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新电改背景下分布式电源典型运营模式及经营策略研究

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2017第45卷第11期Vo1.45 No.11 Featured Focus特别推荐 新电改背景下分布式电源典型运营模式及经营策略研究 刘海涛 ,王梦真 ,吴鸣 ,童光毅 ,杜松怀2,苏娟 ,胡晨 (1.中国电力科学研究院,北京市海淀区 100192; 2.中国农业大学信息与电气工程学院,北京市海淀区 100083) 摘要:大力发展分布式电源已成为全球各国优化能源结构、应对气候变化问题的关键。随着分布式电源在电 力系统中的广泛应用,分布式电源的运营模式和经营方式也不断革新。在垂直一体化电力系统中,分布式电源 的典型运营模式已经不能适应新电改下电力市场的竞争性要求。分析分布式电源的技术经济特点,研究分布式 电源的3种非竞争性运营模式,提出新电改背景下分布式电源的竞争性运营模式。在此基础上,提出了5种市场 经营策略。为大规模分布式电源和小容量分布式电源在电力市场环境下如何有效参与售电侧竞争,以及如何获 取更大的市场份额提供了技术方法。 关键词:分布式电源;售电公司;运营模式;经营策略;电力市场 中图分类号:TM73 文献标志码:A 文章编号:1673—7598(2017)11-0001-06 Typical Operation Model and Marketing Strategy of Distributed Generation Under New Electricity Market Reform LIU Haitao ,WANG Mengzhen ,WU Ming ,TONG Guangyi , DU Songhuai ,SU Juan ,HU Chen (1.China Electirc Power Research Institute,Beijing 100192,China; 2.College of Information and Electrical Engineering,China Agricultural University,Beijing 100083,China) Abstract:Strongly developing distributed power has become the key to optimizing energy structure and dealing with climate change issues around the world.With the widespread use of distirbuted generation in power system,the operation model and marketing strategy of the distributed generation is also constantly innovating.In a vertically integrated power system,the typical operation model of the distributed generation cannot adapt to the competitive requirements of the new electricity market.This paper analyzes the technical and economic characteristics of the distirbuted generation,studies three non—competitive operation models of the distributed generation, and puts forward two competitive operation models of the distibutred generation under the background of new electircity market reform. On this basis,five kinds of marketing strategies are put forward,providing technical measures to participate in marketing electricity side competition effectively and obtaining higher market share for large——capacity and small——capacity distirbuted generation in the electricity market environment. Key words:distibuted generatrion;electricity—sale company;operation model;marketing strategy;electricity market 出,能源体系和能源结构正加快向清洁化、低碳化方 0 引言 近年来,全球能源安全和气候变化问题日益突 向发展,着力推进新能源开发利用、促进节能减排, 已经成为各国的重要战略目标。与此同时,高比例 可再生能源发电已成为全球广泛关注的未来电力系 统场景n 。美国 、欧洲 、中国 拟在2050年分别实 基金项目:国家重点研发计划资助项目(2016YFBO90olO1);国家电 网公司科技项目(PDB172016ooo43) Pmject Supposed by National Key R&D Program of China 现100%、80%和60%可再生能源发电比重的目标。 为了实现上述场景和目标,分布式能源的就地 开发、利用和平衡,已经成为电力能源技术发展的必 (2O16YFB090o1O1);State Grid Corporation Science and Technology Project(PDB172Ol6O0o43) 然选择。在不同规模、不同结构、不同供电范围的配 电网中,分布式电源得到了快速发展和广泛应用。 001 智慧电力Smart Power 特别推荐Featured Focus 2017第45卷第11期Vo1.45 No.11 在垂直一体化电力系统中,分布式电源(Distributed generators,简称DG)作为大电网供电的有效补充和 备用,其运行模式和经营策略相对简单和高效。 2015年3月,随着、颁布《关于进一 步深化电力改革的若干意见》,以及之后国家 和能源局系列配套文件的出台,分布式电源 可以作为新电改背景下的一类售电商参与电 力交易。新电改明确了“管住中间,放开两头”的改 革目标和要求。“管住中间”是指强化对电网和输配 电中间环节的管理,“放开两头”是指逐步提高 供给侧(发电)和需求侧(售电及用电)的市场化竞 争程度。其中,不同种类的售电商将会拥有不同的 购售电资质及业务。文献[5】根据组建来源及资质 能力,将售电公司分为配电型零售商、发电型零售 联供等。 1.2分布式电源的技术经济特点 分布式电源具有独特的技术经济特点。就技 术方面而言,与火力发电相比,分布式电源具有自 然资源利用率高、污染小等外部优点和可靠性高、 爬坡率高(尤其是小水电)、响应速度快、随时可中 断等内在优点。利用分布式能源在负荷处就近供 电,降低负荷对大电网的依赖对提高供电安全性和 可靠性起到至关重要的作用嗍。不足之处在于出力 具有间歇性和不可控性,且分布式电源大量接入对 配电网短路电流会产生一定影响 。因此,在整体 调度时,需要各种资源协调优化,最大程度的削减 分布式电源的出力波动,保证高渗透率分布式电源 供电系统的安全、稳定运行u。l。另一方面,利用 微电网的灵活可调度性,可以有效协调分布式电源 商、社会型零售商、中间代理商4种类型。分布式 电源作为发电型零售商的一种形式,符合市场准人 条件,具备发电能力,经过批准和授权可以具 备新增配网的运营权,可以与用户直接建立交易关 系。在此背景下,有必要厘清新电改背景下分布式 电源的典型运营模式及其经营策略。 本文首先分析了分布式电源的内涵、技术经济 特点,然后研究了分布式电源的3种常规的非竞争 性运营模式,在此基础上提出了新电改背景下分布 与大电网之间的矛盾,实现分布式电源友好接入。 就经济方面而言,分布式电源位置灵活、分散 的特点极好的适应了可再生能源的资源分布和偏 远地区的用电需求,减少了电能传输时的线路损 耗,延缓了电网延伸所需的巨额投资 ”。近年来由 于技术进步、原材料成本降低,分布式电源发电成 式电源的2种竞争性运营模式以及相应的5种市 场经营策略。 本也在不断降低,上网电价也随之下降。2017年云 南光伏上网电价为0.75元/kWh,风电上网电价为 0.45元/kWh,分布式发电已经逐渐显露出成本 优势。 1 分布式电源的内涵及技术经济特点 1.1 分布式电源的内涵及种类 分布式电源这些独特的技术经济特点决定其 在参与市场的过程中,采用的运营模式和经营策略 也与大电网有较大差别,需要具体的设计和分析。 分布式发电可以利用风、光等可再生能源和天 然气等分散能源进行发电供能,具有清洁、高效的优 点,能够有效解决大型集中电网的许多潜在问题 。 综合自身技术特点、电力系统运行要求、以及参与 市场竞争等几个主要因素,可以对分布式电源做出 如下定义 :分布式电源是以用户端自发自用为主、 2分布式电源的常规运营模式 根据分布式电源的内涵和技术经济特点,本节 首先总结了分布式电源在垂直一体化电力系统中 的常规服务内容,然后对分布式电源的非竞争性运 营模式进行了对比和分析。 2.1 分布式电源的常规服务内容 多余电量通过不同电压等级接入配电网的发电设 施或能量综合梯级利用的多联供设施。 根据我国具体情况,分布式电源可以划分为以 在垂直一体化电力系统中,分布式电源作为发 电主体参与电力市场服务,主要为电网和用户提供 发电服务和辅助服务。 (1)参与电力市场发电服务 下4种类型:1)以各个电压等级接人配电网的风 能、太阳能、生物质能、海洋能、地热能等新能源发 电;2)垃圾发电、余热余压余气发电、煤矿瓦斯发电 等多种能源互补发电等资源综合利用发电;3)总装 机容量50 MW及以下的煤层气发电;4)综合能源利 用效率高于70%且电力就地消纳的天然气热电冷 002 分布式电源的发电服务,是指分布式电源通过 接人配电网,为附近用户提供优质电能。目前在我 国,分布式电源主要有2种接人方式,一种是分布 式电源通过变压器直接并入中压公共配电网(一般 Smart Power冒慧电力 2017第45卷第11期Vo1.45 No.11 Featured Focus特别推荐 指10 kV、20 kV、35 kV),并通过公共配网为该区域 特点。就统购统销模式而言,具有供电范围大、可 内的负荷供电。其商业模式是“上网电价”,即所发 电量全部上网,按上网电价出售给电网企业。另一 靠性高的优点,但无法实现分布式电源就地消纳, 所以电能传输损耗相对较大,且电站规模较大,前 期建设成本较高;就合同能源管理模式而言,其真 正实现_r分 式电源就地消纳,具有供电范围大、 传输损耗小、可靠性高的优点,但规模较大,建设维 运成本较高;就自发自用模式而言,其所发电量仅 种是分布式发电系统在低压或中压用户侧直接并 网.不带储能系统,不能脱网运行,商业模式有“卜 网电价”模式、“白发自用余量上网”模式等。目前 中国90%以上建筑光伏系统采用此种并网方式。 (2)参与电力市场辅助服务 分布式电源的辅助服务,是指分布式电源正常 供自家使用、不接入电网,故成本低、无传输损耗, 但不可避免地受场地、供电范嗣有限。 此外,还有以上几种模式的混合模式,但在售 电公司参与市场的新背景下,这些运营模式已经不 能完全适应市场的需求,因此,有必要研究适应新 发电的同时为电网提供备用容量,且协助大电网参 与调峰调频。在电力市场环境下,备用已作为一种 辅助服务参与市场竞争 。分布式发电系统多采用 性能先进的中小型模块化设备,开停机快捷迅速, 负荷调节灵活,各电源相互,所以分布式电源 场景的新模式。 作为备用具有响应时间短、响应速度快等优势。 分布式电源的技术特点使得其在参与调峰过 3分布式电源竞争性运营模式 3.1 售电运营模式 程中具有高度灵活性,可在用电高峰期间积极发 电,低谷期间积极作备用且随时可中断发电。将分 布式电源与可中断负荷(IL)优化配合,可以为配电 网紧张状态或故障恢复状态的负荷中断问题提供 思路” 。在电力市场环境下,发电商还可通过实施 直接负荷控制(DLC)来规避批发市场电价高峰所带 来的购售电风险,进而实现需求侧管理一负荷一分 时电价机制和可中断电价机制的多方联动。 2.2分布式电源的常规运营模式 新电改背景下,售电公司参与市场扮演重要角 色,分布式电源的运营模式也随之发生变化。本文 根据分 式电源容量大小和售电公口J的职能,提出 2种竞争性运营模式:售电运背模式和协调售 电运营模式。 售电运营模式,即分布式发电商自身成立 售电公司,自发自售,参与市场竞争。这种模式主 要针对兆瓦级以上的大容量DC,。根据 家能源局 在垂直一体化的电力系统中,分布式电源的典 型运营模式有3种类型I 一,即统购统销型、合同能源 《售电公司准入与退出管理办法》和《有序放开配电 网业务管理办法》,传统供电公 、发电公司以及社 会资产企业等均可申请和投资成 售电公 。开展 售电业务等服务。对于资产总额在两千万以上、具 管理型、自发自用型。3种模式的市场主体、获利办 式、以及各自优缺点的比较见表1。 表1 分布式电源的常规运营模式 Table 1 Conventional operation mode of DG 有法人资格的分布式电源发电商。可以申请电力业 务许可证,投资组建成为售电公司, 用户直接建 立交易关系。 当分布式电源发电量超出用户负荷需求时,多 余电量上网,发电量不能满足用户负荷需求时,不 足电量从电网购买。对于新增配网运营权的分布 式发电主体,可自建电网直接向用户售电,与建设 传统的发输配电设施相比,不但可以降低输电网损 耗,而且由于分布式发电占用土地面积和物理空间 非常少,可以大大降低投资费用,扩大盈利空间 。 由表1可知,从市场主体的角度看,统购统销 图l所示为售电运营模式交易结构,表示 出交易过程中电能和电费的流动路径。从图中可 以看 ,DG发 的电能有2条传输路径,一条是按 照“DC一电网一用户”的方向流动,另一条是由DC 模式和合同能源管理模式同时需要4个市场主体 参与.而自发自用模式只需自己一家参与 、从获利 的角度看,共有补贴、售电获利、或者两者组合 3种方式。从优缺点的角度看,3种运营模式各有 智慧电力Smart Power 直接流向用户,针对需求量较大的用户。与电能的 003 特别推荐Featu red Focus 2017第45卷第11期Vo1.45 No.11 传输路径相对应,电赞的收取也有2条路径,一种 是按照“.}{j户一电网一DG”的 ‘向流动,另一种是 3.3 2种运营模式比较 表2从市场主体、使用范…、获利力‘式干¨特点4 个角度对2种竞争性运营模式进i九 ×If比从Ii 场主体角度看,2种运营模式不同之处 f独、¨ 电运营的DC本身扮演2个市场丰体的角包——发 电商和售电商 从适用范围来看,2种迄戗模式分 别针对中小 DG和大 I)G 从捩利方‘式l束胥, 2利t运营模式的区别在于独、 售电运营的1)( 除r 通过发电售电获取电费以外,还可以为中小 提供售电服务,获取售电服务费 从特点米 ,Iit 于获利方式单一、供电侧和需求侧波动人等 对的客户数量较多,其交易方式灵活多样用户直接流向DC 在“DC一电『叔J一用户”路径中. DG和用户向电网支付过网费,两种路径中,所有市 场主体都要向交易rf1心支付管理费。 , 协调售电运营的DG仔存较大的『订场风险 Et1于I『If 弛、 僻 巨I 1 售电运霄模式交易结构 Fig 1 Structure of ope ration mode of independent electricity——sale 电运营的DG获利方式有两种.投资犬.利润 问十I l对较大。 表2分布式电.源的竞争性运营模式特 }E较 Tab.2 Comparison of competitive operation mode charaCteristics Of DG 3.2协调售电运营模式 调售电运营模 ,即没有分 式发电商 没 有售电资质的情况下,通过与 他售电公I=jJ 合 售电 这种模式,ff‘对于规模和容 较小的DG. 主要包括住宅、办公楼等小规模分布式发电商 于分 式电源的位置普遍靠近负荷中心或贴近川 广I,uf实现所发电量就地消纳 因此在购电力‘而, 售电公 订口『与分 式发电商和附近用户签订购售 电合同,将交易过程置丁:市场环境下,使多家分 式发电商形成竞争关系 发电商为在竞争中获胜. 不得不提高发电效率以降低成本 该运营模j_I=能 够激励发电商提高运营效率,优化市场资源配 2所爪为协调售电运营模式交易结构,表,J ¨{交易过 巾电能和电费的流动路径 、 费按照“用户一售电商一 的路径流动 、 【1lJ, ; 个 发f}I的电能按照“DG一电网一川户”的路径流动,电 4售电运营模式的经营策略 从分佰式发电商的角 来开,1j传统能源十II 比,分布式能源制度、补贴、电 、税 收都不同,项目管胖复杂I j, 此分 j式}U源的 运营更加综合、复杂 从僻电公 帅勺伯J=f{=术行, 市场环境下,售电公_二J需 不断探索币ll通J、 的f 场机制和运营模式,独自承担m于供给侧干¨ 求侧 波动带来的风险I 。售电运营模式-,分 电源既是发电商又是售电商,承{_【={莆舣 风险,为 交易中,1)C神I用广I J电网支付过网费,所有市场丰 体向交易叶1心支付管 费. 了提高其运营效益、降低运营风险.小艾从5个乃‘ 面提出了售电运营模式卜分 经营策略。 4.1企业认证策略 I 源的 体 企业认证是指r}1认证机构 叫 'iiv-、J]14努、倚 理体系符合相关技术规范、卡H关技术觇}t 1- 1圳 I1-:‘ 求或者标准的合格评定活动”…积极进仃 、 人 图2协调售电运营模式结构 Fig.2 Structure of operation mode of coordinated electricity—sale 对扩大市场占有率、资源1i t-约t利用及仃效 着重要的作用 .企业认、J卜楚经营过 Ift的 发 ・步, ,Ik 分布式电源发电商应通过正规渠道积}瞍进f 004 Smart Power智慧电门 2017第45卷第11期Vo1.45 No.11 Featured Focus特别推荐 认证,实现工商认证规范化,企业制度合理化,资源 节能改造服务结合,通过分析用户的用电数据,针 规划标准化,社会服务智能化,为日后顺利运营打 下基础。 对性地帮用户提高能效、节约电费。通过分布式能 源一揽子解决方案,深度挖掘用户需求,吸引更多 用户购买售电服务 ”。 4.5绩效评估策略 4_2市场跟踪策略 及时跟踪DG的出力预报数据和用户的负荷变 化、用电量变化以及市场的电价波动、辅助服务等 绩效评估有助于实现企业利益最大化和市场 情况。根据分布式电源发电商提供未来短期的出 力预报数据和电网公司提供日前(未来24 h)用户 负荷预测数据,调节电价以影响火电厂输出,从而 需求合理化。在市场竞争中,企业可以通过绩效评 估改善内部绩效的形成和管理,可以对企业的实际 经营状况进行客观判断,协调企业战略管理与日常 管理之间的错位,并根据评价结果对员工的收入福 利等做出调整。采用系统分析、决策分析等方法进 行评估,可以提高用户有效需求的挖掘能力和有效 供给能力,促使分布式电源售电运营模式的整 体运营绩效得以提高。 保持市场上电能供需总额的动态平衡。应用信息 融合算法,通过收益变化引导电厂主动参与系统调 峰,确保发电总量对负荷的动态跟踪,实现电网对 分布式发电的有效消纳n 。 4.3风险规避策略 电力企业面临的风险主要有电价波动风险、市 场份额减少风险、用户风险偏好等。面对电价波动 风险,采用Vaz(风险价值模型)等方法进行电价波 动建模n ,进而进行风险评估。为了应对市场份额 5结论 本文对分布式电源的内涵和技术经济特点进 行了分析,对分布式电源的3种常规运营模式进行 了研究。根据新电改的背景和市场需求,提出了2 种竞争性运营模式,这5种典型运营模式基本涵盖 了分布式电源的主要运营模式。重点探讨了 售电运营模式的经营策略。主要结论如下:1)对比 分布式电源现有的3种常规运营模式,认为合同能 源管理模式最能实现可再生能源的就地消纳,但在 实际运营过程中仍存在节能服务不到位等问题。 2)提出新电改背景下售电公司参与市场竞争的2 种新增运营模式:适应大容量DG的售电运营 减少风险,要建立用户信用档案。对大用户企业的 经营状况做基本的筛查,是不是高耗能、高污染行 业,企业在合同期内会不会被产业转移,是不是进 入周期性衰退的行业等。对分布式发电商而言,满 足用户对电能质量的要求比企业利益更重要,安全 可靠经济优质供电,是吸引用户最长久的方法。 4.4 2种运营模式比较 电价是电力企业服务的核心,能否科学合理的 制定电价,直接决定电力企业的收益和利润。借助 互联网和大数据技术建立用户用电数据库,根据用 户的负荷变化规律,设定不同的交易规则和定价规 模式和适应中小容量DG的协调售电运营模式。从 市场主体、使用范围、获利方式和特点4个角度对 两种新增运营模式进行了对比。3)从企业认证、市 场跟踪、风险规避、效益提升和绩效评估5个方面 对售电运营模式的经营策略提出了建议。 参考文献 【1】鲁宗相,李海波,乔颖.高比例可再生能源并网的电力系 统灵活性评价与平衡机理『J】.中国电机工程学报,2017, 37(1):9—20. 则,既能够增强公司竞争力,还能够利用不同售电 合同特性,制定自身利益最大化的营销体系” 。 积极实施电能替代和节能改造。当前西北部 地区的弃风弃光问题和京津冀地区的雾霾问题严 重,节能减排是电力行业的必经之路,电力企业应 该抓住时机,积极争取电能替代和节能改造的市场 份额。通过推广风电、光伏等清洁供暖技术,替代 燃煤锅炉供热,可以有效利用风能、光伏资源,减少 煤炭等化石能源消耗,不仅能够解决城镇供热等民 生问题和改善大气环境质量,而且可以通过扩大用 户需求,获得相当的利润回报。 LU Zongxiang,LI Haibo,QIAO Ying.Flexibility evalua- tion and supply/demand balance principle of power system withhigh—penetration renewable electircity[J].Proceedings 适当提供附加增值服务。除发电、售电业务以 外,企业还可以对不同类型的用户提供如用能分 析、能耗监测、仪表改造、电子广告、信息提示 I、电 工服务等多方面的附加增值服务。将售电服务与 智慧电力Smart Power ofthe CSEE,2017。37(1):9—20. 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