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清华大学胡泽春:电动汽车充电商作为虚拟电厂的运营策略讨论

北极星储能网  来源:北极星储能网    2020/8/28 16:21:05  我要投稿  

北极星储能网讯:国内充电服务商作为VPP参与市场面临很好的形势。不同电动汽车充电负荷特性的可调控性可能相差比较大,VPP服务商面临比较大挑战。随着有序充电和V2G技术的推广应用,通过VPP和负荷聚合商有往释放出大规模电动汽车调控的潜力,这块前景是可期的。提高资源的预测精度和可控性是VPP的核心竞争力,需要技术先进的运营策略与工具,还有一个VPP收益依赖于市场政策和补偿力度,所以还存在不确定的风险。

——清华大学胡泽春

2020年8月26-28日,由中国能源研究会、中关村管委会、中关村科学城管委会指导,中国能源研究会储能专委会、中关村储能产业技术联盟、中国科学院工程热物理研究所联合主办的“第九届储能国际峰会暨展览会”在北京召开。峰会主题聚焦“聚储能十年之势,创产业十四五新机”,同期举办储能联盟十年纪念论坛。北极星储能网、北极星电力APP对本次峰会进行全程直播。

在8月28日举办的“车电互联与虚拟电厂”分论坛上,清华大学机电系副教授胡泽春作了“电动汽车充电商作为虚拟电厂的运营策略讨论”主题报告。

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清华大学胡泽春

胡泽春:各位专家,各位嘉宾上午好,我们今天这个报告题目应该说和咱们分论坛主题是比较契合的,想从两个方面谈,一个是电动汽车服务商就是车电互联这一块,另外是虚拟电厂这一块。

我分四个部分,稍微探讨一下虚拟电厂的定义与分类,第二个是简单分析一下EV充电服务商,作为VPP的运营分析。第三个方面,是简单探讨充电服务商运营策略和工具,这个结合我们自己理解和研究。最后是企业展望。

首先我们看一下虚拟电厂的定义,我们从字面意思上来理解,首先更侧重于电厂概念,只不过是虚拟化的,我们用了维基百科的定义,虚拟电厂聚合这种分布式资源DER的资源,这里面相当于是对发电资源做了泛化,电厂资源是DG分布式发电聚合在一起,由储能式成为分布式资源。

另外有一个基于云端的相当于是虚拟体,它主要的目的是来加强发电资源的管理,另外是具备交易、买卖电力的这样的作用。在其他方面,应该说我们目前对虚拟电厂的概念是做了更加的泛化,不单是分布式电源的聚合,另外相当于一个是管理。它可能是能效电厂是复合资源,可调节的复合资源,它不是售电,是做到用电的可控性。

最近几年在能源互联网,也有人把虚拟电厂作为能源互联网的形式。不管怎么样,我们觉得它是一个虚拟的,类似于把分散的资源聚合起来的相当于是运营商,另外是体现平台的作用,另外体现到和上面电力市场进行交易,分布式资源能够进行信息互联和相应的控制,还有交易结算这一块的互动。

另外我想和大家分享一点,我们如果是对于虚拟电厂比较关注的话,我们经常在文献里面看到商业型的虚拟电厂和技术型的虚拟电厂,这实际上也是困惑我很长时间,这两个概念到底有什么区别?TVPP和CVPP的特点比较,如果我们看文献,这两个相应介绍一下,特别是对于技术型的VPP是不一样的,所以这个我想分享一下我自己的理解,首先TVPP和CVPP概念是怎么起来的?如果我们关注到这个项目的话,有一个报告2009年出来,有一个构架这里面提到TVPP和CVPP的概念,在TVPP归纳到TSO概念,TVPP主要做技术性校用CVPP主要是作为市场化应用。

这个表在一些文献或者教材、书里面可以看到对于TVPP和CVPP的比较,主流的认为,技术型的聚合的资源在同一个地理位置,而商业型的是分散的,而TVPP是考虑到电网运行安全情况,而CVPP是不用考虑的。

云南快乐十分这里面我想和大家探讨的,今天我们做的工作是商业型的CVPP,而且在技术型TVPP这一块,在现实型的不是具体存在的,而这个工作应该是配电运营商和电网调度部门来执行的,这个是想和大家分享的一个概念。另外这个示例的话,大家都可以看到,应该说在VPP这块欧洲是走在前面的,他们是概念提出者和前期项目的发起者。这里面我找到德国一家VPP信息,大家在网络上可以找到,它的名字叫做Next kraftwerke,后面单词的意思也是电厂的意思,2009年就成立了,时间上有十多年了,目前聚合的资源有将近一万个,容量超过8GW,自己运营VPP,也帮助第三方建立。

另外大家如果有的嘉宾比较关注的,有一些报道澳大利亚VPP的项目,澳大利亚政府主要支持两个VPP的项目,南澳的项目主要是特斯拉和手电商联合开发,特斯拉在里面起到的作用可以推广他的Power plant,计划是聚合5万个家庭,现在目前是处于第二个阶段,有一千多个家庭参与这个项目,它的好处是可以电价做降低,目前测算的话可以降低20%多的价格。

这个试点项目里面可以看到这个图里的情况,有储能资源进行快速功率调节,当然这个图里面可以看到,这个规模还是比较小,这个兆瓦级别的。好了,这是第一部分,对于虚拟电厂的简单介绍。第二个是充电服务商对于VPP的运营的分析。

首先我们觉得VPP,充电服务商作为VPP有哪些优势,第一个是负荷资源的优势,第二个是站址资源的优势,第三个是平台资源优势。

第一个从负荷资源优势,目前从量比较大的还是公交资源的优势,这个量是比较大的,特别是对公交车推广比较好的城市,比如北京、上海、深圳,充电量是比较大,集中管理具有一定调控性。

第二个是以后发展的私家车,私家车量大,另外私家车充电集中在夜间,个体体量比较小,所以实现起来有一定难度。

第三个是我们运营车辆,像一些物流车辆,一些企业掌握的资源比较多,也可以进行调控。

第四个是我们公共充电资源,我们可能很难直接调控,只能通过间接手段,电价和激励机制进行调控。第二个站址资源,有一些有充电站,可能会受地域的限制。第三个是平台资源,我们一些充电服务商都有一些平台,也对一些充电利用率的分析,这个时候就具备了下层分布式充电桩资源互动的能力,下面需要和电网互动的话,打通和电网交互就可以了。

另外面临的问题有两个方面,或者有两个阶段,第一个阶段,你在决定做VPP,参与电力市场,包括刚才史处提到的参与调峰辅助服务也好,首先它要确定你参与的类型和规模,这个类型的话,比如我们一家充电服务商,它既有公交的资源,也有私家车的资源,也有公共充电桩的资源,选择哪些资源,需要可控性分析和效益的分析。

云南快乐十分第二个,如何评估作为VPP的成本和收益,为了使你的调控负荷有更大的调控力,有一些需要设备改造,有一些人力资源的投入。

第三个,要如何提升充电负荷的可控性,有可控性才能更好为电网提供服务。

第四个,要做相应平台的扩展,你有了监控平台,你有了VPP的平台,要具备哪些功能和开发。

在运营阶段,比如说我们参与目前交易的时候,我要评估我的效益和能力,你作为市场的参与者,你要对市场有把握,我什么时候需求大?什么时候价格高?这个时候尽量保证在充电能力上面,在这些时段上面进行调控。就是怎么样把控投标决策,我们希望下一步参与同台竞争,和发电机组同台竞争,这样的话投标决策就非常重要。在对于你聚合的资源,可能有些资源不属于你的,或者像公交资源,需要和公交资源打交道,这里面有利益分配和奖惩问题。

运营的策略我简单分析。我认为运营前,最重要的是确定聚合资源的类型和数量。第一是资源评估,第二是容量申报,第三是资源配置。

运营中,就要做几个方面,第一是充电负荷和调节能力的评估,第二是市场申报,第三是运行控制。

第一,是介绍一下策略供给和研究。首先在充电负荷这面要进行把控,比如说在工作日与非工作日负荷是不一样的。第二个,月度,夏季每日平均用电量略高于春季,在月度上面做一个评估。第三个气温,在具体季节里面,每天气温变化对我们充电量也有变化。

这个我们做了分析,有一些城市27度以上有一些增长的趋势。

在比较小规模的时候,我们预测的精度达不到90%,随着规模增长精度可以提高。第二个是调控能力评估,我们这里面提出的模型是能量和功率边界的模型,我根据它的接入和离开的时间,充电量的需求,可充电的时段功率是可以调节的,进行调度,如果采用边界模型的话,可以把总的能量和功率聚合起来,在我可调节能力,再结合时段,作为我可调节的空间。

在评估上面也做了一些工作,这个是离线的分析,对未来的趋势,假设充电供应商可以接入多少车以后,作为充电行为的评估,可能现在更多的是我们有了这个数据以后,我们是历史数据的充电评估,我们很多充电商也具备这个功能,下面对于负荷预测和有效调控能力上面,还需要做相应的工作开发。

云南快乐十分再往下是相应调控策略问题,有序充放电,调控策略不能一概而论,有一定的复杂性,比如对象策略也不一样。另外是分层的,从充电机、充电站多个层级。另外是有多重目标的,首先满足我的约束条件,用户的充电需求要满足,另外本地容量分配的问题,不过载的问题。

另外在有些充放电的时候,我在手段上面的不同,还有是需要通过价格引导来进行的。

这边我们是给了一个构架,相当于分层的构架,首先我聚合来分析我的调节能力,在实时运营能力上进行分解。

再有一点呢,就是我们最近做了一些研究,充电符合弹性和定价策略的问题,这个更多是针对于我们,如果有一些充电资源,公共的充电资源和私家的充电资源,我需要对他进行引导的,需要进行价格上的策略。

过去我们做了假设,给了一个分时电价,有一个变化,但实际上需要研究分析,我们进行数据进行分析,提出了,我们采用了条件随机场模型的方法,采用价格时空分析,基于现有电价,比如现有的是分时电价,然后考虑峰谷,这块要做准确分析的话需要很大数据。

最后是投标策略,这里面因为时间关系没有具体展开,这里面给了过去公交场站,充电量比较大做了月度交易。再往下是优化决策问题。

最后是结论和展望,几点结论,应该说分布式资源通过VPP参与电力市场或提供辅助服务是国内外发展的重要方向。

国内充电服务商作为VPP参与市场面临很好的形势。不同电动汽车充电负荷特性的可调控性可能相差比较大,VPP服务商面临比较大挑战。在政策上面,我们充电服务商要理解政策。

展望上面,随着有序充电和V2G技术的推广应用,通过VPP和负荷聚合商有往释放出大规模电动汽车调控的潜力,过去有些假设,现在市场上慢慢起来了,这块前景是可期的。

提高资源的预测精度和可控性是VPP的核心竞争力,因此需要技术先进的运营策略与工具,还有一个VPP收益依赖于市场政策和补偿力度,所以还存在不确定的风险。

好,以上就是我简单内容的分享,谢谢。

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