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面向能源互聯網的微平衡調度交易

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面向能源互聯網的微平衡調度交易

摘要:能源互聯網旨在突破化石能源的制約,整合多種能源綜合互補,探索能源生產與消費的發展模式。文中將電能作為能源系統的主要能量支撐,首先在系統協調分解與帕累托最優的經濟學基礎上,表征了能源互聯網微平衡遵循的經濟學理論;進而對比了傳統集中調度機制,闡釋了能源互聯網的微平衡調度機制,并對微平衡交易主體、交易模式、交易機制進行了分析;最后建立了能源互聯網交易激勵分攤機制,協調能源互聯網的調度交易計劃與區域各方利益關系。

關鍵詞:能源互聯網;微平衡;電網調度;交易機制;交易模式

0引言

隨著互聯網和能源的結合,新一代能源體系———能源互聯網將成為未來的發展趨勢并最終落地,它的建設對中國能源發展具有重要意義。能源互聯網可以打破化石能源的制約,優化能源結構,允許任何合法合規主體自由地接入交易并分享能源,并可做到余量上網、自由交易、市場定價。因此,能源互聯網開放的市場交易需要建立不同于傳統交易模式的供需交互機制[1]。國內對于能源互聯網商業模式的研究已經有了初步研究,文獻[2-3]從用戶的價值創造、數據信息融合、關鍵技術驅動、政府環境政策等對能源互聯網現有及可能存在的商業模式進行了歸納分析,并對能源互聯網未來的商業發展作出了一定的展望;文獻[4]將配電系統的建設作為能源互聯網的實現途徑,整合了能源互聯網對配電側的需求,設計了未來配電系統的形態,分析了能量與信息流的特征;文獻[5]認為主動配電網是當前配電網與城市能源互聯網的必然過渡,提出了以主動配電網為架構的多能源協同調度和分布式智能調控管理,建立了基于多源大數據的能源供給、能源輸送與能源消費一體化的運營模式。現有文獻的研究對能源互聯網的前景規劃和應用場景起到了一定的指導作用,但沒有對具體的供需信息實時交互機制進行研究,無法從具體實際應用方面解決能源互聯網的調度交易問題。面向解決高滲透率的分布式能源[6]、新常態下能源供給側結構性變化[7]、能源資源分布不均衡[8],以及能源耦合和協調利用率不高[9]等問題,能源互聯網更強調跨區域資源間的協同優化配置[10-11]。因此,適應能源互聯網這些特點的調度交易模式不能采用能量信息孤島模式,而是采用“分解、協調”的分層遞階式微平衡管理模式。微平衡是相比于集中式電網自上而下的緊耦合模式,由主干網發揮全局協調的仲裁者角色,各個能源微網進行局部協調,并向上與主干網進行動態交互,由此來減輕主干網的系統風險,提高整個能源網絡的可靠性,而不是依靠過大的安全裕度而降低了系統利用率[12-13]。能源系統涉及多種能源,電能是構成涵蓋各種一次能源的能源系統的前提,其他能源與電能之間可以相互轉換,所以未來的能源互聯網是以電力系統為核心支撐的新一代能源系統。本文將電能作為能源系統的主要能量支撐,提出了基于微平衡的能源互聯網調度交易機制,并對微平衡交易主體、交易模式、交易機制進行了分析,最后建立了能源互聯網交易激勵分攤機制,在漸近式自適應能放激勵分攤機制下,可以協調能源互聯網的調度交易計劃與區域各方利益關系,實現帕累托優化。

1能源互聯網的微平衡

1.1多能微平衡體是實現微平衡的基本單元微平衡體是指能源互聯網中一定區域內集多種能源生產、傳輸、存儲和消費為一身的能源主體。儲能的應用將打破能源生產者和消費間的界限,使主體角色呈現兼容性和替換性;能源交易的市場需求,將促進相鄰的微平衡體進一步與其他能源供應者、儲能、能源消費主體或另一個微平衡體進行物理網絡的互聯,從而形成新的互聯網絡形態、新的微平衡體。這些主體可根據供需信息和市場價格信號,在自主供需平衡基礎上與能源互聯網其他主體進行微平衡的能量交換和能源交易[14]。1.2微平衡主體是能源互聯網演化的結果能源互聯網的建設是一個從物理互聯到信息融合到經濟融通的過程,如圖1所示。其中,物理互聯是指多種能源系統之間的互通互聯;信息融合是信息系統與能源系統的深度融合;經濟融通是能源互聯網的最高形態,是指不同能源主體通過股權投資形成新的經濟利益主體。微平衡體即是這樣的多能供—需—儲結合的新主體。圖1能源互聯網演化過程Fig.1EvolutionofEnergyInternet當前的能源系統,總體上是按能源類型劃分的相對獨立運營的多個行業,隨著新能源的發展,能源企業的經營范圍將逐步打破一、二次能源本身的界限,形成以功能角色劃分的主體。例如:火電企業投資光伏和風電,是不同發電資源之間的結合;核電站投資抽水蓄能、燃氣電廠投資儲能調頻,是發電與儲能的結合;大用戶投資自備電廠,是能源生產與消費的結合;節能服務公司為用戶安裝儲冷、儲熱設備,是儲能與消費的結合;微網經營者建設電、熱、水等網絡和管道,是多種能源傳輸之間的結合。這些交易主體使得能源生產者和消費者的界限將不再清晰,同一主體可以在一定時段內成為消費者,在另一時期內成為供應者,實現生產和消費的一體化。隨著儲能的發展,微平衡主體可以在微平衡機制下,利用儲能的能量時移能力,調節生產和消費的同時性,根據市場價格的變化,自主決定在市場交易中,何時作為供應者,何時作為消費者[14]。1.3微平衡調度交易與傳統集中—分散協調的區別傳統電力系統中,所有發電資源直接接入電網,同時,電網向所有用戶供電,因此,電網調度中心是整個電力系統供需平衡的主導者,負責整體平衡調度。一些電廠分散自調度的研究中,電廠負責廠內若干發電機組的機組組合,滿足電網調度中心下發的電廠整體出力曲線的要求。在這個集中—分散協調過程中,本質上還是發電側的分級調度。能源互聯網中,微平衡主體是一個多能供—需—儲的結合體,如圖2所示。例如:一個具有微網運營權的主體,同時投資了微網內分布式風、光發電設施,投資了微網內儲冷、儲熱、儲電設施,同時投資運營微網內電動汽車充放電系統。這樣的微網運營商,就是一個典型的供—需—儲微平衡主體,可以自主進行微平衡調度交易。圖2多能供-需-儲自平衡體互聯Fig.2Self-consistentequilibriuminterconnection能源互聯網的能量平衡分為兩個階段:階段1是微網內自主進行的微平衡調度交易;階段2是不能平衡的部分,與主網或其他微網進行不平衡能量交換。

2能源互聯網微平衡的經濟學解釋

2.1分散化決策與集中決策的對比分析集中決策作為傳統的經濟控制方法,其特點在于系統的內外部信息最終都匯集在決策單元,由決策單元集中決策過程進行資源分配。這種控制方式有利于整體的統一和協調一致,但這種控制方式在被控系統復雜的動態特性難以了解的情況下,對系統其他部分的隨機變化和由外部環境及系統演變所引起的變化的適應,僅出現在決策單元,系統的各個部分則不能很好地適應[14]。由此,對于高維復雜大系統的經濟控制,過度的集中必將導致宏觀的效率低下和微觀的缺乏活力。由上述機制所決定,較之集中決策更為有效的分散化決策被提出,分散化決策在現代控制理論研究中是一個完全由市場機制決定的閉環控制系統,分散化決策要求市場環境是完全的市場競爭[15]。從整體上看,分散化決策對來自系統內部和外部的瞬間干擾極為敏感,系統自適應能力較強,但為了適應系統瞬間的變化,系統各個子部分都力圖為自身利益去適應,從而造成子系統之間彼此競爭而無法協調,若完全分散化則有可能與大系統利益發生矛盾,卻又不能使整個大系統協調發展[16]。2.2大系統協調分解與帕累托最優化的經濟效率市場經濟總結的重要原則是在實現目標的前提下提高效率,這也是傳統組織管理的重要經驗[16]。社會經濟系統是由相互依賴、相互制約的子系統組成的復雜大系統,通過分別解決系統中獨立分布的子系統的最優控制,可以實現大系統整體最優目的[17]。大系統分解原理和協調控制的基本思路,也是集中決策與分散化決策相結合的一種方法,把集中決策與分散化決策有機地結合起來,可以建立起一個具有分散協調、多級調度和最優控制性能的經濟系統[18]。帕累托最優則用來衡量資源是否達到最優化配置的狀態[19]。在這種理想狀態中,任何一方要素的改變都難以再有效提高效率,這一現象與結果則被認為是一種“公平與效率達到平衡”的狀態。對于需要不斷和外界交換信息,以及擁有豐富渠道資源的復雜大系統而言,可以在其外部資源的分布中不斷進行資源整合過程,并無限趨近帕累托最優。2.3能源互聯網的分散化決策趨勢分析能源互聯網以“互聯網+”為思維導向,引進先進的信息和通信技術,通過分布式能量管理系統,用信息指導能量,提高能源的優化配置。能源互聯網中,數據的來源空間分布廣且數量龐大,既有來自分布式發電、儲能、用電裝置的信息,又有遍及輸配電網及其設備的信息,信息種類也多種多樣,除了電學量的相關信息,還有包括溫度、濕度、壓力、風速等非電學量信息[20]。這些海量的數據信息可以通過發達的互聯網進行傳播,相比于傳統的能源管理,降低了信息獲取成本。信息獲取成本越低,使得個別能源供應者和用戶之間自發自主地進行能源交易的分散化程度越高,資源優化配置也由原來的集中式向分散式發展。在信息充分的市場經濟中,市場均衡點也就越接近理想的帕累托最優,市場實現局部的微平衡[21]。而且能源互聯網的發展,伴隨著電網結構復雜性與電網運行多樣性,也需要進行分散化局部微平衡決策。不同于傳統能源和智慧能源,能源互聯網將由集中式的整體平衡,向分散化決策、帕累托最優的局部微平衡發展[22]。

3能源互聯網微平衡調度機制

3.1協同自治微平衡控制系統由多種具有自治可控性和協同協調性的子系統,聯通耦合、互補互助而成的獨立控制系統稱為協同自治微平衡控制系統。整個系統組織扁平化,子系統間對等并可以自由、任意地接入主系統。由于子系統具備獨立控制功能,內部組織為滿足系統平衡需具有互補性。例如:徑流式小水電存在著庫容小、枯水期等問題,可以和系統內風光資源呈季節互補[23-24];分布式能源由于存在時變性、間歇性和難以預測性,可與系統內電動汽車充電站等儲能裝置配合互補。3.2微平衡聯合調度策略傳統的能源電力行業,是以國、網、省三級管理模式下分別負責跨區域、跨省和省內電力交易業務及電力交易計劃的制訂,并由統一的電網調度控制系統進行協調控制,是一種集中式優化決策的資源配置方式。能源互聯網下的電網規模巨大、運行復雜,能源供給形式和消費形式也靈活多變,其特點如下:①各區域能源資源配置不均衡、時空差異明顯,部分地區具有高滲透率分布式資源;②區域內需要以電網為核心載體,利用儲能、高精度風光功率預測技術,進行冷、熱、電、氣一體化調控。在這種情況下,集中調度難以保證優化深度,采用微平衡聯合調度策略,可以達到跨區域、跨能源形式的協同平衡,多能源間的能量平衡優化,自適應區域內的能源調配和互補,保證系統各個區域內微平衡,從而實現整個系統能源運行綜合能效的最大化[25]。采用微平衡聯合調度時,微網是其控制策略的末端神經組織,作為多能源的綜合利用的自治運行系統,微網可通過組織內部的能量管理系統對自身資源的管理來滿足用能需求如圖3所示[26]。在自治模式下,各個微網單元在主網調控目標下負責能源的就地消納,與主網并沒有功率交換,同時向上通報能源生產消耗水平,主網的調控中心則對電網運行進行監督和安全校核。在系統故障或者自治運行失效無法保證微網內的能量平衡時,主網將微網作為柔性負荷,提供輔助服務,如負荷轉移、需求側響應、分布式電網的智能投切等進行功率交換,從而保證微網的安全經濟運行。

4能源互聯網微平衡交易機制設計

4.1微平衡交易主體需求分析1)用能主體的交易需求分析能源互聯網發展的終端面向用能主體,同時吸引用能主體參與能源互動。智慧小區、智能家居、電動汽車、冷熱電聯供和智能系統開發的出現,使得能量的流動方向由以往的單向流動轉換為雙向互聯互動,用能主體不僅是能源消費者又是能源生產者。在科學合理的機制下,用能主體參與電力平衡交易,不僅能夠改善自身的用能成本,而且能提高能源網絡的靈活性和效率,最終達到能源網絡“多贏”的局面。2)供應主體的交易需求分析隨著《關于進一步深化電力體制改革的若干意見》與《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》的先后公布,政策鼓勵社會資本以混合所有制、獨資等形式投資成立新的發售電主體。其中涉及的交易主體包含多個方面:社會資本投資的售電主體、擁有分布式能源的用戶、微網系統、節能服務公司、符合條件的經濟技術開發區高新產業園、供水供氣供熱等公共服務行業等,這些主體都可以進入售電市場,參與電力交易[27]。這些催生的新興交易市場,大量吸引多種能源接入進行交易,促進了多類型電源和電網的良性互動。3)儲能主體的交易需求分析能源互聯網在關鍵技術上的進步,可提升大規模風電、光伏接入電網的能力。電網在高滲透率可再生能源的電源結構下,電力供需要達到實時平衡,需要系統的供給和需求有足夠的靈活度,并通過不斷的調節實現雙方的匹配。儲能主體的交易需求意義重大,它能夠滿足微網的調峰需求,控制和改善微網的電能質量,能夠完成系統黑啟動,平衡間歇性、波動性電源的輸出,它不僅具備短時高功率支撐能力,還可以提供較長時間的能量支撐。4)中間商主體的交易需求分析能源互聯網包含著各種各樣的能源形式和靈活多變的能源產業主體,在這個復雜龐大的市場中,也將產生新的產業主體,如能源虛擬運營商、區域能源調度交易平臺、第三方智能系統開發商等作為中間商,支持用戶深度參與孕育新商業模式,提供能源云、異地能源共享服務,支持能源資源、設備、服務、應用的資本化、證券化。這種新型的能源互聯網產業鏈結構,不同于傳統的統一購銷模式,增加了供需直購、虛擬交易、虛實共享等多種模式,使得中間商主體進入原有產業鏈,帶來新的產業模式的變化。

4.2微平衡交易模式能源互聯網涉及的能源通道范圍十分廣泛,可在跨地區跨能源種類間實現能源的互聯互通。國家發改委提出“十三五”時期要逐步放開一定的公益性和調節性以外的發電計劃,逐步放開輸配環節以外的競爭性環節電價[27-28],“在保證電力供需平衡、保障社會秩序的前提下,實現電力電量平衡從以計劃手段為主平穩過渡到以市場手段為主”,有序放開發用電計劃,將引導開展發電和用戶多方直接參與交易,而短期和即時交易通過調度和交易機構實現,“發電企業、售電主體和用戶賦予自主選擇權,確定交易對象、電量和價格,按照國家規定的輸配電價向電網企業支付相應的過網費,直接洽談合同”。部分發用電計劃的放開和用戶選擇權的放開,將推動電能購銷商和商等新興交易主體的出現。能源互聯網的開展交易總體類似于大用戶直購電交易,是通過能源互聯網試點工程,降低了直購電交易的準入門檻。這使得具備一定發電能力卻不容易集中控制優化的中小工業用戶和分布式燃機、光伏可以直接參與市場交易。同樣,在新型能源市場,對于調度困難或者間歇性和隨機性較強的能源供應,由于其弱可控性,也可以采用類似的自由選擇的交易方式,實現能源供給和需求側信息的對接[16,27]。能源交易通過統一交易平臺,用戶可以通過商選擇能源供應商或者自主計劃合約外的微平衡交易。傳統的電網則負責交易電量的安全傳輸,以及計劃合約電量外的需求平衡和調度。圖4顯示了隨著微平衡交易的展開,其電力電量安排的情況。能源交易模式有兩種,短期交易供用雙方不平衡的部分電量,可以采用金融合同,其合同電量不僅可以通過現貨市場交割,也可以參與現貨競價;中長期點對點交易則采用物理合同,交易電價同時受到合同電價和參與競標電價的高低的影響,見表1。

4.3微平衡交易機制當前電力能源交易是電網統購統銷模式,發電企業將電能賣給電網,電網將電能賣給用戶,這之間的價格體系完全封閉。管制下固定價格模式,一方面不利于調節峰谷差,導致電能利用效率不高,旋轉備用容量過大,能源浪費嚴重;另一方面部分用電需求被抑制。能源互聯網中,當微網并網運行并與主網進行微平衡交易時,根據運行策略不同,可將微網當做一個整體用戶,從主網接受或者輸送功率。在微網與主網進行功率交互時,為了加強微網用戶對運營政策的理解,從而提高用戶參與度,可以利用多源大數據技術和公共服務網絡使用戶一定程度上了解到當前能源運行狀態,基于負荷趨同性等激勵懲罰手段等,采取獎勵為主的引導激勵或者合同為主的規約策略來實現交易運行目標。理性的用戶會根據自己的負荷率信息,在激勵約束條件下選擇電費支付最小或者收益最大的電價方案,同時合理指導用戶區域內的供需狀況,通過提高負荷率等增加社會福利,實現帕累托優化,微網用戶交易策略如圖5所示。微網并網運行時,可以與主網自由雙向交換功率,以微網并網運行時的交換功率為決策點,可以優化微網并網運行的交易策略。首先判斷微網的輸送功率情況,如果不能滿足負荷要求,則需要接受主網輸送功率,如果電量富裕則可以輸送給主網獲取收益,微網可以根據成本最小和收益最大為優化目標調整微網內部供需。若微網電源容量可以滿足負荷需要,則判斷微網電價與主網微平衡交易電價,如果微網的實時電價大于主網微平衡交易電價,則由主網供電,反之由微網供電。

5能源互聯網交易激勵分攤機制

5.1能源互聯網交易考核與激勵標準以主網或者其他能源互聯網與某個示范區微網能量交換為例,設定考核與激勵標準,并從以下幾個方面分析。1)負荷趨同性用負荷率和系統同時率表征用戶錯峰效應的負荷特性考核指標。前者是衡量用戶有效利用電力設備程度的一個重要技術經濟指標;后者表示各類用戶間的錯峰效應,它是指一定時期內,如峰、平、谷段,系統最大負荷時,該類用戶的綜合用電負荷與系統內所有用戶群體的最大負荷之和的比值。微網與主網的負荷趨同性低,則微網的峰谷差大,發電設備利用小時數下降,發電成本上升,且增加主網調峰困難度,供電可靠性下降。微網若積極提高自身負荷率,必然會使主網的負荷率增高,從而減少系統的容量成本,最終受益于自己。2)調峰幅度和速率需求調峰機組運行時的機組出力幅度,同時受到允許的最大和最小技術出力的約束,也跟隨啟停調峰能力的大小。調峰機組的調整速率,是指機組自身調整出力值的速度,調整速度越快的機組越能更好地跟蹤負荷的變化。不同的調峰幅度、速率需求,經濟性也不同,與主網調峰機組的耗量特性曲線有關。在能源動態特性方面,電力系統的動態過程最短,對調峰幅度、速率要求最高,熱力網和燃料網則不需要很快的調節過程。3)多能替代的轉換率能源互聯網中,不同品質、品種能源之間的轉換技術增加了能源網絡的靈活性。不同品質、品種的能源有著自身物理特性和供給曲線。主網可以利用和綜合這些不同品質、品種能源的特征,實現不同尺度的能源供需高效匹配。對于微網而言,多能替代的轉換率越高,越可以顯著降低能源網絡的運行成本。

5.2能源互聯網區域各方利益協調能源消費市場中,用戶無論任何時候采取的能源消費策略都是以自身的利益最大化為出發點,而并不遵循系統內運營安全約束,所以能源互聯網區域各方的利益協調要在用戶的利益最大化和系統內運營安全約束中實現均衡。把有電量需求的主體統一稱為用戶,則在能源交易的短中長期協調要滿足:用戶的總用電量=用戶的微平衡電量+用戶的不平衡電量。平衡電量部分,采用照付不議的金融合同結算,平衡電量結算價格=微平衡電價×微平衡電量;不平衡電量通過實際供用曲線與金融合同典型曲線確定,不平衡電量結算電價=不平衡電價×不平衡電量,不平衡電價的定價以交易考核與激勵為標準的激勵相容的網對點輔助服務定價。在這種模式下,能源互聯網各參與者利益協調如下。1)分布式發電商分布式能源電廠在傳統區域能源站服務模式下采用“以熱定電”的方式,余電全部售給電網公司,此時冷熱電聯供的價值沒有完全體現,營收水平較低。微平衡模式下,將機組“以熱定電”的電負荷確定為發電廠安全運行的電負荷下限,其余部分可以進行增值服務:①參與大用戶直購電,并根據供需調整電價;②為主干網提供輔助服務,降低主網調度難度,獲得利益分攤;③進行環境交易,在碳排放交易市場掛牌出售清潔能源發電減排量。分布式能源電廠空調冷水和生活熱水供應價格由政府、能源服務公司、用戶簽訂的用戶三方價格協議,前后電能效益對比如下:原發電商電能效益=余量上網標桿電價×計劃電量;新發電商電能效益=微平衡電價×微平衡電量。2)主干電網新電力體質改革之前,電網的主要收益來自上網電價與銷售電價之差。上網電價制定基本以政府定價為主結合部分雙邊交易形成的市場定價;銷售電價作為終端電價,由國家管制。這部分收益直接構成了電網主要的盈利來源。售電側分離后,輸配電價取而代之,成為能源互聯網下主網的部分盈利模式,而另一部分盈利則來自主網對剩余負荷電量的平衡,負責完成整個電網交易的安全傳輸,若區域微網發生緊急故障或者較大擾動時,提供輔助服務,幫助微網穩定電力供應。電網效益對比如下:原電網側利益=(目錄電價-標桿電價)×輸配電量;新電網側利益=輸配電價×微平衡電量+(用電總量-微平衡電量)×不平衡電價。3)電力用戶用戶側有著豐富的能效類資源和負荷類資源。能效類資源可以通過提高用電效率而降低用電水平;負荷類資源則是用戶在系統高峰用電緊張時自愿響應,通過減少用電設備的用電量或者改變用電時間,從而達到降低用電數量及負荷水平的資源。能源互聯網鼓勵用戶與中小燃氣發電直接交易,而且可以參與到需求側響應中,平抑峰谷,減少不必要的能源消耗,節約開支。用戶支出對比如下:原用戶側支出=目錄電價×計劃電量;新用戶側支出=微平衡電價×微平衡電量+不平衡電價×(用電總量-微平衡電量)。4)本地政府能源互聯網體現了多種能源綜合互補,它的落地將會促進能源轉型升級,提高能源生產效率,降低能源消費成本,其中提出的創新能源服務模式,可以消納更大比例的清潔能源,調整中國社會的電源結構、電網結構、負荷結構,適應未來能源轉型的需要,對社會意義重大。

5.3總體平衡賬戶設定對該區域微網的運營效益進行綜合評價,并與主網、該區域其他微網的綜合能效進行對比,對比的結果將反映為價格成本的獎懲并分攤到該區域能源互聯網的電價和其他成本中,從而改變該區域能源互聯網的綜合成本。因為該區域微網與主網的平均交易價格是固定的,所以可以實現激勵效果。對于得到的綜合評價結果,應規定一個標準值,標準值的設定先根據相似地區的數據得出理論標桿值,并在實際的評價考核過程中,根據數據整理分析,不斷對標桿值進行修正,最后逐漸逼近適應實際能源供需環境的標準值,體現了該機制的漸進性和自適應性。根據設定的標準值,對得分高低的用戶之間設立平衡賬戶調整機制。即對得分低的用戶增收相關費用,并設置平衡賬戶,全部補償得分高的用戶,用來引導用戶合理用電,提高負荷率,降低系統容量成本。

5結語

微平衡在能源互聯網交易的發展與《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》相一致。1)倡導大眾參與遵循“互聯網+”的發展規律,能源互聯網下的能源生產與消費模式,驅動著生產與消費的融合,促進多用戶參與市場交易,以適應分布式可再生能源發展為重點,以微網為重要基礎架構,促進小型能源企業與個人、家庭等參與能源交易。2)促進能源設施智能化能源互聯網中不同區域的用戶和同一區域不同層次的用戶深度交易融合,支撐著能源網絡的交易接入設施和信息服務平臺朝著信息化、自動化的智能化發展,使得各類供用能主體滲透到能源網絡的微平衡系統中,實現建設智慧網絡的整體性方案。3)推進能源市場交易體系建立能源消費將擺脫過去的統購統銷的簡單模式,轉化為多買多賣的基于系統能效最優的智能應用。鼓勵市場交易的多元競爭,實現市場的微平衡的能源共享,推進建立以能量、輔助服務、新能源配額、虛擬能源貨幣等為標的物的多元交易體系。綜上所述,本文提出的基于微平衡的能源互聯網的調度交易機制核心是兩階段平衡:階段1是微網微平衡主體的自我多能供—需—儲平衡;階段2是不平衡部分與能源互聯網其他主體進行能量交換。微網自主模式下,能源互聯網用戶可以通過電量交易平臺,自主或者通過機構選擇售電供應方進行計劃合約外的微平衡交易,交易價格采取基本供應價格;微網與主網協同模式下,采取激勵價格,享受著付費,補償服務者。在漸進式自適應能效激勵分攤機制下,引導用戶合理用電,提高負荷率,降低系統容量成本,實現帕累托優化。未來的研究應從兩個角度進一步延伸:①在調度方面,從微觀層面研究多能供—需—儲的自我微平衡中如何實現“橫向多能互補,縱向源網荷儲協調”,宏觀層面則應解決同一網內的多個微平衡主體間的水平的群優化問題,以及微平衡主體與不同層級的能源互聯網間的垂直多級調度的協調問題;②在交易方面,需要在微平衡主體內部建立多能互補的微平衡交易體系,針對不同能源的互補替代特性,通過市場機制合理確定能源價格。針對微平衡主體與能源互聯網的外部能源交換,需要建立基于負荷特性考核的激勵補償機制。同時中國應進一步選取適宜的能源互聯網試點地區深入開展工作,融合智能主動配電網、電力大數據平臺,設計適用于多主體、多品種、多方式、實踐性的調度交易商業服務模式。將能源互聯網物理網絡、信息數據、應用管理,通過商業模式實現落地,推動中國不同經濟發展程度的能源互聯網工作因地制宜地向著正確方向發展。

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作者:劉敦楠1,唐天琦1,楊建華2,白順明2 單位:1.新能源電力系統國家重點實驗室(華北電力大學),;2.國家電網公司華中分部

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