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电力市场中有没有类似虚拟电厂的市场实体呢?

2019-12-6 16:40:02发布6次查看

虚拟电厂概念形成于上世纪末,最初目的是实现分布式资源的合理配置和协调利用。后随着全球能源结构转型,vpp成为提高可再生能源利用比例的有效手段。近年来发展迅速,出现了德国next kraftwerke公司、澳大利亚agl公司、美国stem公司等运营商。vpp已成为电力市场中不容忽视的市场实体,将给电力市场运营规则、交易模式、监管体系等带来深刻的变革。那么,传统电力市场中,有没有类似的市场实体呢?今天,我们介绍下计划协调员,scheduling coordinator(以下用sc代替)。
(来源:微信公众号“电力市场那些事儿”作者:郎木晨烟)
传统垂直一体化垄断模式切换为竞争性电力市场模式之后,经过一系列的拆分、重组等操作之后,出现了众多的市场实体,如下图所示[1]:
其中,左边的g代表发电部分,右边代表配用电部分,中间的t代表输电部分。
(1). 发电商,g(generator);
(2).发电经纪商,pm(power marketer);
(3).电力交易中心,px(power exchange);
(4).系统调度中心,so(system operator);
(5).辅助服务供应商,as(ancillary service provider);
(6).电网公司,gc(grid company);
(7).计划协调员,sc(scheduling coordinator);
(8).零售商,r(retail service provider);
(9).配电商,d(distribution service provider)。
由于规则不同,以上市场实体在各电力市场中并不全是必须的,例如,零售市场没有完全放开的市场,r就不一定存在。
上图的中部,标为“t”的那部分,对应批发市场,是电力市场的核心,举足轻重,最为关键,包括so、gc、px、as、sc等。
其中,so、gc、px是核心中的核心,在各电力市场中,均是不可或缺的,但有不同的组合模式。在北美大部分市场,so和px合一,称之为独立系统运营商iso(independent system operator),后pjm加入规划等功能,升级为区域输电运营机构rto(reginal transmission organizer);在英国betta模式下,iso属于英国国家电网公司ngc的独立部门,px则有两个,n2ex和apx;北欧市场则是反过来,px是统一的:nord pool,调度则归属各国输电网运营商(transmission system operator, tso),就是上图中的gc。
as对应独立的辅助服务提供商,与之相对的是提供辅助服务的发电商。今天我们谈的重点是sc,scheduling coordinator,计划协调员,在卖方和买方之间的电力交易中,考虑输电损失并确保供需平衡的调整机构[2]。以加州市场为例,sc的职责是[3]:
1. 负责协调和安排发电调度、输电通道预留、为市场成员提供相应容量的电能;
2. 提交负荷预测结果及用户委托的次日或下一小时的交易计划(含网损调整);
3. 提供辅助服务支持;
4. 负责支付iso的费用以及与其它sc间的交易结算。
加州电力危机之前,根据1890号立法规定,由投资者拥有的电力公司必须向电力交易中心(px)购买其所有的电力需求量,并且也必须把其所有的发电量通过电力交易中心(px)出售。其它的市场参与者则可选择自愿参加电力交易中心(px)的能量交易。现货市场由iso运行。无论是发电商、中间商还是零售商,都必须经过sc向iso提交自己的能量计划和辅助服务计划及报价。px实际上也是一个sc公司。每个计划协调公司提交的能量计划必须是平衡的,即供给量和需求量必须相等。加州iso只接受来自sc和px的计划和报价,也只和sc和px进行结算[4]。
加州电力危机前的市场运营模式,如下图所示[5]:
本世纪初的电力危机之后,在ferc的要求下,加州重新进行了电力市场设计,主要在以下几方面:中长期交易、节点边际电价、容量充裕度计划、调度交易合一、加强监管等等。加州电力市场很快恢复,并快速发展,新的市场运营模式如下:
sc的权限大大增强,三大电力公司也必须通过sc参与市场,原来是通过px。sc起到中间协调员的作用,整理汇总发电商、负荷的交易信息,实现供需平衡后提交到iso,如通不过iso的安全验证,则由sc协调各成员重新报价,达成新的供需平衡的交易信息,再交由iso处理。反复数次后,形成次日的交易计划。
sc与负荷和发电商的代理关系如下[6]:
1. 每个交易协调机构(scheduling coordinators,sc)可以代理多个负荷节点的交易/调度,同一个负荷节点也可以被多个sc代理。如果同一个负荷节点由不同的sc进行代理,则同一节点下不同sc代理的负荷需要拥有不同的计量装置。
2. sc可以按负荷区而非节点提交报价。caiso根据ldf(负荷分布因子,load distribution factor)将其分解到各个节点。如果sc在caiso中注册为可以按节点层级调度,caiso可以自主选择基于节点还是负荷区进行负荷调度。
3. 同一台发电机只能由唯一的sc进行调度安排。
4. 一个sc可以对多台发电机进行聚合投标,投标会被视作单一发电机报价。聚合发电机的调度方案会根据gdf(发电机分布因子,generation distribution factor)分配到单台机组中。发电聚合投标一般用于相同类型的发电机组(如同一流域的水电),以防出现不协调的调度。
德州市场也有类似sc的市场实体,称为qse。qse可以拥有或不拥有发电公司和零售商,或是拥有其中之一;负责接收发电公司和零售商的报价,进行平衡后参与德州电力市场的平衡市场和辅助服务市场。在德州市场,存在40多个qse组织。
sc/qse和vpp有很多类似的地方,比如:都是能源代理/托管形式;需要面对外部和内部两方面的市场主体;具有内部自我协调/平衡的能力。但也有很多不同的地方:
1. sc代理的发电或负荷资源规模较大,属于调度可控资源,因此sc需要将ldf和gdf同步上报iso;vpp托管的资源规模比较小,不入iso的“法眼”,只有组合起来才能够有效参与市场交易,提高议价能力。
2. sc是电力市场授权的协调机构,相当于在iso和负荷/发电商之间增加了一级缓冲,在保证系统安全可靠运行前提下,保证市场交易的收敛并快速出清,其作用发挥在事前。vpp则是全程参与,包括事前的优化策略制订、事中的协调控制实现以及事后的分析评估报告等等。
3. sc属于批发市场实体;vpp则相对灵活,根据实际情况,既可以参与批发市场,也可以参与零售市场。
4. sc同iso、px一样,采取固定的盈利模式。vpp则可以利用内、外两个市场,通过购售价差、辅助服务、电力服务等途径,实现多种盈利模式。
相对sc,vpp还属于新生事物,尤其对于电改进程中的中国。但在能源转型的内外部压力下,伴随着电力市场(尤其是现货市场)的建立、完善,vpp将迎来大的发展机遇,商业模式和盈利途径统统不成问题。机会永远留给有准备的人,市场目前处于“空窗期”,但也是“孵化期”,需要在技术实现、需求分析等方面做好储备工作,可以借鉴sc的成熟经验和实现方法。例如,电力市场要求sc要配备系统优化软件,可以实现市场评估与合同优化,投标策略、计量等功能[1]。
[1].国内外电力市场运营模式介绍;[2]. 横山隆一,电力改革及新能源技术;[3]. 杜书怀,电力市场课件;[4].国际能源网,美国加州电力市场概述[5].刘云仁,美国加州电力市场简介;[6].陆展辉,加州电力现货市场中节点类型及应用

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