2019年電力需求側資源的市場參與和價值體現.pdf

1、電力需求側資源的 市場參與和價值體現 Demand Side Resources Market Value 2019-20-05 自然資源保護協會 Natural Resources Defense Council 1 o 成立于1970年的國際公益環保組織 o 在中國開展工作近30年，關注以下領域： 主要內容 電力需求側資源的內涵 1 電力市場的種類與功能 需求側資源的市場價值 電力系統的最新趨勢 電網正在經歷轉型 1 電力系統的最新趨勢 從電流的單向流動，轉型到電流的雙向流動 輸電 配電 明天的電網 輸電 配電 居民 工商業 今天的電網 來源：IEA 大規模的可再生能源正在接入電網 1 風

2、能和光伏的加速發展正在重塑電力系統發電結構 電力系統中可再生能源發電占比將從當前的25%上升到2040年的40%左右 可再生能源的間歇性特征給電網的穩定運行帶來挑戰 電力系統的最新趨勢 加州的鴨型曲線加州的鴨型曲線 來源：FERC 多樣化的需求側資源正在接入配網 1 需求側資源呈現多樣化發展 分布式能源比重在增加 電池儲能成本迅速下降 電動汽車充電在挑戰城市配網的同時也提供了靈活性 電力系統的最新趨勢 1 電力需求側資源的內涵 需求增加 需求降低 需求響應前的凈需求 需求響應后的凈需求 可變可再生能源（風、光）高比例可再生能源情景下需求響應的不同角色（模擬）填谷 爬坡降低 削峰 需求側資源可幫

3、助電網應對可再生能源帶來的挑戰 靈活性是電力系統的新主張 來源：IEA 什么是電力需求側資源？1 傳統上，供電計劃傳統上，供電計劃從發電側入手從發電側入手 電力需求側資源的內涵 需求側資源的開發需求側資源的開發提供了更有效的解提供了更有效的解決方案決方案 來源：RMI 靈活的需求側資源可幫助電網平滑負荷曲線 居民熱水器 商業空調 電動汽車 商業熱水器 居民供暖 居民插電負荷 居民空調 商業供暖 凈負荷 調整后的凈負荷 電力需求側資源的種類 1 能效項目能效項目 需求響應需求響應 儲能儲能/電動車電動車 分布式能源分布式能源 電力需求側資源的內涵 1 能效 o 用戶側減少能源消費的技術和行為 照

4、明，制冷和供熱系統，家電，電機，等 能力 提供永久性的負荷削減 定向的能效項目可以減少系統峰荷和緩解電網壓力 能力 可轉移或削減負荷 電力供應充裕時，消納電量 提供輔助服務，包括調壓或者備用 需求響應 o 基于特定的系統條件或市場激勵而作出的負荷變化的響應 o 由用戶、第三方、或電力公司直接控制 智能家電，照明，智能充電，工業系統，等 電力需求側資源的種類 1 分布式能源 o 小型發電機組 o 分散的，通常與配網相連 能力 就地發電，靠近終端用戶 減少對大規模、高成本的電力設施的需求，例如高壓輸電線路 減少線損 光伏，小型風電，熱電聯產，燃料電池 電池儲能 o 能存儲和釋放能量，即可作為發電機

5、組也可作為負荷 o 與用戶電表相連 能力 轉移負荷 對價格信號作出響應，即滿足電網需求，同時減少用戶賬單 提供調壓和調頻服務，以提升電能質量 鋰電池，電動汽車 電力需求側資源的種類 1 太陽能光伏太陽能光伏 3-4kW，排列在屋頂，滿足家庭能源需求 小型風電小型風電 補充性的可再生能源發電 能效照明能效照明 高效CFL，LED和OLED照明 需求響應家電需求響應家電 高效能源之星家電，幫助電網削峰，幫助用戶節約賬單 儲能儲能 電池儲能，作為備用電源 GE水過濾水過濾 過濾，調節和監測家庭用水 GE熱泵熱水器熱泵熱水器 用能量不到傳統熱水器的一半 地源熱泵地源熱泵 減少HVAC和熱水器的能源需求

6、高達30%智能表計智能表計 智能電網和家庭之間的互動 家庭能源管理家庭能源管理 零能源家庭控制器幫助業主最優化能源消費 分布式能源組合可以提供更多樣的、更有價值的服務分布式能源組合可以提供更多樣的、更有價值的服務 電力需求側資源的應用場景 電力需求側資源的優勢 1 電力需求側資源的內涵 靈活性 o 快速的爬坡能力 o 吸收或轉移多余發電量 o 維持電壓和頻率平衡 經濟性 o 避免或延緩輸配電系統投資 o 避免新建發電的投資 o 降低用戶電費賬單 環保性 o 避免調度低效、不環保機組 o 極低排放或者零排放 需求響應資源的潛力 1 電力需求側資源的內涵 需求響應通?？烧嫉椒搴傻?5%。據IEA預

7、測，2050年歐盟地區需求響應潛力將超過150GW。o 工業層面，大型制造機器具有根據電價來調節生產過程的靈活性，從來降低能源成本 o 服務業層面，通過自動控制手段來管理空調或照明系統，同時降低能源成本 o 居民層面，負荷集成商可幫助進行需求響應，而將對日常生活的影響降至最低 o 交通領域，電動汽車的推廣可作為響應資源 電力市場的種類 1 電力市場的種類與功能 關鍵點：一攬子相關市場組合可以滿足短期、中期和長期的發電和負荷需求 長期市場 中期市場 短期市場 提前15-35年 提前3-4年 提前數月 提前1天（24小時）日內 新容量 容量 能量 備用 30-60分鐘 交付 時間 購電協議和長協

8、容量市場 日內市場 遠期市場 日前市場 輔助服務和 運行備用要求 平衡/實時市場 系統運行 非所有市場 所有市場 來源：IEA 電力市場的種類 1 電力市場的種類與功能 電能量市場 能量市場是發電商向電力供應商出售電能，單位是千瓦時。該市場確定任何時點的被調度方，以及電能的流向。發電商在發出電能時獲取收入。容量市場 容量市場是通過購買一定量的電力資源來滿足未來一定期間內的電力需求，從而保證電網長期可靠性。單位是千瓦每年。容量市場是隨著不可預測的間歇性可再生能源發電的增加，由政府引入的一種確保電力供需長期平衡的一種機制。輔助服務市場 輔助服務幫助維持輸電系統在輸送電力的過程中始終保持穩定可靠運行

9、。一般有兩種服務，一種是調頻，一種是備用。需求側資源參與電能量市場 1 電力市場的種類與功能 參與方式：需求側資源可作為負荷參與能量市場，同時對動態電價作出響應。他們在遠期市場提前購買預期的用電量，并通過在短期市場賣出用電量來作出響應。如果日前或日內市場電價極高，消費者可以二次賣出這部分用電量，而不是直接消費掉。o大工業用戶可以直接參與批發市場進行交易。o對于小用戶，通常不能直接參與能量批發市場，但可通過負荷集成商實現參與。特點：需求側資源參與這種市場的主要挑戰在于報酬的多少。能量市場價格不太能為用戶削減負荷提供足夠的補償，因為市場價格很少能為不消費一度電而提供高價。因此，參與住能量市場的收入

10、不足以回收投資于表計和其他智能設備/自發電機組的成本。需求側資源參與容量市場 1 電力市場的種類與功能 容量市場會鼓勵替代舊的電站，并為接入更多的間歇性和不靈活的低碳發電資源提供支撐。容量市場同時還被設計用來發展更積極的需求側資源。參與方式：在調度之前由電網公司購買，以確保足夠多的投資在新發電上面，以滿足不斷改進的可靠性指標。容量市場合約確保提供充分的容量。容量提供者可得到固定的收入，來回收能量市場不能回收的投資成本。目標：確保有充足的容量來滿足資源充裕度需求 特點：當電網出現壓力時，容量市場可確保有充足的發電資源或者負荷管理能力，以幫助電網實現平衡。容量市場的目標是確保電力供應的長期安全性。

11、參與者將基于提供給市場的容量得到補償。在合約期間的任何時點，該部分合約容量都應該能被調度。需求側資源參與輔助服務市場 1 電力市場的種類與功能 需求側資源可以參與提供的主要有四種類型：o 調頻：通過自動發電控制來控制系統頻率以維持供需的實時平衡。o 旋轉備用：10分鐘內啟動的機組，在線運行。o 非旋轉備用：10分鐘啟動的空載機組。o 替代備用：30分鐘啟動的機組。來源：PJM 市場對比 1 電力市場的種類與功能 能量市場價格有上限，不能激勵充足性發電投資。容量市場是投資于需求側資源的主要驅動因素。需求側資源的市場參與 1 電力需求側資源的市場價值 需求側資源可以 來源：IEA 對價格信號進行響

12、應 視作發電資源 電力市場 容量 能量 運行備用 降低容量需求 分時用電/動態定價 作為資源參與容量市場 作為資源參與能量市場 對需求開放的備用/輔助服務采購 需求側資源參與市場的交易模式 1 電力需求側資源的市場價值 賣方 買方 負荷集成商發揮重要作用 歐洲市場 1 電力需求側資源的市場價值 國家國家 輔助服務輔助服務 電能量電能量 容量容量 奧地利 比利時 芬蘭 法國 德國 愛爾蘭 荷蘭 挪威 瑞士 英國 承諾市場準入承諾市場準入 受限的市場準入受限的市場準入&參與參與 沒有參與或活動沒有參與或活動 沒有準入沒有準入 來源：Bloomberg 需求側資源在歐洲市場中的機會需求側資源在歐洲市

13、場中的機會 美國 電力需求側資源的市場價值 未來電力需求側資源的市場參與未來電力需求側資源的市場參與 容量市場 能量市場 輔助服務 可靠的 不可調度 特殊情況資源項目特殊情況資源項目 人工啟動 接收容量費用 緊急需求響應項目緊急需求響應項目 人工啟動 自愿負荷削減 負荷調節負荷調節 自管理負荷削減 價格上限負荷競標價格上限負荷競標 經濟的日前負荷采購 經濟的 實時調度 用戶側發電（用戶側發電（BTM）等同于一臺發電機組 可同時參與容量市場和能量市場 o 滿足每日必須提供義務的容量 可調度的需求側資源可調度的需求側資源 等同于一臺發電機組 可參與能量市場、輔助服務市場和容量市場 o 滿足每日必須

14、提供義務的容量 靈活性行為&付款選擇 來源：Distributed Energy Resources Market Design Concept Proposal.NYISO,December 2017 美國參與市場的需求側資源比重在增加 調查顯示，美國155家電力公司注冊的需求響應容量達到18.3GW，其中10.7GW是可調度的容量。電力需求側資源的市場價值 2017年注冊的分類型需求響應容量 空調開關 熱水器 恒溫器 行為 自動化 用戶發起 其他 總計 大眾市場 大眾市場&工商業 PJM PJM容量市場中的主要產品是緊急需求響應，發電容量，輸電升級和能效。需求響應的參與方式主要是通過負荷集

15、成商。在PJM，需求響應的收入主要來自于容量市場。電力需求側資源的市場價值 PJM的需求響應可滿足6%的峰荷需求，覆蓋了超過100萬的終端用戶 來源：PJM，2015 PJM需求響應的來源分布（2014/2015）紐約 電力需求側資源的市場價值 紐約的需求側資源項目組合在緩解電網壓力的同時，避免了12億美元的電網升級改造 來源：SEIA 電壓優化 分布式儲能系統 太陽能 燃料電池 分布式發電（燃氣）能效 2018年非傳統負荷緩解需求 愛迪生電力公司的布魯克林-皇后區需求響應項目 需求側資源市場的走勢 居民和中小型商業用戶的分時電價正在加速創新，原因之一是智能表計的推廣使得電力公司更好的動態管理

16、負荷曲線 電動汽車規模迅速增加，預計年耗電量從2017年的幾個太瓦時增加到2030年的100多個太瓦時 雙向儲能在需求響應中發揮重要作用 一些無線技術正在使用需求響應（能效和儲能）來滿足峰荷增加，延緩分布式系統的投資 需求響應在幫助平衡電能波動方面發揮越發重要的作用 智能手機、移動軟件和智能家居的推廣正在改變消費者行為 電力需求側資源的市場價值 美國841號令為儲能開啟一扇大門：841號令要求，系統運行商和區域輸電組織向儲能無差別開放能量批發市場、容量市場和輔助服務市場。1 電力需求側資源的市場價值 快速發展的需求響應、儲能技術、分布式能源可以帶來一個更為智慧、更為有效、更為安全的系統。挖掘需

17、求側資源的潛力，對政策和機制都提出更高的要求。技術發展很快，但基礎建設有些滯后。創新不僅僅是智能電表，更需要關注涉及到廣大電力用戶的靈活性商業模型的運作和管理。舊的管制體系是基于集中電網單方向配送電流設計的，不能反映出新技術提出的電流雙向流動的特點。將需求響應視作發電機組來調度需要新的市場規則 建立市場之外，需要解決的問題 1 電力需求側資源的市場價值 提升用戶意識 加強培訓與交流 強調需求側資源的經濟與環保效益，提高社會責任意識 提供定制服務，充分挖掘潛力，證明效益 資源潛力分析 梳理出電力需求側資源的技術潛力和經濟潛力 對需求側資源進行成本分析，為確定市場價格提供基礎 增強集成商能力 負荷

18、集成商需要充分了解用戶潛力，并幫用戶提供多樣化產品設計 尤其是建筑部門，集成商需要進行大量的溝通和協調 促進電力公司轉型 電力公司從傳統的單一賣電向提供綜合能源服務轉型 加強市場監管 制定市場交易規則，維護市場健康運行 信息披露與公開 需求側資源的出現，包括需求響應和儲能等技術，將在很大程度上改變電力市場設計，打破電能生產和消費必須同時進行的特點，使得電能成為類似于油氣或其他能源一樣的能源。需求側資源將成為電力市場游戲規則的改變者 1.As smart meters proliferate,a new kind of demand response becomes entrenched.Rob

19、ert Walton 2.2018 Assessment of Demand Response and Advance Metering.Federal Energy Regulatory Commission 3.Gridworks.The role of distributed energy resources in todays grid transition,August 2018.4.2018 Utility Demand Response Market Snapshot.Navigant,September 2018.5.Distributed Energy Resources Roadmap for New Yorks Wholesale Electricity Markets.NYISO,January 2017 6.WEO 2018,IEA 7.2018 Global Demand Response Forecast.參考文獻 謝謝 Thanks for Your Time