【政策解读】华北电力大学 刘敦楠: 能源互联网下的灵活性资源
过去十多年, 很多国家都在探索互联网技术与可再生能源技术结合的能源发展模式, 试图构建一个人人都是生产者与消费者的能源新时代。在中国, 互联网技术与能源的结合尚处于探索阶段。新能源技术、智能技术、信息技术、网络技术不断突破与融合。相应地, 在保障能源安全的前提下, 政府主管部门、能源企业、互联网企业、金融机构及行业协会组织的资源整合至关重要, 政府政策应跟随着能源互联网的发展适时出台支持性、引导性政策。2015年, “互联网+”写入李克强总理的政府工作报告, 这意味着“互联网+”成为国家经济社会发展的重要战略。在此背景下, 2016年2月24日, 国家发改委、能源局、工信部联合发布《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》(以下简称《意见》), 对今后一段时间的工作进行了国家层面的顶层设计, 阶段的划分, 并提出了重点工作任务。
围绕能源互联网的发展, 指导意见提出了十大重点任务。其中, 任务(一)推动建设智能化能源生产消费基础设施和任务(二)加强多能协同综合能源网络建设是能源互联网的重要基础设施, 为能源供需系统的灵活性提供重要的物理设施设备基础; 任务(三)推动能源与信息通信基础设施深度融合是能源互联网中的基础设施的物理连接, 为能源供需系统内多能互联互通互补互换的灵活性提供了基础; 任务(四)营造开放共享的能源互联网生态体系则是为能源互联网下资源的灵活性提供了良好的存在和发展环境; 任务(五)发展储能和电动汽车应用新模式中的储能是最重要的灵活性资源, 储能技术的发展直接决定了资源的灵活性水平, 同时, 电动汽车则是基于激励响应的需求侧资源, 是灵活性资源的一种存在形式; 任务(六)发展智慧用能新模式中重点提出了灵活性资源, 并提出了几种灵活性资源的获取方式; 任务(七)培育绿色能源灵活交易市场模式为灵活性资源的发展、投资回收问题提供了解决途径; 任务(八)发展能源大数据服务应用为灵活性资源的信息化发展提供了环境和发展方向; 任务(九)推动能源互联网的关键技术攻关中为灵活性资源的发展提供了技术支持; 任务(十)建设国际领先的能源互联网标准体系则制订了灵活性资源发展的方向和目标。
为帮助业界同行更加深入、系统的理解《意见》的核心精神、内涵及外延, 本微特邀请《意见》的执笔人之一, 华北电力大学刘敦楠副教授撰文对《意见》进行详细解读。敬请持续关注。以下是系列解读文章的第一篇。
能源互联网下的灵活性资源
刘敦楠
华北电力大学能源互联网研究中心
引
言
2016年2月24日, 三部委发文《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》, 围绕能源互联网的发展, 指导意见提出了十大重点任务, 其中, 任务(六)中的构建用户自主的能源服务新模式模块中, 重点提及了灵活性资源。
从指导意见十大任务可以看出, 灵活性资源在能源互联网的整个建设、发展过程中贯穿始终, 是能源互联网下的一种标识性资源。本文将对灵活性资源的定义、特性、发展中面临的问题以及今后的发展方向进行深入地分析和解读。
灵活性资源是指能够增加能源供需系统柔性、弹性、灵活性的, 服务于用能系统动态供需平衡的资源。系统能够通过灵活性资源的快速、准确地调控, 实现自身的供需平衡, 同时满足多元化的能源供需要求。
能源互联网下，多种能源间灵活互动、用能需求不断多元化、可再生能源消纳比例越来越高; 导致能源供需系统的不稳定性增强, 系统平衡难度增加; 为满足多元化用能需求和实现高比例可再生能源的消纳等, 所需灵活性资源量逐渐增大; 灵活性资源的不断增加, 将使能源供需系统更具柔性、弹性和灵活性。
1) 调控的及时性
灵活性资源应是能够及时的响应调控命令, 无延迟、滞后等问题的资源。
2) 调控的幅度宽
灵活性资源应是能够大幅度调节用能负荷的增减，以满足系统的平衡和稳定要求的资源。
3) 调控的速率大
灵活性资源应是能够在短时间内实现用能负荷的大幅度调控, 即单位时间内的用能负荷增减速率大的资源。
4) 可平移
灵活性资源应是能够在用能总量不变的前提下, 用能负荷可实现时间和空间的平移的资源。
经济成本可接受。灵活性资源应是进行能源供需平衡调控时, 调控的经济成本可接受的资源。
能源互联网下, 能源供需系统将是“源-网-荷-储”的综合体, 灵活性资源在能源供需系统的四个侧面均以不同的形式存在:
即能源供应侧, 以电力系统为例, 灵活性资源主要包括: ① 火电的深度调峰机组; ② 具有长期调节能力的大水电; ③ 分段调控磨煤机的大型火电机组。
即能源传输侧, 灵活性资源主要包括: ① 多级双向协调调度; ② 多时间尺度的调度交易; ③ 多能互补的调度交易; ④ 集中优化与分散优化的微平衡调度; ⑤ 多种能源汇聚互联互通网络。
即能源需求侧, 灵活性资源主要包括可调控的和可激励响应的需求侧资源, 以电动汽车等为主。
即能源存储侧, 灵活性资源主要包括: ① 各类型储能措施和设备; ② 抽水蓄能等。
在能源互联网下, 目前与灵活性资源相关的各方面, 仍存在着很多问题:
1) 技术问题
目前的能源互联网下, 多种能源间的灵活转换技术存在空缺, 能源路由、能源分配等方面技术仍然不成熟。
2) 经济问题
目前的能源互联网下, 一是多数情况下, 灵活性资源的调控成本高于调控下的增益, 无法接受; 二是缺乏灵活性资源方面的有效地投资回报渠道, 发展受限; 三是由于灵活性资源的需求类型不一, 难以体现规模经济性。
3) 政策和市场环境问题
以电网为例, 目前多数灵活性资源的辅助服务免费, 没有辅助服务市场, 没有实现灵活性资源的商品化, 没有还原灵活性资源在系统中的价值, 没有成型的价格机制和评估机制衡量其经济价值, 因此难以合理核定其实际价值。
能源互联网下, 灵活性资源需求越来越大, 同时现实存在的问题仍比较严重, 为此, 应促进灵活性资源的发展:
1) 基础设施方面
建设多能协同综合能源网络设施, 推进综合能源网络的基础设施建设。同时, 促进能源接入转化与协同调控基础设施建设。
2) 市场环境方面
建设市场交易体系, 还原能源商品的市场属性; 培育新型市场主体; 逐步建设以能量、辅助服务、新能源配额、虚拟能源货币等为标的物的多元交易体系; 分层构建能量的批发交易市场与零售交易市场, 实现随时随地、灵活对等的能源共享与交易; 建立基于互联网的微平衡市场交易体系, 鼓励个人、家庭、分布式能源等小微用户灵活自主地参与能源市场。
3) 发展模式方面
一是发展储能和电动汽车应用新模式。发展储能网络化管理运营模式, 整合多类型的分布式储能设备及储能设施, 建设储能设施数据库; 构建储能云平台, 支持能量的自由灵活交易; 推动储能提供能源租赁、紧急备用、调峰调频等增值服务。发展车网协同的智能充放电模式, 促进电动汽车与智能电网间能量和信息的双向互动; 充分发挥电动汽车作为低谷负荷的作用, 积极开展智能充放电业务, 参与电力需求响应。
二是发展智慧用能和增值服务新模式。构建用户自主的能源服务新模式。逐步培育虚拟电厂、负荷集成商、第三方增值服务供应商等新兴市场主体, 增加灵活性资源供应; 鼓励用户自主提供能量响应、调频、调峰等灵活的能源服务, 以互联网平台为依托进行动态、实时的交易; 进一步完善相关市场机制, 兼容用户以直接、间接等多种方式自主参与灵活性资源市场交易的渠道; 建立合理的灵活性资源补偿定价机制, 保障灵活性资源投资拥有合理的收益回报。