日本至今仍然認為，應(yīng)該在已有電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，構(gòu)筑分布式能源系統(tǒng)。但對于其業(yè)務(wù)模式和運營主體，目前尚無明確概念。而通過E-Energy可以獲得相關(guān)提示。因此，筆者此次著重對之加以分析。
遠方的設(shè)施作為1個主體參與市場交易
在德國北部沿海城市庫克斯港開展的eTelligence工程以550戶家庭為對象，進行著用電量的“可視化”及通過設(shè)定電價促進調(diào)節(jié)、削減需求的“動態(tài)定價”嘗試。但與之相比，還有一個課題更加需要驗證，那就是構(gòu)筑在地區(qū)內(nèi)調(diào)節(jié)發(fā)電和電力需求的系統(tǒng)。實現(xiàn)高效調(diào)節(jié)需要運用價格機制。而交易的擔保，則是活用德國的能源期貨交易所。
在《讓風力發(fā)電與冷藏倉庫結(jié)合成為“虛擬電廠”》一文中，筆者介紹了由整合了風力等可再生能源供電和冷藏倉庫電力需求的虛擬電廠(VPP)，和作為地區(qū)電源的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)成的eTelligence工程的驗證結(jié)果(資料1)。
虛擬電廠通過信息通信技術(shù)(ICT)將相隔較遠的設(shè)施連接起來成為一個主體，在調(diào)節(jié)可再生能源發(fā)電變化的同時，還參與市場交易。無論是虛擬電廠，還是熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，目的都是通過在地區(qū)電力市場上進行交易，以優(yōu)化發(fā)電和電力消費。這次，筆者將把焦點對準該地區(qū)電力市場(E-Energy市場)。這是E-Energy的關(guān)鍵，也是分布式系統(tǒng)成立的核心。
做市場的存在是關(guān)鍵
E-Energy市場是以虛擬電廠及熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)等地區(qū)分布式能源資源(DER：Distributed Energy Resources)為構(gòu)成主體的本地電力市場。利用當?shù)嘏潆姽镜呐潆娋W(wǎng)，根據(jù)利用信息通信技術(shù)收集的信息，形成虛擬市場。分布式能源資源與地區(qū)市場通過分布式能源資源所設(shè)的網(wǎng)關(guān)(不同通信系統(tǒng)之間的樞紐)交換信息。
電力價格參考作為德國電力期貨交易所的歐洲能源交易所(EEX：European Energy Exchange)的現(xiàn)貨價格指數(shù)，根據(jù)歐洲能源交易所的動向和地區(qū)實際供需動向決定。
市場操作者是領(lǐng)導eTelligence工程的EWE公司。該公司是主要活躍在德國東北地區(qū)的配電企業(yè)及能源服務(wù)供應(yīng)商(向供應(yīng)和節(jié)能等能源需求提供綜合服務(wù)的企業(yè))。并且還承擔著做市商(為激活市場交易而縮小買賣差值，報出買賣雙方價格的交易商)的作用。
EWE在觀察地區(qū)和歐洲能源交易所的供需動向的同時提出交易價格。虛擬電廠與各熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)則根據(jù)EWE提出的價格，向EWE下買賣訂單。為使交易成立，EWE本身也參加交易。由于驗證市場小，交易不成立的情況也時有發(fā)生。eTelligence工程也在進行參與者更多的模擬。結(jié)果顯示，效果更勝一籌。
擁有冷藏倉庫這一可控需求手段的虛擬電廠在前一天，根據(jù)預測的發(fā)電量和歐洲能源交易所的現(xiàn)貨價格指數(shù)推測需求，考慮因當天天氣情況等可能發(fā)生變化的歐洲能源交易所的價格動向，調(diào)整實際需求。熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)也是根據(jù)歐洲能源交易所的現(xiàn)貨價格和地區(qū)內(nèi)的熱需求等制定發(fā)電計劃，但會參考做市商提出的價格，調(diào)整發(fā)電量。
通過本地市場交易削減1成成本
接下來看看為期1年的現(xiàn)場測試的結(jié)果。做市商EWE向歐洲能源交易所購買的電量為88兆瓦時，銷售的電量為2067兆瓦時，供遠大于求。其遵循的方針估計是以可再生能源為主，最大限度利用分布式能源。
另一方面，EWE在地區(qū)市場上向溫泉設(shè)施(SPA)的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)購買了1462兆瓦時，向辦公樓的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)購買了12兆瓦時。向虛擬電廠購買的電量為593兆瓦時，銷售的電量為88兆瓦時。從各種分布式能源資源的交易量來看，溫泉設(shè)施熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)以1462兆瓦時占據(jù)約7成，虛擬電廠以618兆瓦時占據(jù)約2成，辦公樓熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)僅為12兆瓦時，占0.6%。
如上所述，作為發(fā)電方的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是全量銷售，而作為生產(chǎn)消費者的虛擬電廠則是按照電量過?；蚨倘倍M行買賣。從熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)來看，與根據(jù)熱需求運行的基本情況相比，在根據(jù)電力交易價格運行的情況下工作時間更長。虛擬電廠的電量會隨風力和太陽能所發(fā)電量的變化，出現(xiàn)過?；蚴嵌倘?。這可以認為是風力發(fā)電量超出預期，靈活調(diào)整冷熱需求的結(jié)果。為了確保電力穩(wěn)定供應(yīng)，最初設(shè)想的風量和需求的靈活性可能比較保守。
在《讓風力發(fā)電與冷藏倉庫結(jié)合成為“虛擬電廠”》一文中已經(jīng)提到，通過利用與市場價格聯(lián)動的操作，虛擬電廠可以減少8～10%的成本，熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)也較以熱利用為主導的運行方式利潤有所增加。
市場操作者是領(lǐng)導eTelligence工程的EWE公司。該公司是主要活躍在德國東北地區(qū)的配電企業(yè)及能源服務(wù)供應(yīng)商(向供應(yīng)和節(jié)能等能源需求提供綜合服務(wù)的企業(yè))。并且還承擔著做市商(為激活市場交易而縮小買賣差值，報出買賣雙方價格的交易商)的作用。
EWE在觀察地區(qū)和歐洲能源交易所的供需動向的同時提出交易價格。虛擬電廠與各熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)則根據(jù)EWE提出的價格，向EWE下買賣訂單。為使交易成立，EWE本身也參加交易。由于驗證市場小，交易不成立的情況也時有發(fā)生。eTelligence工程也在進行參與者更多的模擬。結(jié)果顯示，效果更勝一籌。
擁有冷藏倉庫這一可控需求手段的虛擬電廠在前一天，根據(jù)預測的發(fā)電量和歐洲能源交易所的現(xiàn)貨價格指數(shù)推測需求，考慮因當天天氣情況等可能發(fā)生變化的歐洲能源交易所的價格動向，調(diào)整實際需求。熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)也是根據(jù)歐洲能源交易所的現(xiàn)貨價格和地區(qū)內(nèi)的熱需求等制定發(fā)電計劃，但會參考做市商提出的價格，調(diào)整發(fā)電量。
通過本地市場交易削減1成成本
接下來看看為期1年的現(xiàn)場測試的結(jié)果。做市商EWE向歐洲能源交易所購買的電量為88兆瓦時，銷售的電量為2067兆瓦時，供遠大于求。其遵循的方針估計是以可再生能源為主，最大限度利用分布式能源。
另一方面，EWE在地區(qū)市場上向溫泉設(shè)施(SPA)的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)購買了1462兆瓦時，向辦公樓的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)購買了12兆瓦時。向虛擬電廠購買的電量為593兆瓦時，銷售的電量為88兆瓦時。從各種分布式能源資源的交易量來看，溫泉設(shè)施熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)以1462兆瓦時占據(jù)約7成，虛擬電廠以618兆瓦時占據(jù)約2成，辦公樓熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)僅為12兆瓦時，占0.6%。
如上所述，作為發(fā)電方的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是全量銷售，而作為生產(chǎn)消費者的虛擬電廠則是按照電量過?；蚨倘倍M行買賣。從熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)來看，與根據(jù)熱需求運行的基本情況相比，在根據(jù)電力交易價格運行的情況下工作時間更長。虛擬電廠的電量會隨風力和太陽能所發(fā)電量的變化，出現(xiàn)過?；蚴嵌倘?。這可以認為是風力發(fā)電量超出預期，靈活調(diào)整冷熱需求的結(jié)果。為了確保電力穩(wěn)定供應(yīng)，最初設(shè)想的風量和需求的靈活性可能比較保守。
在《讓風力發(fā)電與冷藏倉庫結(jié)合成為“虛擬電廠”》一文中已經(jīng)提到，通過利用與市場價格聯(lián)動的操作，虛擬電廠可以減少8～10%的成本，熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)也較以熱利用為主導的運行方式利潤有所增加。
以地區(qū)為單位的需求響應(yīng)
這些功能開辟了構(gòu)筑地產(chǎn)地消系統(tǒng)的道路。一語概之，就是“能夠以地區(qū)為單位實現(xiàn)需求響應(yīng)的系統(tǒng)”。為此，當?shù)鼐用衽c企業(yè)理解需求響應(yīng)的主旨很重要。
分布式能源系統(tǒng)面對的課題是，對于風力等不穩(wěn)定電源的容納程度，以及能否克服因規(guī)模小而造成的無法盈利的局面。這就需要利用信息通信技術(shù)和市場交易加以解決。
監(jiān)控本地市場電力物理流動的電網(wǎng)操作者(配電公司)最能夠詳細掌握電能的流動和信息的流動。他們承擔著供電的義務(wù)，起到在本地控制頻率和電壓以維持可靠性的作用。因此可以說，配電公司最合適承擔本地電力交易市場的運營。
各地區(qū)的配電公司成為關(guān)鍵
在德國，基本上每個地區(qū)都有配電公司，多數(shù)為地方政府運營(城市公共事業(yè))。城市公共事業(yè)本身，或其關(guān)聯(lián)企業(yè)甚至會從事零售。德國擁有1000家電力公司，但多數(shù)是配電公司和地區(qū)的零售公司。不少零售公司都與配電公司擁有聯(lián)系。換言之，在這樣的環(huán)境下，德國的E-Energy計劃是具有現(xiàn)實性的措施。
因為零售是自由競爭，所以，運營市場的主體(操作者)或者令市場發(fā)揮作用的核心交易主體(做市商)加入進來，有助于提高配電部門信賴度及防止發(fā)生逆潮流。掌握著銷售和采購交易信息的零售企業(yè)也可運營地區(qū)市場。而且，規(guī)模大的企業(yè)和需要供應(yīng)設(shè)備的企業(yè)還能直接與操作者進行交易。在eTelligence工程中，擁有本地配電公司的能源服務(wù)供應(yīng)商EWE扮演了做市商的角色。
至此，筆者以兩篇文章介紹了eTelligence工程。德國的分布式模型的核心是名為“E-Energy市場”的地區(qū)交易市場。其目的是，調(diào)節(jié)可再生能源的不穩(wěn)定性、在地區(qū)主體與廣域交易市場之間為分布式系統(tǒng)的業(yè)務(wù)性作出擔保等。
而E-Energy市場的運營者，正是地區(qū)能源企業(yè)。候選包括了能源服務(wù)供應(yīng)商、電力零售企業(yè)等，但作為基礎(chǔ)設(shè)施企業(yè)的配電公司的積極參與發(fā)揮著決定性作用。
因為作為前提的系統(tǒng)在日本和德國之間存在相當大的差異，所以很難進行聯(lián)想，但對于理解電力系統(tǒng)改革，E-Energy市場是一個很好的事例。今后，筆者還將繼續(xù)梳理德國與日本的對比。
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