深度參與電力市場運行的典型微電網控制策略研究

劉志豪

(中國恩菲工程技術有限公司，北京 100038)

1 電力市場改革背景和契機

隨著微電網技術與分布式能源技術的不斷發展，歐美的資本市場已逐漸開始將目光投向微電網，這一極具市場前景的未來電網概念上。在我國，隨著電力市場改革的不斷深化，電力市場有望實現全面市場化，微電網也必將出現新的發展動力與盈利模式[1]。

《關于進一步深化電力體制改革的若干意見》以“管住中間、放開兩頭”為導向，隨著電力市場改革穩步推進，將實現電力市場開放。以期售電環節獨立，督促形成獨立的輸配電價，從而完善存在多元化售電競爭主體的開放電力市場[2]。

在開放的電力市場中，微電網運營商(micro-gird operator，MGO)通過興建微電網，組合電源側及負荷側，優化能源消費方式，提供更加高效、多樣化的能源服務，從而形成售電主體，參與電力市場批發與零售等多個相關環節[3]。

2 微電網技術優勢分析

2.1 加強微電網運營商主體

微電網系統是一個集發、輸、變、配、用于一體的電力系統。微電網系統中電源種類多樣，新能源占比高，系統配置靈活，設備可控性強，并且深入了解用戶的用電習慣，在電力市場中具有很強的技術競爭力和經營優勢。

電力市場改革的核心在于競爭，MGO組建的售電主體以提供優質可靠的能源電力保證為基礎，通過充分開放的市場競爭，可為微電網內的電力用戶提供更為優質、高效的能源電力供給方式，從而降低能源電力供給成本，提高能源電力利用效率，促進新能源消費滲透率的提高[4]。

2.2 優化電源側及儲能控制方式

微電網具備對電源系統和儲能系統等能源電力發電設備的強大控制能力[5]。微電網內接入的大量新能源發電系統，均依靠變流器或逆變器等電力電子設備進行可控電能變換，并匯入微電網系統，大量的可控電能變換裝置的應用和良好的信息網絡覆蓋，為微電網內的電能的快速、準確的高效利用提供足夠的能力和技術支撐。微電網技術能實現多種分布式電源的整合利用，組成統一的可控可調單元，便于微電網內能量資源的靈活配置和調度管理。

2.3 提升負荷側用電管理能力

微電網運營商作為公共電網與電力用戶之間的橋梁紐帶，基于對電力用戶用電習慣的深入了解和大量歷史數據分析，可以通過多種手段培育電力用戶的用電習慣和方式，引導電力用戶合理用電節電，激勵電力用戶大規模積極參與到負荷側用電管理中，對于負荷側用電設備參與到電力市場之中起到重要引導和培育作用。

隨著新能源電動汽車保有量的持續不斷的大量增長，電動汽車群體逐步積累，運用V2G(vehicle to grid)技術，可使得電動車與電網實現能量雙向交互流動，隨著對電動車車群的使用特性和規律的不斷掌握和深入學習，通過建立車群的“群調群控”平臺系統，可將微電網內的電動車轉變為可靠的移動儲能系統，納入到微電網能量統一協調控制體系中。這樣，電動車擁有者可在保障其電動車可靠充電的情況下，一起配合微電網運營商參與到電力市場活動之中，獲得相應的經濟效益。

微電網運營商由于深入電力用戶側，充分了解電力用戶的消費習慣和方式，根據客戶的不同需求，能夠為其提供切實有效的、量身定制的能源電力供應方案。

微電網運營商向電力用戶提供多種能源電力套餐及組合，電力用戶可結合自身的用電特性和電力需求，選擇適合自身用電習慣的電力套餐服務[6]。包括：(1)能源屬性：新能源套餐、化石能源套餐等；(2)時間維度：短期日度、月度及長期年度套餐等；(3)電價分級：分時電價套餐、尖峰電價套餐或實時電價套餐等。

MGO可與電力用戶簽訂用電負荷管理合同，內容包括：可中斷負荷、應急用戶側響應和直接控制負荷等，參與直接負荷控制策略的用戶，可根據合同約定，獲取相應的經濟補償。微電網運營商根據當前的不同的運行策略和電力市場需求信息，對簽訂合同的用戶采用實時的相應負荷控制管理，以實現微電網的經營目標和保障微電網系統的安全穩定運行的最優化控制。

MGO通過實時監測大電網的運行狀態、電力市場電價等信息，綜合分析大電網系統對靈活性資源的需求，然后通過微電網控制器直接控制調整用戶側的用電負荷，如削減用電負荷，中斷負荷供電、分時輪轉負荷等，充分釋放電力用戶側靈活調節能力，為大電網系統提供可靠的靈活性資源，為電網提供可靠性和靈活性支撐。

綜上所述，在電力市場環境下，通過建設微電網形成售電運營主體，可以充分利用分布式能源，提供差異化能源電力服務、冷熱電聯供、新能源高滲透、能源綜合降耗管理等多樣化的手段來拓展業務類型和提供多種能源服務，提高其競爭力，參與電力市場運行。隨著微電網技術的發展和不斷進步，在電力市場領域，以微電網運營商為主體的能源電力服務模式可能將取代傳統的電價銷售模式，成為未來發展的主流。

3 參與電力市場活動分析

3.1 電量市場

電力系統運行的基本要任是保持發電和用電的實時平衡，電量市場是維持電力供需平衡的制度安排，通常由電網系統調度機構負責運行。為保證系統運行的實時供需平衡，調度部門仍按照傳統調度模式安排機組出力計劃和調整機組實際出力情況，同時為了提高整體系統實時運行的經濟性，并反映電力系統實時電力供需情況和功率平衡成本，基于實時調度的市場化的平衡管理機制，電量平衡市場，被引入到電力市場的概念中。

建立電力交易的現貨市場和有效的市場化電量平衡機制，電網公司提供電量實時價格信號，以解決實際運行功率與長期運行出現偏差時差額電量問題，電網公司采用合理的溢價機制和合約機制，建立有效的、充滿競爭的、無歧視的現貨交易機制，形成周期內的發電曲線和結算價格。

MGO以提供電量平衡資源的市場成員身份，參與電量平衡市場運行和市場結算。MGO可有效地整合其能源電力調整能力,構建全新的能源電力技術競爭優勢，MGO可通過實時跟蹤電網公司及電力交易中心的電力平衡曲線及電量電價曲線，并基于MGO系統內的負荷預測數據，根據微電網自身電源發電能力水平、儲能系統運行工況、負荷需求及可控狀態、系統內負荷預測和平衡計劃和V2G車聯網控制等海量信息，通過微電網調度系統(micro-grid control center，MGCC)控制本系統內的各發電設備，綜合利用整合新能源資源，操作儲能系統，協調負荷側用戶，實現不同模式下的電量市場參與。

MGO還可以完善電量批發和零售業務相結合經營策略，并實時結算電量費用，最后獲取相應報酬。

3.2 容量市場

電力系統是在設備檢修、事故、調頻、高峰等情況下仍能保證電力市場需求而需要增設的電力系統發電容量。容量市場是一種經濟激勵機制，使得可靠的發電機組在電力系統面對高峰負荷或突發容量缺失時，可以充分發揮容量冗余，并在不確定性較高的能量市場中獲得穩定經濟收入。

容量市場中，MGO需要在微電網系統實時運行中保留相應的安全容量供電網公司調度，即使不被調用，也可依據容量市場中簽訂的容量市場合同，根據出清價格，獲取相應的報酬。該容量被調用后產生的電量也可在電量市場進行出清結算。

除了安全容量可以調用，MGO還可以通過整合所運行管轄系統內的各電能資源利用情況，協調用戶側電能消費計劃，調動儲能系統為電網公司提供更多的容量服務，參與到容量市場之中。同樣電網公司和交易中心實時發布容量需求曲線和容量保價信息，MGO由于深入了解用戶側用電消費習慣，并可綜合控制調度自身系統內的能源資源，可以更深層次的參與到容量市場經營中，以提供電力系統所需的各項容量服務，獲取增益。

根據電網運行的周期特點，可以在日前市場結束后開啟交易，至實時運行前結束,平衡電能以電量為交易標的，按運行中實際被調用的電量進行結算。也可以簽署長期容量市場合同，為電網公司提供合同期內約定的容量調度，以便MGO合理輪轉設備運行，安排設備投運、檢修計劃，優化能源資源的利用水平，提高電網整體的安全性和經濟性，提供更好的容量服務。

3.3 輔助服務市場

電力市場輔助服務是指為維護電力系統的安全穩定運行，保證電能質量，除正常電能生產、輸送、使用外，由發電企業、電網經營企業和電力用戶提供的服務。包括一次調頻、自動發電控制、調峰、無功調節、備用、黑啟動等。

在實時運行期間，電網公司通過頻率響應、調頻等進行快速功率平衡，維持頻率穩定，當通過超短期負荷預測發現潛在的能量不平衡時，電網公司則會主動調整、調用相關的輔助服務功能。

MGO是在實際運行中根據系統頻率變化或調度指令改變自身出力，通過用戶側負荷響應及儲能技術，提供輔助服務，以幫助系統恢復穩定。根據市場需求變化，MGO可及時做出響應，提供快速、準確的輔助服務，按調度下發的參數及曲線運行。在運行結束后，MGO從電力交易機構或電網調度獲取交易信息和調度信息，從電網公司獲取計量信息和輔助服務的調用信息。

為適用市場競爭機制，MGO根據自己的運行情況，在日前市場，通過競價的方式提供各類輔助服務資源，同時MGO依據自身的特性，上報輔助服務報價曲線，參與到不同類型的輔助服務投標中。MGO可以實現靈活性資源的優化配置、降低電力系統的輔助服務成本，按市場出清的編輯價格計算輔助服務費用，增加自身收益。

4 結論

綜上所述，在電力市場改革背景下，隨著現代電力市場的逐步形成和完善，微電網依靠自身強大的能源整合能力和負荷側管理能力，依托控制技術優勢，實時跟蹤電力市場的電價變化和服務差異，不斷發現并利用各種盈利機會，具備全新的技術優勢和廣闊的發展空間，形成微電網運營主體或虛擬能源電力服務商，充分參與到電力市場競爭，為市場競爭增添動力和活力，成為電力市場的有力競爭主體。