高耗能企业对新能源消纳影响的研究

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1、高耗能企业对新能源消纳影响的研究摘要：从减少地区电网系统大规模风光再生能源并网调峰需求、提高企业生 产经营效率的角度，利用Shapley价值法分析高负荷企业和电网企业的合作博弈 模式。通过政府引入价格补偿战略，利用系统动力学方法建立了特定地区经济运 行模式下高负荷能源企业参与电网调峰运行方式的交互分析模型，模拟了新能源 消费改善政策引导。分析结果发现：中短期、高耗能企业参与调峰对促进新能源 消费有重要作用，结合高耗能生产市场行情，相关用户参与峰值激励，可以有效 促进新能源发展。但是，从长期计划的角度来看，政府部门应该采取必要的监管 措施，避免新能源投资过热，并导致资源浪费。关键词：可再生能源；

2、高耗能企业；系统动力学；合作博弈；地方政府国家节能减排、环境保护等政策压力要求电网消耗足够的可再生能源，这都 给系统运行增加了更多的不确定性。分析近年来国外典型能源市场化改革经验， 发现其模式将政府宏观监测与市场充分竞争相结合很重要。我国目前无论是电力 市场改革还是能源监管系统建设都还处于探索阶段。为了防止物价上涨影响国民 经济、居民生活，政府部门控制电价、输电价格、销售价格，在一定程度上阻碍 了电力产业的市场化进程，因此现有经济运行环境也需要分析宏观政策、市场需 求环境、运营环境、风等。通过提高供需双方的市场参与度，发挥灵活应对双方 市场变化的能力，以相对低廉的成本解决问题。1企业运行环境分

3、析1.1政策影响分析为了鼓励风、光电等可再生能源发展，国家提出了电网公司全额收购风、光 发电量的政策，一般对调峰容量的需求等于并网容量。就风力而言，系统消耗能 力是系统负荷曲线和最低技术输出之间的面积。由于地区内负荷水平在短时间内 很难提高，可以通过一定的电力或反向电力供应来增加系统负荷水平，从而提高 风电消费能力，在峰值负荷期间可以中断部分负荷，从而减少系统峰值负荷，减 少启动容量，减少系统最低技术力量，从而提高风电消费能力。政府采取必要的 补偿措施，鼓励电力用户减少或停止峰值负荷期间的负荷，将是可行有效的措施。补偿机制是用一定的可中断负荷代替一般单位承担的部分备用容量，减少火 力发电厂的启

4、动容量，从而减少系统的最低技术力量，增加系统消耗风、光电力， 减少报废风的能力。通过市场机制，以投标方式安排日程，会导致负荷中断，并 根据投标给予中标者补偿，从而形成投标补偿机制。另一方面，风、光电投资商 也将根据收益成本费做出投资决定，如果目前收益成本费大于预期，投资商将增 加投资，相应的峰值需求也将增加，峰值容量不足。这时提高补偿率可以动员更 多的用户峰值容量，确保系统的稳定运行。1.2供需系统响应分析在国家政策支持的背景下，风电投资者被利润诱发，增加了风电容量投资。 随着风电容量的增加，电网消化风电所需的峰值容量也会增加，导致峰值容量不 足，可以提高补偿率，动员部分电力用户的峰值容量来弥

5、补暂时的不足，但由于 施工成本的增加和资源特性的变化，开发成本也会提高，影响风电场利益，形成 负面反馈。高耗能企业通常连续24小时生产，在允许中断的期间一般不提出要求，但 对日内中断的次数有严格的要求。由于各企业生产的工艺不同，对可中断负荷的 持续时间也不同，随着中断时间的延长，中断成本也会增加。随着补偿比率的增加，相应的补偿费用也随之增加，电力用户的利润增加， 利润诱发，电力用户为了获得更大的利润而增加调峰容量，但峰值容量的增加减 少了生产企业的产品产量，增加了单位生产成本，抑制了利润的增加，形成了两 种负面反馈。电力系统是能源系统的重要组成部分，规划、建设、生产、消费的全过程是 大时间常数

6、的惯性系统，电力投资建设是惯性系统的重要组成部分，具有资本密 度高、建设及生产周期长的特点。随着电力市场改革的推进，发电、电力投资建 设由市场供需平衡调整，表现为复杂的非线性动态系统，需要使用系统动力学模 型、理论和方法进行分析和优化控制。根据上述风、光电开发及电力用户参与调 峰辅助服务政策的演化过程分析，建立电力用户参与调峰的系统动力学模型，可 动态模拟电力用户参与调峰的政策。3模拟分析3.1计算条件本文以我国风、光资源开发重点省之一的甘肃省为研究对象，矿产资源丰富， 电解铝、铁合金等高材能源产业的用电比重突出，占全省用电的50%以上，新能 源消费潜力巨大，对电力系统的整体运行有重要影响。以

7、该省经济发展面板数据 和电力运营负荷运营数据为基础，建立了代表高负荷能源企业的用户方参与电力 系统负荷调整的情况下，地区风、光发电并网系统动力学分析模型。利用Vensim 系统动力学仿真软件对模型进行了仿真。在模拟过程中，根据该地区的GDP，建立了预计年增长率为10%的外部环境。 该省是资源、能源出口的大省，因此设置了一定的出站电力，并考虑到系统负荷 峰曲差逐年增加的现实，设置了峰曲差增加环。由于目前华电招标网络正在逐渐 普及，模型中设置了华电招标环节。风、光发电厂装机容量需要一定的建设时间， 从规划到并网发展，在确定风电容量上设置了 18个月的延迟环。高耗能源企业 的生产调整也需要一定的时间

8、，并在高耗能源调峰环节设置了一个月的延迟。3.2模拟结果分析随着风力容量投资的持续增长，经过10年左右的开发时间，预计将逐渐稳 定下来。风、光发电机电力容量的监管政策对产业发展有重要影响。利润增长趋 势放缓后，要及时抑制并网容量投资，才能控制不出现过度投资。同样，在这10 年里，高耗能源企业参与调峰将对风电的消耗起到重要作用。由于负荷水平低， 一般电力很难充分发挥作用，高耗能源企业可以调整电力负荷，调整系统负荷曲 线，提高系统的风电消费能力。补偿率受供需关系影响，受峰值容量等趋势变化 的影响。在此期间过后，由于负荷水平的提高，系统现有电源的调峰调节能力可 以完全消除系统的风力，此时电力用户调峰

9、对新能源开发的消费作用将不再明显。假设外电功率为120亿千瓦时，根据一定的电力外电情况，可以看出电力外 电具有明显的风力、光电投资作用。由于电力外输，本地区系统的消费能力增加， 促进了风、光发电企业的发展。2014年至2018年的风、光发电机容量预测值与实际值之间的偏差有一定的 变动。2018年以后都是正偏差。其中，在电力、价格因素等政策引导下，2014 年至2018年间发电企业率先建设投资和规模，到2018年底实际并网容量明显增 加，远远超过仿真结果。另一方面，对风、光发展投资的这种资本密集型过度投 资会造成巨大的资源浪费，因此转折点连接容量增加减少的价格也比模拟结果提 前，验证了在利润趋势

10、放缓时要及时抑制投资。电力发送对电力用户参与调峰有 一定影响，电力发送会增加系统消费风、光电能力，从而减少电力用户参与调峰 所需的需求。但是，目前本文件在实际经济运行环境条件下，电力外送能力与风、 光电并网容量需求差距较大，可以根据一定的电力外送，对本地区内的奉峰影响 不大，只是提高了本地区的负荷水平，因此，对补偿率调整及相应的高负荷峰容 量变化的影响都很小。3.2.1高耗能企业产品价格变化影响分析由于风、光发电容量增加带来的补偿利润增加并不意味着从发电到用户增加 所有优惠，因此需要分析高能企业利润的主要来源，即产品价格变动因素的敏感 性。产品价格发生一定变化时，对高耗能源企业峰值参与积极性的

11、影响预计在产 品价格下降后企业利润会下降，减少峰值参与成本，加上补偿机制的激励措施， 表明高耗能源企业峰值参与积极性会提高，提供的峰值容量也会有一定的增加。 如果产品价格上涨，预计企业利润会增加，激励参与调峰的费用会增加，相应的 补偿率会提高，参与高能企业调峰的积极性会降低，提供的调峰容量也会相应降 低。但是也要注意，随着产品价格的上涨，无论是发展还是电力企业追求利润和 社会综合效果都存在一定的不确定性。仿真结果显示，近期风力、光发电机容量 增速高，电网实际调峰能力和需求差距大，在对高能企业等用户的调峰需求比较 迫切时，参与调峰的意愿反而会降低。未来，电网常规调峰能力加强，调峰需求 减少后，高

12、耗能源企业等用户适当参与调峰，将提高全社会整体收入水平，形成 更好的合作共赢局面，因此，在实际运行过程中，管理部门应密切关注高耗能源 企业产品的价格变化。4结论本文采用系统动力学方法和合作博弈分析，用户参与调峰政策模拟，结果表 明，近5-10年来，以高负荷能源企业为代表的电力用户参与调峰，系统消费风、 光电的作用更加突出。应结合高负荷能源企业产品的市场行情变化，制定适当的 政策实施方案，鼓励不同类型的电力用户积极参与调峰，促进风、光电等发展。 政府部门也要尽快对风力光电产业发展进行必要的限制，保持持续稳定的发展， 极力避免投资过热，造成资源浪费。目前，我国以火力为主的电力结构性矛盾在 短期内难

13、以扭转，因此，在系统调峰困难的情况下，鼓励高负荷用户参与调峰， 减少单位储备要求，提高运输机运行效率，丰富电网调峰资源，是开发高负荷用 户参与调峰的潜力的关键。实行特殊用户折扣电价，鼓励用户使用电力，提高系 统负荷水平，有助于实现高负荷能源企业所在地区的风光、光电的当地消费。目 前，我国发展方面没有普遍实行比较科学的峰谷分时电价机制，很难反映峰谷发 展成本、价值和供需关系，因此，应建立健全发展方面的峰谷价格机制，提高现 有电力参与调峰的积极性。从长期影响效果来看，要密切注意高耗能源生产业发展状态，特别是产品价 格波动引起的实际参与峰容量变化。在充分利用这一部分用户方面的应对能力的 同时，政府应

14、引导增加、风光再生能源在整个社会电力消费中所占的比重，提高 综合能源效率水平。参考文献1 李明，胡殿刚，周有学.基于两个替代战略的甘肃新能源就地消纳模 式研究与实践J.电网技术，2016, 40(10).2 刘爽.碳排放权一风火发电权联合交易模型及其价一序调整对新能源消 纳影响研究D.长沙理工大学，2018.3 杨勇，郑晶晶，安亮亮，等.新建高载能用电负荷提升本地风电消纳容量 途径研究J.电力科技与环保，2017, 33(001):53-56.4 樊小朝，王维庆，程志江，等.大规模新能源消纳的能力提升对策与控制 策略研究J.中国科技成果，2020(4):60-62.5 黄炳祥.高比例新能源并网

15、对电力系统运行控制影响及对策研究综述J. 信息系统工程，2018, 000(001):14-16.6 杨国清，薛雨，姚李孝，等.光热电站并网对新能源电网运行特性的影响 研究J.电网与清洁能源，37(5):7.7 耿然.考虑可再生能源消纳的高载能负荷的有功控制D.华北电力大学; 华北电力大学(北京)，2017.8 李亚龙，刘文颖，谢昶，等.高载能负荷消纳受阻风电的供应链博弈决策 方法探究J.电力系统自动化，2017, 41(007):135-143.9 张鸿鹄，张刚，韩永军，等.大规模新能源并网后用户参与调峰及系统仿 真J.电力科技与环保，2015, 000(004):1-5.10 晋宏杨，王维洲，梁琛，等.考虑高载能负荷无功特性的高载能-新能源 协调调度J.电网技术，2017(08):2618-2624.