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图2在广域综合能源系统中的区域能源互联网
图3电力系统中灵活性的来源分布与相对成本
另外,区域能源互联网有别于传统区域能源的另一主要特征是其与广域综合能源系统(wide area integrated energy system,WAIES)的互联特性。这意味着区域能源互联网在解决其区域内部的前提下,需要为广域系统提供有力的支撑和服务,通过区域内自治、区域间协作的方法解决广域范围内的能源问题。
2基于灵活性的区域能源互联网
2.1能源系统中的灵活性和其来源
能源系统中的灵活性是指其应变和响应能力,并依此减小各种不确定因素带来的负面影响。图3给出了电力系统中灵活性的来源分布及其对应成本。源侧的灵活性多来自对各类发电机组的灵活改造,荷侧的灵活性则来自各类需求响应计划,网侧的灵活性则要靠对网络的规划和管理来实现,各类储能因其自身特性也呈现出在不同时空尺度上的灵活性特性。除此之外,提出有针对性的运营方法和改进市场策略也可成为挖掘灵活性的重要手段。热力系统与燃气系统呈现出的灵活性来源分布与电力系统十分近似,这一元素为建设以灵活性交易为协调手段的区域能源互联网系统提供了便利的条件。
2.2基于市场模式的灵活性控制、管理和交易
由于北欧的能源市场出现相对较早,丹麦的市场机制已经非常成熟。以电力系统为例,除了丹麦国家电网公司Energinet以输电网络运营商(transmission system operator,TSO)的角色负责110kV及以上电压等级网络的管理和调度,电力的生产、配送和销售等环节则由多达64个配电网络公司(distribution system operator,DSO),45个平衡责任提供者(balance responsible party,BRP)以及近百家电力零售商在北欧的电力市场Nordpool中协作完成。由于区域互联网内部的灵活性不仅要服务自身也要服务广域综合能源系统,建立以灵活性为商品的灵活性市场成为了行之有效的一种手段。
图4中的(a)、(b)两图分别给出了灵活性市场的核心理念和针对一般灵活性产品的特征描述。供需双方需要首先确定灵活性商品的一般特征参数,如功率范围、响应速度和时长等。在产品特征描述达成共识的前提下,灵活性需求者和灵活性拥有者在基于供求理论的市场中分别对其所买/所卖的灵活商品进行控制、管理、定价和交易。在灵活性的控制和管理上,各种直接和间接的控制手段都可以用来控制独立的灵活性资源或者基于聚合方式(aggregation)的大量灵活性资源。
图4灵活性产品市场
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