东北电力大学严干贵等：电力辅助服务市场下电采暖促进风电消纳的经济性分析
发布时间:2019-05-26
该文受国家重点研发计划（2017YFB0902200）资助。
原文发表在《全球能源互联网》2019年第3期，欢迎品读。
作者：严干贵，杨玉龙
单位：东北电力大学
文章导读
在国家清洁供暖政策支持下，电采暖在我国北方地区发展迅速，为消纳大规模风电提供了新的思路。以电力辅助服务市场为背景，电采暖负荷消纳弃风的经济性分析是其大规模应用的基础。本文针对集中蓄热式电采暖、直热式热泵和分布式电采暖等三种调节特性不同的电采暖负荷，探索了通过负荷聚合商参与实时调峰电力辅助服务市场的交易模式，对典型电采暖负荷促进风电消纳的经济性进行分析。
文章亮点
（1）探索了通过负荷聚合商参与实时调峰电力辅助服务市场的交易模式，对典型电采暖负荷促进风电消纳的经济性进行分析；
（2）探索性地对比几类典型采暖负荷消纳弃风的经济性，并分析了辅助服务价格、弃风水平和采暖负荷运行特性等关键因素对经济性的影响。
摘要
中国三北地区电网风电渗透率较高，同时存在高比例燃煤热电联产机组用于满足冬季巨大的采暖需求，导致其灵活调节能力极其有限，弃风问题十分突出。现有研究尚缺乏对各种类型电采暖负荷促进风电消纳的经济性评价研究，尤其是以电力辅助服务市场为背景，对不同调节特性电采暖负荷的经济性分析还鲜有报道。由此，以集中蓄热式电采暖、直热式电采暖和分布式电采暖三种典型电采暖负荷为研究对象，利用时序生产模拟方法，构建基于实时调峰辅助服务的电采暖负荷消纳弃风经济评估模型，以北方地区实际运行的电采暖项目数据为算例，对比几类典型采暖负荷消纳弃风的经济性，并分析了辅助服务价格、弃风水平和采暖负荷运行特性等关键因素对经济性的影响。计算结果显示，与传统火电机组相比，集中蓄热式电采暖和分布式电采暖的可行辅助服务价格在315~460元/MWh，具有一定的竞争力。
电采暖用户通过负荷聚合商的形式参与到电力辅助服务市场中，通过日前竞价的方式，确定可提供的实时调峰容量（灵活调节功率）和辅助服务价格，并在容量被调用后，获得相应容量的辅助服务收益。这部分收益最终将由负荷率高于深度调峰基准的火电厂、风电场和核电厂承担。同时，电采暖消耗的电量通过负荷聚合商向电网按分时电价购入。
⬆ 图1 电采暖参与辅助服务市场结算关系图
不论是集中式还是分布式电采暖，由于调节能力制约，其在弃风水平较高的全网弃风条件下，并没有消纳更多的弃风。对比弃风的消纳时段，全网弃风条件下，更多的弃风电量集中在电价更低的谷段时间，而在场站弃风条件下，在电价更高的平或峰时段消耗了大量弃风。计算可得，集中蓄热电锅炉在场站和全网弃风条件下谷段消纳弃风比例分别为50.9%和100%；分布式电采暖在风电场和全网弃风条件下谷段消纳弃风比例分别为71.9%和98%。
⬆ 表1 消纳弃风电量(MWh)
对于分布式电采暖和集中蓄热式电采暖，其可行辅助服务价格分别为460.1和425.9元/MWh。根据东北电网火电机组深度调峰的出清价格规定，调峰价格根据调峰深度可以分为0~400元/MWh、400~600元/MWh、600~800元/MWh三档，可见电采暖的可行价格与火电机组相比具有较大的竞争力。
⬆ 图2 电采暖总利润
在供暖面积相同的情况下，由于总采暖装机容量和调节特性的差异，集中蓄热电锅炉总利润更高。
⬆ 表2 电采暖运行成本
本文引文信息
严干贵，杨玉龙. 电力辅助服务市场下电采暖促进风电消纳的经济性分析[J]. 全球能源互联网，2019，2(3)：309-316.
YAN Gangui, YANG Yulong. Economic analysis of electric heating for wind power consumption under the background of ancillary service market[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2019, 2(3): 309-316 (in Chinese).
作者简介
严干贵（1971）
男，教授
研究方向为新能源发电运行控制、大规模储能技术应用，E-mail：yangg@neepu.edu.cn。
杨玉龙（1986）
男，讲师
研究方向为综合能源系统优化、风电并网消纳、能源互联网，E-mail：yangyulong@neepu.edu.cn。
研究团队
东北电力大学是具有鲜明的能源、电力特色的吉林省重点大学，始建于1949年，是新中国建立的第一所电力工科学校，2011年学校入选为首批国家“中西部高校基础能力建设工程”重点建设高校。学校主动适应国家电力工业和吉林省的经济建设需求，形成了以电力特色为主、多学科交叉融合、较为完整的学科体系。
微通电力系统科研团队依托现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室，主要开展电力系统规划及运行优化、电力系统动态安全分析、大规模风电联网运行分析、风电/光伏发电运行控制、大规模储能技术、柔性直流输电技术等领域的科研工作。近5年，获批国家自然科学基金重点项目、国家自然基金面上项目、国家自然基金联合基金、国家重点研发计划项目等国家级科研项目14项；获2017年国家科技进步奖二等奖1项；发表SCI、EI学术论文115篇。
编辑：张宇
审核：白恺
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