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华北电力大学刘敦楠等:电动汽车参与电力市场的商业运营模式研究


本文受国家电网公司科技项目“高比例可再生能源接入下提高市场灵活性的关键机制研究”资助。


原文发表在《全球能源互联网》2019年第5期,欢迎品读。(点击查看)


作者:刘敦楠1,王梅宝1,李根柱1,张涛2,卢永平2,陈永权1

单位:1.华北电力大学经济与管理学院;2.国网山西省电力公司


研究背景

为保障电网安全稳定运行,大规模可再生能源并网要求电力系统具备更高的灵活性,而电动汽车作为一种具备储能功能的移动式电力负载,具有负荷和电源双重属性,灵活性调节潜力巨大,然而如何设计其参与电力市场的商业模式是技术难题。

文章导读

1

考虑电力市场环境下电动汽车与可再生能源的出力关系,结合电动汽车在电力市场中的定位,设计了电动汽车参与电力市场的基本架构。

2

考虑电动汽车自身特性,深入分析了电动汽车与传统需求侧资源的优劣势,印证其参与电力市场的可行性。并从电网、售电公司、虚拟电厂三个角度分析并提出了电动汽车参与电力市场的商业模式。

重点内容

根据电动汽车与可再生能源出力关系,如图1所示,探索电力市场环境下影响电动汽车的充放电时序的关键因素。

⬆ 图1 电网负荷、电动汽车出行与风光出力曲线

电动汽车参与电力市场的主要模式包括直接接入与间接接入。2种模式下电动汽车参与电力市场架构如图2所示

⬆ 图2 电动汽车参与电力市场基本框架

电动汽车作为电力市场中新增消费体,其自身固有特性能够为其参与电力市场化交易提供支撑条件,与其他需求侧资源相比,在响应时长、响应可靠性、响应可控性以及节能减排效果等方面均具有一定优势,如表1所示。

表1 需求侧资源特性对比

商业模式一:电动汽车直接参与电力市场电

电动汽车直接参与电力市场交易是指电网直接控制大型公共停车场中的充电桩,通过分时电价、实时电价、打捆交易等措施引导电动汽车用户有序充放电,以满足电网稳定运行需求,促进可再生能源消纳,其原理如图3所示。

⬆ 图3 电动汽车直接参与电力市场商业模式

商业模式二:可再生能源跨省批发-省内分散零售

2019年5月10日由国家发改委、国家能源局颁布的《关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知》中提出2020年正式实施可再生能源消纳监督与考核。在此背景下,售电公司作为被考核主体,可在商业模式一的框架下,代理电动汽车用户参与跨省跨区交易购买低价可再生能源电力,一方面能够促进省外可再生能源消纳,满足自身消纳权重;另一方面可以进一步调动电动汽车用户参与电力市场的积极性。该模式工作原理如图4所示。

⬆ 图4 可再生能源跨省批发-省内分散零售商业模式

商业模式三:以虚拟电厂为载体间接参与电力市场

分散的电动汽车参与电力市场交易,将面临较高的市场门槛,从而影响用户响应程度。虚拟电厂是利用先进的调控、计量、通信技术把分布式发电、分布式储能设施、可控负荷等不同类型分布式资源进行整合优化参与市场交易的载体。电动汽车作为移动储设施具备的优异特性,使其能够很好地融入虚拟电厂,从而以间接方式参与电力市场,打破了市场门槛的限制。该模式工作原理如图5所示。

⬆ 图5 以虚拟电厂为载体间接参与电力市场商业模式

上述三种商业模式具有不同的运营主体,故在电力市场环境下具有不同的需求。其中商业模式一由电网作为运营主体直接控制电动汽车充放电,一方面能够提升电网运行的稳定性,促进可再生能源消纳;另一方面在电网出现异常状况时,可以更快、更可靠地响应电网,不利之处在于增加了电网运行复杂度。商业模式二由售电公司跨省购买低价可再生能源电力,能够在更大时空范围内促进可再生能源消纳,不利之处在于其可控性较差;商业模式三则是通过第三方运营商进行控制,以间接方式参与电力市场,其优势在于不仅能够充分消纳可再生能源,而且能够弥补商业模式二的不足,与电网实现分层优化调度,减轻电网运行管理压力,不利之处在于其对响应速率和响应稳定性要求较高。

本文引文信息

刘敦楠,王梅宝,李根柱,等. 电动汽车参与电力市场的商业运营模式研究[J]. 全球能源互联网,2019,2(5):516-524.


Liu Dunnan, Wang Meibao, Li Genzhu, et al. Business model for optimal electric vehicle participation in electricity market[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2019, 2(5): 516-524(in Chinese).

研究团队

华北电力大学电力系统经济运行与管理研究所主要从事包括电力市场经济运行,能源互联网和综合能源优化运营,电力大数据和技术经济分析,电网调度自动化和能量管理系统。团队负责人刘敦楠担任新能源电力系统国家重点实验室需求侧管理研究室主任和华北电力大学能源互联网中心副主任。

研究团队作为高比例可再生能源接入下提高市场灵活性的关键机制研究攻关团队的核心之一,主要负责研究促进高比例新能源消纳的电力系统灵活性需求,探索技术灵活性资源与市场灵活性之间的支撑关系。先后参与了多项灵活性资源市场机制设计的相关工作。研究小组目前有副教授3名,博士后3名,博士研究生3名,硕士研究生5名。

作者简介

刘敦楠


副教授,博士生导师,华北电力大学经济与管理学院副院长


主要研究方向为电力经济运行、能源互联网、电力市场

E-mail:liudunnan@163.com

王梅宝


硕士研究生


主要研究方向为能源互联网、电力市场

E-mail:1401602101@qq.com

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编辑张鹏

审核:白恺


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