质量发展,《云浮市工业园区高质量发展促进条例》将于今年5月1日施行。云浮市人民政府副市长梁东海4月29日表示,该《条例》是广东首部专门规范工业园区建设发展的地方性法规,将为工业园区发展加强法治保障。《云浮市工业园区高质量发展促
北极星储能网讯,4月29日,广东省能源局发布关于科翔8GWH钠离子储能电池及相关产品项目节能报告的审查意见。根据公告显示,科翔8GWH钠离子储能电池及相关产品项目采用的主要技术标准和建设方案符合国家相关节能法规及节能政策的要求,原则同意该项目节能报告。项目主要建设内容包括:建设年产8GWh钠离
北极星储能网获悉,4月29日,国电电力湖南新能源开发有限公司储能租赁技术服务公开招标项目中标候选人公示发布,第一中标候选人为大唐华银电力股份有限公司耒阳分公司,投标报价258.5856万元;第二中标候选人为永州协合能源科技有限公司,投标报价264.545万元。国电电力湖南新能源开发有限公司下属风雨
北极星储能网获悉,4月29日,吉林省能源局发布开展2024年新型储能项目入库工作的通知。通知明确,新型储能入库项目分为示范项目和重点项目,示范项目应具备建设条件好且预计在2025年底前投产。原文如下:吉林省能源局关于开展2024年新型储能项目入库工作的通知吉能储能〔2024〕96号各市(州)发展改革
4月28日,特斯拉发文称,将继续在中国深耕,在人工智能、电动车、储能等领域与行业共同发展,加速清洁能源与自动驾驶技术落地,把美好愿景变成现实。
1-3月,全国各电力交易中心累计组织完成市场交易电量14248.4亿千瓦时,同比增长7.7%;占全社会用电量比重为61.0%,同比下降1.5个百分点。其中,全国电力市场中长期电力直接交易电量合计为11254.8亿千瓦时,同比增长6%。3月份,全国各电力交易中心组织完成市场交易电量4846亿千瓦时,同比增长5.6%。其中
北极星售电网获悉,近日,江苏电力交易中心发布2024年4月江苏电力市场购电侧月内合同电量转让交易结果公示,经过调度机构安全校核,最终成交271笔,成交电量1.44亿千瓦时,成交均价428.66元/兆瓦时。详情如下:
4月30日,发改委发布第19号令,《供电营业区划分及管理办法》已经2024年4月8日第10次委务会议审议通过,现予公布,自2024年7月1日起施行。办法中明确,供电营业区原则上以省、地(市)、县行政区划为基础,根据电网结构、供电能力、供电质量、供电经济合理性等因素划分确定。原文如下:中华人民共和国
北极星售电网获悉,陕西电力交易中心发布关于征求《陕西省电力现货市场第三次结算试运行工作方案》意见建议的通知。其中包含陕西电力市场计量管理实施细则(第三次结算试运行)中提出,关口电能计量设备管理以电网企业、发电企业、拥有配电网运营权的售电公司管理为基础,以统一归口管理为原则开展。电
近日,河北省发改委发布2023年河北省发展和改革委员会生态环境保护工作情况,其中提到,实施第三监管周期河北省级电网输配电价调整,逐步实现一般工商业与大工业电价同价。完善钢铁超低排放差别化电价政策,明确实施范围和加价标准。同时,开展风电光伏攻坚行动,实施抽水蓄能项目,推动氢能产业发展,
《关于建立健全电力辅助服务市场价格机制的通知》(发改价格﹝2024﹞196号)印发后,新型储能、调峰电锅炉等市场主体对行业阶段性发展前景十分关切。为持续有效发挥调节性资源促进电力保供和清洁能源消纳作用,进一步推动西北区域能源绿色低碳转型,助力推进全国统一电力市场体系建设,近期,西北能源
北极星售电网获悉,陕西电力交易中心发布关于征求《陕西省电力现货市场第三次结算试运行工作方案》意见建议的通知。其中包含陕西省电力市场结算实施细则(第三次结算试运行)中提出,中长期市场根据中长期合约的分解电量,按照合约约定价格进行结算。现货市场结算时,对于发电企业,采用机组所在节点电
北极星售电网获悉,江苏电力交易中心发布2024年4月江苏电力市场月内连续挂牌交易结果公示。经过调度部门安全校核,最终成交1313笔,成交电量27.87亿千瓦时,成交均价441.40元/兆瓦时。详情如下:
今年2月,国家发展改革委、国家能源局联合发布《关于建立健全电力辅助服务市场价格机制的通知》(发改价格〔2024〕196号),进一步规范了电力辅助服务价格机制,激励电力调节价值更好发挥作用,是继出台煤电容量电价政策激发电力容量价值后,贯彻落实党中央、国务院深化电力体制改革决策部署的又一重要
4月26日,国家能源局在京召开2024年第一次能源监管工作例会,深入贯彻落实全国能源工作会议和国家能源局监管工作会议精神,总结今年以来电力市场建设和监管工作情况,解读有关政策,布置下一阶段重点任务。国家能源局党组成员、副局长宋宏坤出席会议并讲话。会议指出,今年以来,各能源监管机构在国家
4月28日,国家能源局新疆监管办公室召开新疆区域2024年第一次电力调度交易与市场秩序厂网联席会议,系统总结2023年新疆电力市场工作,深入分析当前面临的新形势新要求,安排部署2024年电力市场重点工作,为新疆电力行业低碳、绿色、高质量发展奠定基础。国家能源局新疆监管办公室、新疆自治区发展改革
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!