表1典型自动需求响应中各种设备的最短反应时间
以可在30分钟以内做出响应的商用电气设备为高速自动需求响应对象
如果针对高速自动需求响应进行适量投资,可进行调节的电力需求就会增加至0.42~2.07吉瓦。设想可进行高速自动需求响应的设备为空调、照明、冰柜及冰箱等。据称利用高速自动需求响应调节电力需求所需的成本仅为使用蓄电池的10分之1。不过,要达到加利福尼亚州“占电源构成33%”的采用可再生能源目标,需要进行3~5吉瓦的供求调节。还需要用于补充高速自动需求响应、以天然气火力发电及蓄能设备为基础的辅助服务。
利用“虚拟发电站”调节供求
在加紧利用可再生能源取代化石燃料的德国,也在实施名为“E能源”的大规模实证项目,积极开展配合风力及太阳能输出功率变动的需求控制。德国在2012年已经能够利用可再生能源满足约17%的电力需求。该国政府提出了到2020年和2050年,将这一比例提高到35%和80%的目标。目前已经有调查结果显示,在今后10年内可能提高到40%。
E能源项目的目的在于,验证能够实现高比率利用可再生能源和以低成本稳定供电的技术及制度。在6个地区,总共有约5000个住宅和企业参加。
在库克斯哈文市,为了应对风力发电产生的电力变动,实际验证了利用商用冷库及市营游泳池等的大型压缩机调节电力需求。尝试使冷库等与电力交易市场联动,在风力发电量较多、电力价格较低时启动压缩机,为冷库内进行充分制冷,在电价上升时停止买电,自动停运压缩机等。
结果显示,即使将用于吸收风力发电输出功率变动的火力发电站的使用率减少15%,也能维持地区的供需平衡,同时,冷库运营商还削减了6~8%的电费。并且,参加实证的工厂中设置有热电联产系统,能够在充分考虑风力发电运转状况及电力市场价格的同时,优化控制热电联产系统的运转,从而使电费削减了16%
E能源项目还在哈尔茨地区对家电自动控制进行了实际验证。在该地区,以风力为主体,可再生能源电力在系统电力中所占的比例已经达到30%,但风力依然存在较大的开发空间,预计太阳能发电也会继续增长。
该地区的实证项目力争通过创设名为“虚拟发电站哈尔茨”、可监控可再生能源并与电力交易市场实现联动的机构,增加变动较大的风力发电并网量。“虚拟发电站”的任务是,事先预测风力和太阳能发电量以及电力和热需求负荷,为了填补其缺口,委托生物燃气发电站及热电联产设施等分布型能源运营商调节供给,同时与电力交易所联动,针对电力需求调节,确定合适的费用。
在住宅方面,由住宅能源管理系统根据电力价格自动控制部分家电,对电力消费量进行调节。实证实验的结果证实,今后,作为在增加风力发电的同时实现供求一致的方法,与增建辅助火力发电设备及采用蓄能设备相比,以风力发电量预测为基础,适当改变电力的市场价格以调整电力需求的手法,可大幅降低成本(图2)。
图2“虚拟发电站哈尔茨”的监控画面
上图中,面积较大的深色曲线表示风力发电量实际及预测数据。下图中的浅色曲线表示1天前的交易数据,深色直方柱表示当天的交易数据。