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【到了太阳落山之时,光伏没了(出力逐步或突然降低),各省电力系统如何应对?】
——《光伏高发,全国午间谷电蔓延》后续
(来源:微信公众号“享能汇” 作者:享能汇工作室)
预计阅读时间:9分钟
本文内容包括:
调节能力不足,出现弃风弃光,山东“爬坡”市场出炉
新型电力系统重要新概念之一:净负荷
新型电力系统第二个重要概念——山东爬坡服务提供者快不快?
三大原因,山东更需要爬坡市场
爬坡,与其说是辅助服务更新,不如说是山东现货市场升级
新趋势:全国晚高峰前移
除了电源侧改革,还有灵活性可中断负荷可用
1.调节能力不足,出现弃风弃光,山东“爬坡”市场出炉
山东光伏已经成长为省内第二大电源,从煤电大省,发展到光伏装机以及新型储能装机第一大省。
能源转型之际,省内的市场规则更迭频繁。
8月第二周,山东又迎来一个“首发”——《山东电力爬坡辅助服务市场交易规则(征求意见稿)》(以下简称“山东爬坡意见稿”)出台,这是国内首个正式出炉的爬坡品种。
“山东爬坡意见稿”的编制说明对文件起草必要性作出解释:
“新能源高比例接入对系统灵活爬坡能力提出了迫切需求。截至今年7月底,山东电网新能源装机容量已达7470万千瓦(其中光伏装机5048万千瓦、占新能源总装机67.6%),超过直调煤电装机,占全网总装机比例为44.3%。新能源高比例接入和“多光少风”的装机结构,电网调度用电负荷的波动性和不确定性增加,在光伏大发日中午呈现典型的深V型曲线。”
在山东电力现货市场运行中,部分时段已出现系统调节能力不足的情况,一方面导致产生尖峰电价,增加了用电成本,另一方面增加了系统二次调频压力,不利于电网安全可靠运行。
表1:来自“山东爬坡文件”编制说明
所谓爬坡,分为上爬坡和下爬坡。粗暴点解释*的话,上爬坡,就是指当风光发电时,必须有一定量的火电机组趴在低出力水平,随时准备上爬坡,如果风光不消失,火电就一直趴在低出力水平做备胎;而下爬坡的目的,则类似于调峰,减少弃风弃电。(*此解释不计入负荷波动)
表2:如题
说起来,爬坡就是让可控电源“做小伏低”,而顶着“主角光环”的不可控风光,方可来去自如。
盈术华亮CEO张骥告知:“山东以前很少出现弃风弃光,但随着新能源发电比例的升高,如果不设法增加调节资源,大规模的弃风弃光就难以避免。”
2.新型电力系统重要新概念之一:净负荷
新能源装机与日俱增的新型电力系统里,“净负荷”和“爬坡”是两个很关键的概念。
参与现货市场的主体,很熟悉“净负荷”概念。
山东电网的系统净负荷=电网总负荷需求-新能源功率-外电联络线功率-不可调节电源出力。
“山东爬坡意见稿”起草说明提到的“深V曲线”,是“鸭子曲线”的进化版本。“鸭子曲线”概念最早于2008年提出,“鸭腹”在低位,指日间的净负荷需求减少,“鸭脖”在高处,指的是日落时净负荷需求剧增。
十几年来,随着新能源发电量的提升,“鸭腹”越陷越深,在国外,也演化成为“峡谷曲线Canyon Curve”(见下图1)。
图1:来自ElectricPowerResearchInsituteCEOArshadMansoor描述
再看我们山东今年劳动节期间,出现连续负电价这两天的分时曲线。
5月1日,早上8点多的负电价之前2个小时内,电价是不是没有缓坡,几乎直冲下来的?
5月2日16点以后,电价又是从负值骤然抬头上去的,也几乎没有缓坡。
图2:山东电力现货市场2023/5/1-5/2分时电价数据
这就是净负荷骤降,净负荷骤升。
今年1月1日,山东零售市场开始执行新的峰谷系数,可以看到三点吻合现货市场规律:
午间出现深谷时段(深蓝色),和现货深V曲线吻合。
春、夏、秋季下午的尖峰时段(大红色),相较之前,都往前移动了1小时,更接近光伏消失的时刻。
冬季14:00-16:00之间,原本是平段-高峰-尖峰的圆滑型线条,现在则是从谷段突然变成尖峰的陡峭型线条。
享能汇制图3:山东零售市场峰谷系数变化
2020年加州夏季停电事件中,日落时分净负荷飙升也是诱因之一。
8月14日17:00-19:30这段时间内,可再生能源提供的负荷从10032兆瓦降到3094兆瓦,当天的净负荷高峰在18:55分左右,由于新能源出力骤降,燃气机组又恰好出现故障,引发轮停。
享能汇工作室根据CAISO专家分析改编的画本《一份致州长的《停电根本原因分析》——美国加州电力故事连载2介绍了详细始末(有兴趣可以了解轮停始末分析,见下图3)。
图3:来自文章:对2020年8月14日加州电力市场净负荷高峰描述
3. 第二个重要概念——爬坡,比比谁更快!
爬坡辅助服务则是围绕净负荷开展的。
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