储能国际峰会PPT_NRDC 刘明明_V6

电力需求侧资源的 市场参与和价值体现 Demand Side Resources’ Market Value 2019-20-05 刘明明 自然资源保护协会 自然资源保护协会 Natural Resources Defense Council 1 o 成立于 1970年的国际公益环保组织 o 在中国开展工作近 30年，关注以下领域： www.nrdc.cn 主要内容 电力需求侧资源的内涵 1 电力市场的种类与功能 需求侧资源的市场价值 电力系统的最新趋势 电网正在经历转型 1 电力系统的最新趋势 从电流的单向流动，转型到电流的双向流动 输电 配电 明天的电网 输电 配电 居民 工商业 今天的电网 来源： IEA 大规模的可再生能源正在接入电网 1  风能和光伏的加速发展正在重塑电力系统发电结构  电力系统中可再生能源发电占比将从当前的 25%上升到 2040年的 40%左右  可再生能源的间歇性特征给电网的稳定运行带来挑战 电力系统的最新趋势 加州的鸭型曲线 来源： FERC 多样化的需求侧资源正在接入配网 1  需求侧资源呈现多样化发展  分布式能源比重在增加  电池储能成本迅速下降  电动汽车充电在挑战城市配网的同时也提供了灵活性 电力系统的最新趋势 1 电力需求侧资源的内涵 需求增加 需求降低 需求响应前的净需求 需求响应后的净需求 可变可再生能源（风、光） 高比例可再生能源情景下需求响应的不同角色（模拟） 填谷 爬坡降低 削峰 需求侧资源可帮助电网应对可再生能源带来的挑战 灵活性是电力系统的新主张 来源： IEA 什么是电力需求侧资源？ 1  传统上，供电计划 从发电侧入手 电力需求侧资源的内涵  需求侧资源的开发 提供了更有效的解 决方案 来源： RMI 灵活的需求侧资源可帮助电网平滑负荷曲线 居民热水器 商业空调 电动汽车 商业热水器 居民供暖 居民插电负荷 居民空调 商业供暖 净负荷 调整后的净负荷 电力需求侧资源的种类 1  能效项目  需求响应  储能 /电动车  分布式能源 电力需求侧资源的内涵 1 能效 o 用户侧减少能源消费的技术和行为 照明，制冷和供热系统，家电，电机，等 能力 • 提供永久性的负荷削减 • 定向的能效项目可以减少系统峰荷和缓 解电网压力 能力 • 可转移或削减负荷 • 电力供应充裕时，消纳电量 • 提供辅助服务，包括调压或者备用 需求响应 o 基于特定的系统条件或市场激励而作出的负 荷变化的响应 o 由用户、第三方、或电力公司直接控制 智能家电，照明，智能充电，工业系统，等 电力需求侧资源的种类 1 分布式能源 o 小型发电机组 o 分散的，通常与配网相连 能力 • 就地发电，靠近终端用户 • 减少对大规模、高成本的电力设施的需求， 例如高压输电线路 • 减少线损 光伏，小型风电，热电联产，燃料电池 电池储能 o 能存储和释放能量，即可作为发电机组也可作为 负荷 o 与用户电表相连 能力 • 转移负荷 • 对价格信号作出响应，即满足电网需求，同时减 少用户账单 • 提供调压和调频服务，以提升电能质量 锂电池，电动汽车 电力需求侧资源的种类 1 太阳能光伏 3-4kW，排列在屋顶， 满足家庭能源需求 小型风电 补充性的可再生 能源发电 能效照明 高效 CFL， LED和 OLED照明 需求响应家电 高效能源之星家电，帮助电 网削峰，帮助用户节约账单 储能 电池储能，作为备用电源 GE水过滤 过滤，调节和监测家庭用水 GE热泵热水器 用能量不到传统 热水器的一半 地源热泵 减少 HVAC和 热水器的能 源需求高达 30% 智能表计 智能电网和家 庭之间的互动 家庭能源管理 零能源家庭控制器 帮助业主最优化能 源消费 分布式能源组合可以提供更多样的、更有价值的服务 电力需求侧资源的应用场景 电力需求侧资源的优势 1 电力需求侧资源的内涵 灵活性 o 快速的爬坡能力 o 吸收或转移多余发电量 o 维持电压和频率平衡 经济性 o 避免或延缓输配电系统投资 o 避免新建发电的投资 o 降低用户电费账单 环保性 o 避免调度低效、不环保机组 o 极低排放或者零排放 需求响应资源的潜力 1 电力需求侧资源的内涵 需求响应通常可占到峰荷的 15%。据 IEA预测， 2050年欧盟地区需求响应潜力将超过 150GW。 o 工业层面，大型制造机器具有根据电价来调节生产过程的灵活性，从来降低能源成本 o 服务业层面，通过自动控制手段来管理空调或照明系统，同时降低能源成本 o 居民层面，负荷集成商可帮助进行需求响应，而将对日常生活的影响降至最低 o 交通领域，电动汽车的推广可作为响应资源 电力市场的种类 1 电力市场的种类与功能 关键点 ：一揽子相关市场组合可以满足短期、中期和长期的发电和负荷需求 长期市场 中期市场 短期市场 提前 15-35年 提前 3-4年 提前数月 提前 1天 （ 24小时） 日内 新容量 容量 能量 备用 30-60分钟 交付 时间 购电协议和长协 容量市场 日内市场 远期市场 日前市场 辅助服务和 运行备用要求 平衡 / 实时 市场 系 统 运 行 非所有市场 所有市场 来源： IEA 电力市场的种类 1 电力市场的种类与功能 电能量市场  能量市场是发电商向电力供应商出售电能，单位是千瓦时。该市场确定任何时点的被调度方，以及电能的流向。发电商在发出电能时获取收入。 容量市场  容量市场是通过购买一定量的电力资源来满足未来一定期间内的电力需求 ，从而保证电网长期可靠性。 单位是千瓦每年。容量市场是随着不可预测 的间歇性可再生能源发电的增加，由政府引入的一种确保电力供需长期平 衡的一种机制。 辅助服务市场  辅助服务帮助维持输电系统在输送电力的过程中始终保持稳定可靠运行。 一般有两种服务，一种是调频，一种是备用。 需求侧资源参与电能量市场 1 电力市场的种类与功能  参与方式：需求侧资源可作为负荷参与能量市场，同时对动态电价作出响应。他们在远期市场提 前购买预期的用电量，并通过在短期市场卖出用电量来作出响应。如果日前或日内市场电价极高 ，消费者可以二次卖出这部分用电量，而不是直接消费掉。 o 大工业用户可以直接参与批发市场进行交易。 o 对于小用户，通常不能直接参与能量批发市场，但可通过负荷集成商实现参与。  特点： 需求侧资源参与这种市场的主要挑战在于报酬的多少。能量市场价格不太能为用 户削减负荷提供足够的补偿，因为市场价格很少能为不消费一度电而提供高价。因此， 参与住能量市场的收入不足以回收投资于表计和其他智能设备 /自发电机组的成本。 需求侧资源参与容量市场 1 电力市场的种类与功能  容量市场会鼓励替代旧的电站，并为接入更多的间歇性和不灵活的低碳发电资源提供支 撑。容量市场同时还被设计用来发展更积极的需求侧资源。  参与方式：在调度之前由电网公司购买，以确保足够多的投资在新发电上面，以满 足不断改进的可靠性指标。容量市场合约确保提供充分的容量。容量提供者可得到 固定的收入，来回收能量市场不能回收的投资成本。 目标：确保有充足的容量来满足资源充裕度需求  特点：当电网出现压力时，容量市场可确保有充足的发电资源或者负荷管理能力，以帮助 电网实现平衡。容量市场的目标是确保电力供应的长期安全性。参与者将基于提供给市场 的容量得到补偿。在合约期间的任何时点，该部分合约容量都应该能被调度。 需求侧资源参与辅助服务市场 1 电力市场的种类与功能  需求侧资源可以参与提供的主要有四种类型： o 调频：通过自动发电控制来控制系统频率以维持供需的实时平衡。 o 旋转备用： 10分钟内启动的机组，在线运行。 o 非旋转备用： 10分钟启动的空载机组。 o 替代备用： 30分钟启动的机组。 来源： PJM 市场对比 1 电力市场的种类与功能  能量市场价格有上限，不能激励充足性发电投资。  容量市场是投资于需求侧资源的主要驱动因素。 需求侧资源的市场参与 1 电力需求侧资源的市场价值 需求侧资源可以 …… 来源： IEA 对价格信号进行响应 视作发电资源 电力市场 容量 能量 运行备用 降低容量需求 分时用电 /动态定价 作为资源参与容量市场 作为资源参与能量市场 对需求开放的备用 /辅助服务采购 需求侧资源参与市场的交易模式 1 电力需求侧资源的市场价值 卖方 买方 负荷集成商发挥重要作用 欧洲市场 1 电力需求侧资源的市场价值 国家 辅助服务 电能量 容量 奥地利 比利时 芬兰 法国 德国 爱尔兰 荷兰 挪威 瑞士 英国 承诺市场准入 受限的市场准入 &参与 没有参与或活动 没有准入 来源： Bloomberg 需求侧资源在欧洲市场中的机会 美国 电力需求侧资源的市场价值 未来电力需求侧资源的市场参与 容量市场 能量市场 辅助服务 可 靠 的 不可 调度 特殊情况资源项目  人工启动  接收容量费用 紧急需求响应项目 人工启动 自愿负荷削减 负荷调节 自管理负荷削减 价格上限负荷竞标 经济的日前负荷采购 经 济 的 实时 调度 用户侧发电（ BTM） 等同于一台发电机组 可同时参与容量市场和能量市场 o 满足每日必须提供义务的容量 可调度的需求侧资源 等同于一台发电机组 可参与能量市场、辅助服务市场和容量市场 o 满足每日必须提供义务的容量 灵活性行为 &付款选择 来源： Distributed Energy Resources Market Design Concept Proposal. NYISO, December 2017 美国参与市场的需求侧资源比重在增加 调查显示，美国 155家 电力公司注册的需求响 应容量达到 18.3GW， 其中 10.7GW是可调度 的容量。 电力需求侧资源的市场价值 2017年注册的分类型需求响应容量 空调开关 热水器 恒温器 行为 自动化 用户发起 其他 总计 大众市场 大众市场 &工商业 PJM  PJM容量市场中的主要产品是紧急需求响应，发电容量，输电升级和能效。  需求响应的参与方式主要是通过负荷集成商。  在 PJM，需求响应的收入主要来自于容量市场。 电力需求侧资源的市场价值 PJM的需求响应可满足 6%的峰荷需求，覆盖了超过 100万的终端用户 来源： PJM， 2015 PJM需求响应的来源分布（ 2014/2015） 纽约 电力需求侧资源的市场价值 纽约的需求侧资源项目组合在缓解电网压力的同时，避免了 12亿美元的电网升级改造 来源： SEIA 电压优化 分布式储能系统 太阳能 燃料电池 分布式发电（燃气） 能效 2018年非传统负荷缓解需求 爱迪生电力公司的布鲁克林 -皇后区需求响应项目 需求侧资源市场的走势 • 居民和中小型商业用户的分时电价正在加速创新，原因之一是智能表计的推广使得电力公司更好 的动态管理负荷曲线 • 电动汽车规模迅速增加，预计年耗电量从 2017年的几个太瓦时增加到 2030年的 100多个太瓦时 • 双向储能在需求响应中发挥重要作用 • 一些无线技术正在使用需求响应（能效和储能）来满足峰荷增加，延缓分布式系统的投资 • 需求响应在帮助平衡电能波动方面发挥越发重要的作用 • 智能手机、移动软件和智能家居的推广正在改变消费者行为 电力需求侧资源的市场价值 美国 841号令为储能开启一扇大门： 841号令要求，系统运行商和区域输电组织向储能无差 别开放能量批发市场、容量市场和辅助服务市场。 1 电力需求侧资源的市场价值 快速发展的需求响应、储能技术、分布式能源可以带来一个更为智慧、更为有效、更 为安全的系统。 挖掘需求侧资源的潜力，对政策和机制都提出更高的要求。 技术发展很快，但基础建设有些滞后。 创新不仅仅是智能电表，更需要关注涉及到广大电力用户的灵活性商业模型的运作和 管理。 旧的管制体系是基于集中电网单方向配送电流设计的，不能反映出新技术提出的电流 双向流动的特点。 将需求响应视作发电机组来调度需要新的市场规则 建立市场之外，需要解决的问题 1 电力需求侧资源的市场价值 提升用户意识  加强培训与交流  强调需求侧资源的经济与环保效益，提高社会责任意识  提供定制服务，充分挖掘潜力，证明效益 资源潜力分析  梳理出电力需求侧资源的技术潜力和经济潜力  对需求侧资源进行成本分析，为确定市场价格提供基础 增强集成商能力  负荷集成商需要充分了解用户潜力，并帮用户提供多样化产品设计  尤其是建筑部门，集成商需要进行大量的沟通和协调 促进电力公司转型  电力公司从传统的单一卖电向提供综合能源服务转型 加强市场监管  制定市场交易规则，维护市场健康运行  信息披露与公开