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電力市場下丹麥大規模風電消納經驗

2015-04-22 來源:丹麥國家電網公司 瀏覽數:606


  5. 發展趨勢
  電力市場規則需要不斷調整以應對新的變化。比如風電的補貼政策將隨著風電在電網中比重的增加和其自身技術的進步逐步進行調整。目前在丹麥,為了接納風電,當風電沒有按照市場協議電量發出電力時,風機不需要繳納違約金。如果由于風機沒有按照協議電量發電但又卻恰恰在那時刻幫助電網達到平衡,則風電會像其它參與平衡服務的發電單元一樣得到經濟補償。但是隨著風電在電力生產中的比重越來越大,人們更希望風電可以像傳統電廠一樣在市場中交易。因此,這一機制將會被調整。可見,風電預測的準確度是風電未來能否在未來市場中被有效消納的關鍵因素之一。此外,市場機制激勵了電力系統中各個參與者來接納風能。比如,電網運營公司會在電網規劃中盡量消除電網堵塞、增加與外國的交換容量,通過電力市場機制為風電消納提供更大的國外市場;傳統發電單元會提高自身的調節能力,靈活的參與市場競價,提高自身競爭力;用戶會根據市場價格調節電力的使用即而“隨風而動”輔助供需平衡,這種“需求響應”措施也是丹麥未來智能電網建設的重點之一;風電本身也要更多的承擔維護電網穩定運行的義務,甚至向傳統電廠一樣提供調頻調壓的輔助性服務。目前,各國在風電并網導則中開始都對電能質量,無功調節,電壓甚至頻率調節等方面對風電提出了要求。這些要求,能夠激勵風電項目選擇先進的技術提高風機運行的可靠性。
  隨著風電的容量逐年加大,漸漸代替了傳統電廠,使得傳統電廠的調配調壓輔助服務職責在未來需要風電場來履行。這些輔助性服務要求主要體現在并網導則中。目前丹麥的并網導則已經對大型風電場提出在出力狀態下幫助提高頻率和低電壓穿越等要求。但是還沒有進一步要求風場提供諸如快備用等服務。目前的輔助性服務還是由傳統電廠提供,由電網公司向傳統電廠購買。風機代替傳統電廠提供輔助性服務是未來趨勢。比如英國電網公司要求風機有慣性響應控制,類似快速備用服務。西班牙要求風廠參與調節電壓等等。其考核也是在并網前通過評估取得證書,運行時受到電網公司的監控。
  丹麥風電在電力系統比重不斷加大的同時,傳統火電將逐漸被取代。2014年,風電覆蓋負載的最大容量為132%,而最小容量是0%,全年出現約 5個小時。相較于電力供大于求,未來供不應求的情況將嚴重危害系統的供電安全。這將催生新的變革。2015年夏天,德國將會推出電力市場2.0模型,重點將會討論多個能源領域的整和。相較于德國版的模型,丹麥更加注重未來系統有充足的容量,在沒有風的情況下,仍舊保證電力系統的供需平衡。這有可能在已有的電力市場環境下催生出一個新的“容量市場”(capacity market)。其目的是服務于丹麥的能源政策,將現有的能源系統在2050年前后平穩的過渡到一個完全擺脫化石能源的綠色能源系統。
  傳統電機啟動時間長,電機的出力完全可控傳。統電力市場主要指日前和盤中市場是基于傳統電機的特點制定的。由于風電預測誤差,為了更好的接納風電,新的電力市場設計也應該考慮到可再生能源的特性。有些人提出,應該讓風機等可再生能源更多參與平衡市場,同時提高已有的平衡市場交易頻率,比如每5分鐘交易一次;還有人提出改變電力市場的清算方法,用隨機規劃算法代替傳統的線性規劃算法。這些新的電力市場理念將會幫助風電更高效的消納。
  6. 總結
  電力市場提高了整個電力系統效率,優化配置資源。同時,大規模風電并網也給現有的電力市場帶來了挑戰。在風電發展的壓力下,北歐電力市場越來越多的尋求國際間市場的合作,最終實現泛歐水平的大型電力市場。通過國與國或者大區域之間的電力交易,實現大區域間的供需平衡,提高整個系統的可靠性與安全性。但是這并不代表丹麥將完全依賴于鄰國從而喪失獨立平衡供需甚至供電的能力。實際上,丹麥將會更多的整合不同能源領域,比如電能與熱能的整合,電能與燃氣的整合。使用熱,氣作為電力儲存的方式。此外,丹麥還將改進現有的電力市場,使得更多的電力生產方和消納方參與其中。
  丹麥通過電力市場這一平臺發展和消納風能,并通過市場機制激勵各方參與者幫助彌補風電本身的不足。一方面,在電力市場機制下,供需平衡最終體現在邊際價格上。通過征收公共服務責任費用對風電補貼,使得風電的市場價格遠遠低于邊際價格從而被市場優先接納。風電的波動性和間歇性可能導致的供需不平衡,通過多個市場的交易被一級一級的以最有效、最經濟的方式消除。另一方面,在市場機制下,傳統的發電機為了提高自身競爭力也完成了升級改造,更有效的適應靈活的電網。國與國之間的電力互聯也在不斷增強,在大區域間更加廣泛的接納風電。

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