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“山东爬坡文件”定义的爬坡辅助服务,是指为应对可再生能源发电波动等不确定因素带来的系统净负荷短时大幅变化,具备较强负荷调节速率的并网主体根据调度指令调整出力,以维持系统功率平衡所提供的服务。
较强的负荷调节速率,强调的就是一个字,快!
如果不算水电,传统机组中,爬坡能力最强的是气电机组。
前文提到的Electric Power Research Insitute CEO Arshad Mansoor在接受外媒Power Magazine采访时也提到:
“太阳落山,从净负荷谷底向上爬坡时,要具备几个条件——燃气机组必须要在线,还要从水库释放水电来调节,谷电时充电的储能,此刻要放电,原来电力是外送的,这会儿可能变成进口了。”
美国的页岩气革命,确实是燃气机组发展的天然土壤,而我们的基本盘是煤机,爬坡能力,逊色不少。
参考工作室在2020年8月撰写的《“受气”的天然气发电|连载(二)广东篇》一文——8月8日(周六)的广东实时市场16:00点陡然出现1105.1875元/兆瓦时高价,当天的最大峰谷差值超过1元/千瓦时。(见下图4)
“燃机的优势——只需要20分钟就可以并网,10分钟就可以带到满负荷。如果遇到广东省负荷中心珠三角地区16:00左右用电需求突然飙升,那么天然气机组的迅速调节优势就能体现出来,这点是煤机无法比拟的。”
图4:来自文章中2020/8/8广东电力现货市场出清价格
而煤机经过灵活性改造之后,为满足上下爬坡需求,则需要趴在固定的出力不动,随时准备爬坡,所以在一定程度上,既消耗了煤炭,又可能损失电量机会,即前文说的“做小伏低”。
在与电力软件公司老总,聊聊碳中和(3)风电光伏,怎么就被秘密的叫作“垃圾电”?一文,我们做过煤机和燃机爬坡的类比(下图5):
图5:来自该文章
4. 三大原因,山东更需要爬坡市场
原因一:缺乏其他调节电源
广东是气电大省,年用电量上,两省又一向是争夺雌雄的,我们就和广东做个比较。
同为沿海大省,两省的资源禀赋截然不同:
——广东的气电,到2025年底,预计装机超过6280万千万。
——广东的负荷中心在珠三角,燃机、用户附近的分布式天然气能跟上飙升的负荷。(见下表3)
享能汇工作室制表3:广东和山东电力数据比较(注:广东水力发电占比3%根据2023年1-5月发电量分类计算)
——山东没有水电做调节:虽然临海,但山东并没有直调水电机组做调节电源(除了泰山、沂蒙、文登三座抽水蓄能电站)。
原因二:分布式光伏发电预测难度高
还是和广东做个比较:
新能源在电网总容量的占比:山东达44.3%,是广东的2倍(见下表4)。
光伏并网占比:山东约为广东的2.5倍。
山东6月底公开的光伏并网容量还是4945.8万千瓦(见下图5),到7月底,又增至5048万千瓦。换算一下,而广东风光总和占电量容量的20%,而山东只是光伏装机,就占了30%。
分布式光伏并网容量:山东约为广东的3.36倍。(根据6月底数据作计算)
享能汇工作室制图5:山东VS广东光伏装机情况(截至2023年6月30日)
今年上半年,山东的光伏发电量增速也很惊人,同比增长超过30%(见下图6)。
图6:如题,数据来自山东2023年第二季度电力市场信息交易报告
可以想象,这其中,分布式光伏发电量的贡献有多大。
关于分布式光伏和爬坡市场的关系,澳大利亚市场运营机构AEMO今年5月发布的批发电力市场(WEM)辅助服务报告也有提及。
大致意思如下:
“屋顶光伏容易受云层遮蔽影响,对此,去年(2022年5月-2023年4月)对15分钟最大爬坡需求使用量是412MW,比上一年增加了113MW。由于云层遮蔽是很难精确预报的,所以只能通过调度控制室去实时调整。在旋转备用辅助服务规划层面,AEMO认为,如果爬坡需求超出预期使用量,下一年还得再往上调。”(文末附上原文,如翻译有误差,请留言指出)。
也就是说,一个多云的天气,一旦云层飘过,对集中式电站的影响较小,但对屋顶光伏来说,出力一下子就没了。
山东分布式装机如此之高,增长了爬坡备用的需求。
原因三:老兵火电发电量下降,新兵储能需要收入来源
与光伏发电量同比增速飙升,形成鲜明对比的,是统调火电发电量增速为负数。(见下图7)
图7:如题,数据来自山东2023年第二季度电力市场信息交易报告
很明显,从发电量上看,火电是给风光让位的。这就是所谓的电量王者让出王冠。
7月底,国家能源局第三季度新闻发布会数据显示,截止到上半年,山东新型储能累计装机规模排名全国第一,今年新增规模排名全国第二。
享能汇工作室制表5:国家能源局关于新型储能装机公开数据
随着可再生能源装机规模快速增长,电力系统对各类调节性资源需求迅速增长,新型储能项目加速落地,装机规模持续快速提升。
而山东独立储能进入现货市场后,收入来源由峰谷价差、容量补偿和租赁费用,站在项目收益率上看,继续扩大新的收入来源。而省内大容量第一批电化学储能电站,在建设设计时,就已经考虑了替代火电机组承担电网旋转备用,并预留AGC、AVC、一次调频等接口,择机电力市场辅助服务品种逐步增加作好准备。
根据“山东爬坡意见稿”,火电和储能都可以成为服务卖方,费用则遵循“谁受益,谁分摊”原则。(见下表6)
享能汇工作室制表6:“山东爬坡意见稿”关于市场成员的定义
然而,此前山东没有爬坡市场,并不代表山东的煤电不提供爬坡服务,只不过,那都是免费的、义务的。
5.与其说是辅助服务更新,不如说是山东现货市场升级
回顾今年3月,山东“两个细则”新版意见稿发布的时候,省内火电人士还嘀咕:“可惜啊,怎么还是没有爬坡品种呢?”
2021年底,“爬坡”已经正式编入文件:
国家能源局修订发布新的辅助服务管理办法,考虑到构建新型电力系统的发展需求,新增引入了多个辅助服务品种,“爬坡”即新增品种之一(见下图8)。
图8:来自《电力辅助服务管理办法》(国能发监管规〔2021〕61号)
该文件同时明确,以市场竞争方式确定辅助服务提供主体,形成交易价格,降低系统辅助服务成本,更好地发挥市场在资源配置中的决定性作用。
此后,正在连续现货运行的山东省加速了对“两个细则”的修改:
2022年7月,山东省内印发新版“两个细则”。
相隔8个月后,今年3月,山东又一次更新“两个细则”。
“改动很实际,”省内火电人士评价3月版本:“根据现货运行情况做出了较大调整。”比如,风、光、储能也参与提供一次调频(原本只有火电提供),比如,把发电低谷消缺时间调整到与现行低谷、深谷时间一致。
但遗憾的是,3月的新版“两个细则”,还是没有“爬坡”。
“对山东光伏的装机发展还是预估不足啊。”省内人士当时感慨。
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