电力市场典型微电网控制策略研究

［摘要］通过对电力市场中电量市场、容量市场、辅助服务市场的市场改革办法及市场化手段等信息的重点分析，基于电力市场交易模式，从微电网自身的源－网－荷－储－车协调控制能力和多能源管控能力等技术优势出发，分别针对不同电力市场提出了微电网参与方式和控制模式，深入研究了以微电网作为运营主体的经营策略和商业运营模式。

［关键词］电力市场;微电网;电量市场;容量市场;辅助服务

1电力市场改革背景和契机

随着微电网技术与分布式能源技术的不断发展，欧美的资本市场已逐渐开始将目光投向微电网，这一极具市场前景的未来电网概念上。在我国，随着电力市场改革的不断深化，电力市场有望实现全面市场化，微电网也必将出现新的发展动力与盈利模式［1］。《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》以“管住中间、放开两头”为导向，随着电力市场改革稳步推进，将实现电力市场开放。以期售电环节独立，督促形成独立的输配电价，从而完善存在多元化售电竞争主体的开放电力市场［2］。在开放的电力市场中，微电网运营商(micro-girdoperator，MGO)通过兴建微电网，组合电源侧及负荷侧，优化能源消费方式，提供更加高效、多样化的能源服务，从而形成售电主体，参与电力市场批发与零售等多个相关环节［3］。

2微电网技术优势分析

2.1加强微电网运营商主体。微电网系统是一个集发、输、变、配、用于一体的电力系统。微电网系统中电源种类多样，新能源占比高，系统配置灵活，设备可控性强，并且深入了解用户的用电习惯，在电力市场中具有很强的技术竞争力和经营优势。电力市场改革的核心在于竞争，MGO组建的售电主体以提供优质可靠的能源电力保证为基础，通过充分开放的市场竞争，可为微电网内的电力用户提供更为优质、高效的能源电力供给方式，从而降低能源电力供给成本，提高能源电力利用效率，促进新能源消费渗透率的提高［4］。2.2优化电源侧及储能控制方式。微电网具备对电源系统和储能系统等能源电力发电设备的强大控制能力［5］。微电网内接入的大量新能源发电系统，均依靠变流器或逆变器等电力电子设备进行可控电能变换，并汇入微电网系统，大量的可控电能变换装置的应用和良好的信息网络覆盖，为微电网内的电能的快速、准确的高效利用提供足够的能力和技术支撑。微电网技术能实现多种分布式电源的整合利用，组成统一的可控可调单元，便于微电网内能量资源的灵活配置和调度管理。2.3提升负荷侧用电管理能力。微电网运营商作为公共电网与电力用户之间的桥梁纽带，基于对电力用户用电习惯的深入了解和大量历史数据分析，可以通过多种手段培育电力用户的用电习惯和方式，引导电力用户合理用电节电，激励电力用户大规模积极参与到负荷侧用电管理中，对于负荷侧用电设备参与到电力市场之中起到重要引导和培育作用。随着新能源电动汽车保有量的持续不断的大量增长，电动汽车群体逐步积累，运用V2G(vehicletogrid)技术，可使得电动车与电网实现能量双向交互流动，随着对电动车车群的使用特性和规律的不断掌握和深入学习，通过建立车群的“群调群控”平台系统，可将微电网内的电动车转变为可靠的移动储能系统，纳入到微电网能量统一协调控制体系中。这样，电动车拥有者可在保障其电动车可靠充电的情况下，一起配合微电网运营商参与到电力市场活动之中，获得相应的经济效益。微电网运营商由于深入电力用户侧，充分了解电力用户的消费习惯和方式，根据客户的不同需求，能够为其提供切实有效的、量身定制的能源电力供应方案。微电网运营商向电力用户提供多种能源电力套餐及组合，电力用户可结合自身的用电特性和电力需求，选择适合自身用电习惯的电力套餐服务［6］。包括:(1)能源属性:新能源套餐、化石能源套餐等;(2)时间维度:短期日度、月度及长期年度套餐等;(3)电价分级:分时电价套餐、尖峰电价套餐或实时电价套餐等。MGO可与电力用户签订用电负荷管理合同，内容包括:可中断负荷、应急用户侧响应和直接控制负荷等，参与直接负荷控制策略的用户，可根据合同约定，获取相应的经济补偿。微电网运营商根据当前的不同的运行策略和电力市场需求信息，对签订合同的用户采用实时的相应负荷控制管理，以实现微电网的经营目标和保障微电网系统的安全稳定运行的最优化控制。MGO通过实时监测大电网的运行状态、电力市场电价等信息，综合分析大电网系统对灵活性资源的需求，然后通过微电网控制器直接控制调整用户侧的用电负荷，如削减用电负荷，中断负荷供电、分时轮转负荷等，充分释放电力用户侧灵活调节能力，为大电网系统提供可靠的灵活性资源，为电网提供可靠性和灵活性支撑。综上所述，在电力市场环境下，通过建设微电网形成售电运营主体，可以充分利用分布式能源，提供差异化能源电力服务、冷热电联供、新能源高渗透、能源综合降耗管理等多样化的手段来拓展业务类型和提供多种能源服务，提高其竞争力，参与电力市场运行。随着微电网技术的发展和不断进步，在电力市场领域，以微电网运营商为主体的能源电力服务模式可能将取代传统的电价销售模式，成为未来发展的主流。

3参与电力市场活动分析

3.1电量市场。电力系统运行的基本要任是保持发电和用电的实时平衡，电量市场是维持电力供需平衡的制度安排，通常由电网系统调度机构负责运行。为保证系统运行的实时供需平衡，调度部门仍按照传统调度模式安排机组出力计划和调整机组实际出力情况，同时为了提高整体系统实时运行的经济性，并反映电力系统实时电力供需情况和功率平衡成本，基于实时调度的市场化的平衡管理机制，电量平衡市场，被引入到电力市场的概念中。建立电力交易的现货市场和有效的市场化电量平衡机制，电网公司提供电量实时价格信号，以解决实际运行功率与长期运行出现偏差时差额电量问题，电网公司采用合理的溢价机制和合约机制，建立有效的、充满竞争的、无歧视的现货交易机制，形成周期内的发电曲线和结算价格。MGO以提供电量平衡资源的市场成员身份，参与电量平衡市场运行和市场结算。MGO可有效地整合其能源电力调整能力，构建全新的能源电力技术竞争优势，MGO可通过实时跟踪电网公司及电力交易中心的电力平衡曲线及电量电价曲线，并基于MGO系统内的负荷预测数据，根据微电网自身电源发电能力水平、储能系统运行工况、负荷需求及可控状态、系统内负荷预测和平衡计划和V2G车联网控制等海量信息，通过微电网调度系统(micro-gridcontrolcenter，MGCC)控制本系统内的各发电设备，综合利用整合新能源资源，操作储能系统，协调负荷侧用户，实现不同模式下的电量市场参与。MGO还可以完善电量批发和零售业务相结合经营策略，并实时结算电量费用，最后获取相应报酬。3.2容量市场。电力系统是在设备检修、事故、调频、高峰等情况下仍能保证电力市场需求而需要增设的电力系统发电容量。容量市场是一种经济激励机制，使得可靠的发电机组在电力系统面对高峰负荷或突发容量缺失时，可以充分发挥容量冗余，并在不确定性较高的能量市场中获得稳定经济收入。容量市场中，MGO需要在微电网系统实时运行中保留相应的安全容量供电网公司调度，即使不被调用，也可依据容量市场中签订的容量市场合同，根据出清价格，获取相应的报酬。该容量被调用后产生的电量也可在电量市场进行出清结算。除了安全容量可以调用，MGO还可以通过整合所运行管辖系统内的各电能资源利用情况，协调用户侧电能消费计划，调动储能系统为电网公司提供更多的容量服务，参与到容量市场之中。同样电网公司和交易中心实时容量需求曲线和容量保价信息，MGO由于深入了解用户侧用电消费习惯，并可综合控制调度自身系统内的能源资源，可以更深层次的参与到容量市场经营中，以提供电力系统所需的各项容量服务，获取增益。根据电网运行的周期特点，可以在日前市场结束后开启交易，至实时运行前结束，平衡电能以电量为交易标的，按运行中实际被调用的电量进行结算。也可以签署长期容量市场合同，为电网公司提供合同期内约定的容量调度，以便MGO合理轮转设备运行，安排设备投运、检修计划，优化能源资源的利用水平，提高电网整体的安全性和经济性，提供更好的容量服务。3.3辅助服务市场。电力市场辅助服务是指为维护电力系统的安全稳定运行，保证电能质量，除正常电能生产、输送、使用外，由发电企业、电网经营企业和电力用户提供的服务。包括一次调频、自动发电控制、调峰、无功调节、备用、黑启动等。在实时运行期间，电网公司通过频率响应、调频等进行快速功率平衡，维持频率稳定，当通过超短期负荷预测发现潜在的能量不平衡时，电网公司则会主动调整、调用相关的辅助服务功能。MGO是在实际运行中根据系统频率变化或调度指令改变自身出力，通过用户侧负荷响应及储能技术，提供辅助服务，以帮助系统恢复稳定。根据市场需求变化，MGO可及时做出响应，提供快速、准确的辅助服务，按调度下发的参数及曲线运行。在运行结束后，MGO从电力交易机构或电网调度获取交易信息和调度信息，从电网公司获取计量信息和辅助服务的调用信息。为适用市场竞争机制，MGO根据自己的运行情况，在日前市场，通过竞价的方式提供各类辅助服务资源，同时MGO依据自身的特性，上报辅助服务报价曲线，参与到不同类型的辅助服务投标中。MGO可以实现灵活性资源的优化配置、降低电力系统的辅助服务成本，按市场出清的编辑价格计算辅助服务费用，增加自身收益。

4结论

综上所述，在电力市场改革背景下，随着现代电力市场的逐步形成和完善，微电网依靠自身强大的能源整合能力和负荷侧管理能力，依托控制技术优势，实时跟踪电力市场的电价变化和服务差异，不断发现并利用各种盈利机会，具备全新的技术优势和广阔的发展空间，形成微电网运营主体或虚拟能源电力服务商，充分参与到电力市场竞争，为市场竞争增添动力和活力，成为电力市场的有力竞争主体。

作者:刘志豪 单位:中国恩菲工程技术有限公司