能源互联网下电力零售市场运营机制研究
喻志成 张文哲 张萌雨
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喻志成 张文哲 张萌雨,. 能源互联网下电力零售市场运营机制研究[J]. 能源学报,2021.8. DOI:10.12721/ccn.2021.157080.
摘要:
能源互联网具有开放互联、以用户为中心和分布式对等共享的特点,使得电力零售市场向主体多元化、商品多样化、决策分散化、信息透明化、交易即时化方向发展,大幅度提供用户参与度。首先,分析了能源互联网带来的变革与变化,然后基于源网荷储协同互动提出“批发-零售”两级市场交易新体系,最后根据现有研究与分析提出零售市场新型交易品种运营模式和新型服务手段运营模式。
关键词: 能源互联网;电力零售市场;交易品种;服务手段
DOI:10.12721/ccn.2021.157080
基金资助:

0 引言

能源互联网是互联网与能源系统深度融合的产业新形态,以电力系统为核心,以用户为中心,充分利用新能源、信息、物联、大数据分析等新技术优化能源生产、传输、交易、消费的运作效率,具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等主要特征,实现能量流、信息流、价值流的深度耦合,促进经济社会的可持续发展。

能源互联网中新兴主体不断涌现,注重多能互补、源网荷储协同,使得电力零售市场环境更加复杂。针对能源互联网下电力零售市场相关交易已进行了一些研究。文献综述了能源区块链在共识机制、智能合约、安全机制等方面的研究进展;文献阐述了能源互联网和虚拟电厂之间的关系,展望了虚拟电厂技术在我国的应用前景;文献构建了能源互联网环境下电力零售主体价值实现体系。本文从能源互联网带来的变革与变化出发,研究了“批发-零售”两级市场交易新体系,进而提出能源互联网下的电力零售市场运营机制,以期为电力零售市场的发展提供建议。

1 能源互联网带来的变革与变化

能源互联网以信息化、数字化、现代化手段为传统电网赋能,实现能源生产、传输、存储、交易、消费各环节设备及客户的状态全面感知、信息交互和数据共享、需求快速响应,为人民生产生活提供更加安全、优质、可持续的能源电力服务,为政府社会治理、节能减排、智慧城市建设等提供标准化、规范化的数据产品和基础设施支撑,创造新的经济增长点。与此同时,以电网为枢纽,发挥电网自身的平台和共享作用,通过对资金、技术、设备和人才的需求,技术向发电侧和客户侧的延伸,引领和带动上下游全产业链发展,将形成多方参与、合作共赢、开放共享的产业生态。

能源互联网支持海量分布式能源的接入、用户的广泛参与、市场信息的互动,推动电力零售市场开放、互联、共享、对等方向发展。以价格激励、能源综合服务为手段,不断丰富电力零售市场的交易品种,同时实现能源的综合利用和高效配置。

2 “批发-零售”两级市场交易新体系

能源互联网主动适应电源、电网和用电结构变化趋势,按照“平台+生态”的思路,促进能源生产、传输、消费全环节、全要素供需对接和资源优化配置,构建互利共赢能源新生态。能源互联网实现源网荷储多元协调的调度控制和客户侧源网荷储协同互动服务。

完善和规范源网荷储互动市场化交易,扩大参与主体范围,创新交易品种和交易机制,实现源-荷-储的互联互通,广泛连接内外部、上下游资源和需求,通过价格机制、市场机制引导需求响应由强制响应向主动响应转变,以建立供需互动的“批发-零售”两级市场新体系。

3 能源互联网下零售市场运营机制

3.1 新型交易品种运营模式

(1)点对点(P2P)交易模式

在分布式能源P2P交易平台上,分布式发电商、用户可以互相直接交易电能或者向电网提供有关服务。P2P交易平台收集当前时刻各个分布式发电商可交易电能以及智能电表所反映的电力用户用电需求,根据交易双方位置的远近、电能价格和交易偏好,利用专有的P2P匹配算法为电力用户匹配最优的分布式发电商。若单一的分布式发电商或某种分布式能源所供电量不能满足用户用电需求时,平台便会为其挑选另外的分布式能源补充供电。月底交易结算后,用户可以从售电公司处统一获得账单。

(2)虚拟电厂(VPP)交易模式

虚拟电厂是以价值为驱动,整合各类用户侧柔性资源,参与电力批发市场各类交易,为电网运营提供容量和辅助服务,利用电力市场加强电力系统供应侧与需求侧之间的协调互动,加强新能源与系统间的相互容纳能力,实现电源侧的多能互补和负荷侧的灵活互动。主要技术框架包括分布式能源的智能计量与控制,信息通信技术基础设施,建模、预测、调度优化技术,以及电力市场协调运营方法。

(3)电动汽车(EV)备用服务交易模式

EV与可再生能源在调度层面一定程度的协同有助于降低风电、光伏发电出力的波动性,减轻对常规旋转备用的依赖。通过市场机制的引导,使居民负荷和EV负荷在满足用电需求的前提下参与系统优化运行。EV通过提供电动汽车入网备用服务可以获得提供备用的租赁收入及比电能量市场充电更便宜的电能,电力系统运行中心可以通过控制可再生能源与用户对备用的需求以满足系统的稳定性要求。

(4)综合需求侧响应(IDR)交易模式

综合需求侧响应是基于系统末端的多能源置换设备及能源市场价格信号引导调整和优化用户综合用能行为,实现能源互联网中供需双侧资源协同效益,提高用户用能的可代替性,约束能源供应侧的市场力,平抑分散化能源市场中的价格波动。

3.2 新型服务手段运营模式

(1)基于大数据分析技术的用户数据价值挖掘

能源互联网下将更加注重对用户的个性化关怀,深刻把握用户的用电规律,感知用户的用电特性,对提高配电网馈线负荷预测精度、识别用户用电模式、评估需求响应潜力、指导电价和套餐制定、市场监管等具有重要的意义。依托能源互联网,利用大数据分析技术,开展用户行为研究,挖掘用户数据价值。

(2)车联网参与市场交易辅助决策服务

车联网平台为离散的电动汽车负荷聚合提供平台基础,主要实现功能包括支撑交易、平台互联、统计系统及数据分析、运营和监管、智能充电服务5个方面。能源路由器充电桩是车联网平台参与市场交易辅助决策服务的基本单元。

(3)电力金融衍生品交易

需求响应与电力金融衍生市场相结合,挖掘能达到需求响应目的的金融衍生品,如峰荷期货、可中断负荷期权、需求侧竞价等,将是零售市场的建设内容。利用金融合约在时间和空间上的灵活性,可将需求响应作用充分发挥出来,售电公司、用户获得经济利益的同时也为系统安全稳定运行做出贡献,实现社会效益最大化。

4 结论

能源互联网推动能源革命,促进能源行业朝融合、开放、智能方向发展,电力零售市场运营模式从集中整体优化向分散优化转变。本文基于能源互联网带来的变革,提出了能源互联网下零售市场新型交易品种运营模式和新型服务手段运营模式,希望为零售市场建设提供参考。随着政策环境的变化和能源互联网技术的发展,电力零售市场将进一步丰富内涵。

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