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虛擬電廠
DQZHAN訊：虛擬電廠
日本至今仍然認(rèn)為，應(yīng)該在已有電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，構(gòu)筑分布式能源系統(tǒng)。但對(duì)于其業(yè)務(wù)模式和運(yùn)營主體，目前尚無明確概念。而通過E-Energy可以獲得相關(guān)提示。因此，筆者此次著重對(duì)之加以分析。
遠(yuǎn)方的設(shè)施作為1個(gè)主體參與市場(chǎng)交易
在德國北部沿海城市庫克斯港開展的eTelligence工程以550戶家庭為對(duì)象，進(jìn)行著用電量的“可視化”及通過設(shè)定電價(jià)促進(jìn)調(diào)節(jié)、削減需求的“動(dòng)態(tài)定價(jià)”嘗試。但與之相比，還有一個(gè)課題更加需要驗(yàn)證，那就是構(gòu)筑在地區(qū)內(nèi)調(diào)節(jié)發(fā)電和電力需求的系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)高效調(diào)節(jié)需要運(yùn)用價(jià)格機(jī)制。而交易的擔(dān)保，則是活用德國的能源期貨交易所。
在《讓風(fēng)力發(fā)電與冷藏倉庫結(jié)合成為“虛擬電廠”》一文中，筆者介紹了由整合了風(fēng)力等可再生能源供電和冷藏倉庫電力需求的虛擬電廠(VPP)，和作為地區(qū)電源的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)成的eTelligence工程的驗(yàn)證結(jié)果(資料1)。

虛擬電廠通過信息通信技術(shù)(ICT)將相隔較遠(yuǎn)的設(shè)施連接起來成為一個(gè)主體，在調(diào)節(jié)可再生能源發(fā)電變化的同時(shí)，還參與市場(chǎng)交易。無論是虛擬電廠，還是熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，目的都是通過在地區(qū)電力市場(chǎng)上進(jìn)行交易，以優(yōu)化發(fā)電和電力消費(fèi)。這次，筆者將把焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)該地區(qū)電力市場(chǎng)(E-Energy市場(chǎng))。這是E-Energy的關(guān)鍵，也是分布式系統(tǒng)成立的核心。
做市場(chǎng)的存在是關(guān)鍵
E-Energy市場(chǎng)是以虛擬電廠及熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)等地區(qū)分布式能源資源(DER：Distributed Energy Resources)為構(gòu)成主體的本地電力市場(chǎng)。利用當(dāng)?shù)嘏潆姽镜呐潆娋W(wǎng)，根據(jù)利用信息通信技術(shù)收集的信息，形成虛擬市場(chǎng)。分布式能源資源與地區(qū)市場(chǎng)通過分布式能源資源所設(shè)的網(wǎng)關(guān)(不同通信系統(tǒng)之間的樞紐)交換信息。
電力價(jià)格參考作為德國電力期貨交易所的歐洲能源交易所(EEX：European Energy Exchange)的現(xiàn)貨價(jià)格指數(shù)，根據(jù)歐洲能源交易所的動(dòng)向和地區(qū)實(shí)際供需動(dòng)向決定。
市場(chǎng)操作者是領(lǐng)導(dǎo)eTelligence工程的EWE公司。該公司是主要活躍在德國東北地區(qū)的配電企業(yè)及能源服務(wù)供應(yīng)商(向供應(yīng)和節(jié)能等能源需求提供綜合服務(wù)的企業(yè))。并且還承擔(dān)著做市商(為激活市場(chǎng)交易而縮小買賣差值，報(bào)出買賣雙方價(jià)格的交易商)的作用。
EWE在觀察地區(qū)和歐洲能源交易所的供需動(dòng)向的同時(shí)提出交易價(jià)格。虛擬電廠與各熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)則根據(jù)EWE提出的價(jià)格，向EWE下買賣訂單。為使交易成立，EWE本身也參加交易。由于驗(yàn)證市場(chǎng)小，交易不成立的情況也時(shí)有發(fā)生。eTelligence工程也在進(jìn)行參與者更多的模擬。結(jié)果顯示，效果更勝一籌。
擁有冷藏倉庫這一可控需求手段的虛擬電廠在前**，根據(jù)預(yù)測(cè)的發(fā)電量和歐洲能源交易所的現(xiàn)貨價(jià)格指數(shù)推測(cè)需求，考慮因當(dāng)天天氣情況等可能發(fā)生變化的歐洲能源交易所的價(jià)格動(dòng)向，調(diào)整實(shí)際需求。熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)也是根據(jù)歐洲能源交易所的現(xiàn)貨價(jià)格和地區(qū)內(nèi)的熱需求等制定發(fā)電計(jì)劃，但會(huì)參考做市商提出的價(jià)格，調(diào)整發(fā)電量。
通過本地市場(chǎng)交易削減1成成本
接下來看看為期1年的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的結(jié)果。做市商EWE向歐洲能源交易所購買的電量為88兆瓦時(shí)，銷售的電量為2067兆瓦時(shí)，供遠(yuǎn)大于求。其遵循的方針估計(jì)是以可再生能源為主，*大限度利用分布式能源。

另一方面，EWE在地區(qū)市場(chǎng)上向溫泉設(shè)施(SPA)的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)購買了1462兆瓦時(shí)，向辦公樓的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)購買了12兆瓦時(shí)。向虛擬電廠購買的電量為593兆瓦時(shí)，銷售的電量為88兆瓦時(shí)。從各種分布式能源資源的交易量來看，溫泉設(shè)施熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)以1462兆瓦時(shí)占據(jù)約7成，虛擬電廠以618兆瓦時(shí)占據(jù)約2成，辦公樓熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)僅為12兆瓦時(shí)，占0.6%。
如上所述，作為發(fā)電方的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是全量銷售，而作為生產(chǎn)消費(fèi)者的虛擬電廠則是按照電量過?；蚨倘倍M(jìn)行買賣。從熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)來看，與根據(jù)熱需求運(yùn)行的基本情況相比，在根據(jù)電力交易價(jià)格運(yùn)行的情況下工作時(shí)間更長(zhǎng)。虛擬電廠的電量會(huì)隨風(fēng)力和太陽能所發(fā)電量的變化，出現(xiàn)過?；蚴嵌倘?。這可以認(rèn)為是風(fēng)力發(fā)電量超出預(yù)期，靈活調(diào)整冷熱需求的結(jié)果。為了確保電力穩(wěn)定供應(yīng)，*初設(shè)想的風(fēng)量和需求的靈活性可能比較保守。
在《讓風(fēng)力發(fā)電與冷藏倉庫結(jié)合成為“虛擬電廠”》一文中已經(jīng)提到，通過利用與市場(chǎng)價(jià)格聯(lián)動(dòng)的操作，虛擬電廠可以減少8～10%的成本，熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)也較以熱利用為主導(dǎo)的運(yùn)行方式利潤有所增加。
市場(chǎng)操作者是領(lǐng)導(dǎo)eTelligence工程的EWE公司。該公司是主要活躍在德國東北地區(qū)的配電企業(yè)及能源服務(wù)供應(yīng)商(向供應(yīng)和節(jié)能等能源需求提供綜合服務(wù)的企業(yè))。并且還承擔(dān)著做市商(為激活市場(chǎng)交易而縮小買賣差值，報(bào)出買賣雙方價(jià)格的交易商)的作用。
EWE在觀察地區(qū)和歐洲能源交易所的供需動(dòng)向的同時(shí)提出交易價(jià)格。虛擬電廠與各熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)則根據(jù)EWE提出的價(jià)格，向EWE下買賣訂單。為使交易成立，EWE本身也參加交易。由于驗(yàn)證市場(chǎng)小，交易不成立的情況也時(shí)有發(fā)生。eTelligence工程也在進(jìn)行參與者更多的模擬。結(jié)果顯示，效果更勝一籌。
擁有冷藏倉庫這一可控需求手段的虛擬電廠在前**，根據(jù)預(yù)測(cè)的發(fā)電量和歐洲能源交易所的現(xiàn)貨價(jià)格指數(shù)推測(cè)需求，考慮因當(dāng)天天氣情況等可能發(fā)生變化的歐洲能源交易所的價(jià)格動(dòng)向，調(diào)整實(shí)際需求。熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)也是根據(jù)歐洲能源交易所的現(xiàn)貨價(jià)格和地區(qū)內(nèi)的熱需求等制定發(fā)電計(jì)劃，但會(huì)參考做市商提出的價(jià)格，調(diào)整發(fā)電量。
通過本地市場(chǎng)交易削減1成成本
接下來看看為期1年的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的結(jié)果。做市商EWE向歐洲能源交易所購買的電量為88兆瓦時(shí)，銷售的電量為2067兆瓦時(shí)，供遠(yuǎn)大于求。其遵循的方針估計(jì)是以可再生能源為主，*大限度利用分布式能源。
另一方面，EWE在地區(qū)市場(chǎng)上向溫泉設(shè)施(SPA)的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)購買了1462兆瓦時(shí)，向辦公樓的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)購買了12兆瓦時(shí)。向虛擬電廠購買的電量為593兆瓦時(shí)，銷售的電量為88兆瓦時(shí)。從各種分布式能源資源的交易量來看，溫泉設(shè)施熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)以1462兆瓦時(shí)占據(jù)約7成，虛擬電廠以618兆瓦時(shí)占據(jù)約2成，辦公樓熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)僅為12兆瓦時(shí)，占0.6%。
如上所述，作為發(fā)電方的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是全量銷售，而作為生產(chǎn)消費(fèi)者的虛擬電廠則是按照電量過剩或短缺而進(jìn)行買賣。從熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)來看，與根據(jù)熱需求運(yùn)行的基本情況相比，在根據(jù)電力交易價(jià)格運(yùn)行的情況下工作時(shí)間更長(zhǎng)。虛擬電廠的電量會(huì)隨風(fēng)力和太陽能所發(fā)電量的變化，出現(xiàn)過?；蚴嵌倘?。這可以認(rèn)為是風(fēng)力發(fā)電量超出預(yù)期，靈活調(diào)整冷熱需求的結(jié)果。為了確保電力穩(wěn)定供應(yīng)，*初設(shè)想的風(fēng)量和需求的靈活性可能比較保守。
在《讓風(fēng)力發(fā)電與冷藏倉庫結(jié)合成為“虛擬電廠”》一文中已經(jīng)提到，通過利用與市場(chǎng)價(jià)格聯(lián)動(dòng)的操作，虛擬電廠可以減少8～10%的成本，熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)也較以熱利用為主導(dǎo)的運(yùn)行方式利潤有所增加。
以地區(qū)為單位的需求響應(yīng)
這些功能開辟了構(gòu)筑地產(chǎn)地消系統(tǒng)的道路。一語概之，就是“能夠以地區(qū)為單位實(shí)現(xiàn)需求響應(yīng)的系統(tǒng)”。為此，當(dāng)?shù)鼐用衽c企業(yè)理解需求響應(yīng)的主旨很重要。
分布式能源系統(tǒng)面對(duì)的課題是，對(duì)于風(fēng)力等不穩(wěn)定電源的容納程度，以及能否克服因規(guī)模小而造成的無法盈利的局面。這就需要利用信息通信技術(shù)和市場(chǎng)交易加以解決。
監(jiān)控本地市場(chǎng)電力物理流動(dòng)的電網(wǎng)操作者(配電公司)*能夠詳細(xì)掌握電能的流動(dòng)和信息的流動(dòng)。他們承擔(dān)著供電的義務(wù)，起到在本地控制頻率和電壓以維持可靠性的作用。因此可以說，配電公司*合適承擔(dān)本地電力交易市場(chǎng)的運(yùn)營。
各地區(qū)的配電公司成為關(guān)鍵
在德國，基本上每個(gè)地區(qū)都有配電公司，多數(shù)為地方政府運(yùn)營(城市公共事業(yè))。城市公共事業(yè)本身，或其關(guān)聯(lián)企業(yè)甚至?xí)氖铝闶?。德國擁?000家電力公司，但多數(shù)是配電公司和地區(qū)的零售公司。不少零售公司都與配電公司擁有聯(lián)系。換言之，在這樣的環(huán)境下，德國的E-Energy計(jì)劃是具有現(xiàn)實(shí)性的措施。
因?yàn)榱闶凼亲杂筛?jìng)爭(zhēng)，所以，運(yùn)營市場(chǎng)的主體(操作者)或者令市場(chǎng)發(fā)揮作用的核心交易主體(做市商)加入進(jìn)來，有助于提高配電部門信賴度及防止發(fā)生逆潮流。掌握著銷售和采購交易信息的零售企業(yè)也可運(yùn)營地區(qū)市場(chǎng)。而且，規(guī)模大的企業(yè)和需要供應(yīng)設(shè)備的企業(yè)還能直接與操作者進(jìn)行交易。在eTelligence工程中，擁有本地配電公司的能源服務(wù)供應(yīng)商EWE扮演了做市商的角色。
至此，筆者以兩篇文章介紹了eTelligence工程。德國的分布式模型的核心是名為“E-Energy市場(chǎng)”的地區(qū)交易市場(chǎng)。其目的是，調(diào)節(jié)可再生能源的不穩(wěn)定性、在地區(qū)主體與廣域交易市場(chǎng)之間為分布式系統(tǒng)的業(yè)務(wù)性作出擔(dān)保等。
而E-Energy市場(chǎng)的運(yùn)營者，正是地區(qū)能源企業(yè)。候選包括了能源服務(wù)供應(yīng)商、電力零售企業(yè)等，但作為基礎(chǔ)設(shè)施企業(yè)的配電公司的積極參與發(fā)揮著決定性作用。
因?yàn)樽鳛榍疤岬南到y(tǒng)在日本和德國之間存在相當(dāng)大的差異，所以很難進(jìn)行聯(lián)想，但對(duì)于理解電力系統(tǒng)改革，E-Energy市場(chǎng)是一個(gè)很好的事例。今后，筆者還將繼續(xù)梳理德國與日本的對(duì)比。

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