構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，要加大新型電力系統(tǒng)關鍵技術的集中攻關、試驗示范、推廣應用，要形成具有我國自主知識產(chǎn)權的新型電力系統(tǒng)關鍵技術體系。當前我國正加快建設適應新能源快速發(fā)展的統(tǒng)一開放、競爭有序的電力市場體系，電力市場相關支撐技術的重要性日益凸顯。
目前電力市場相關支撐技術發(fā)展情況如何？有哪些技術難題、該怎樣解決？中國電力科學研究院圍繞目標任務梳理了研究方向，支撐新型電力系統(tǒng)電力市場體系建設。
攻關電力系統(tǒng)優(yōu)化引擎及分析技術 推進國產(chǎn)化技術替代
5月6日，中國電科院電力自動化研究所工程師許丹和薛必克正在研究國產(chǎn)化電力系統(tǒng)優(yōu)化引擎及分析技術的瓶頸環(huán)節(jié)。如果這項技術取得突破性進展，將為電力市場出清和價格計算提供更加穩(wěn)定可靠、高性能的技術支撐。
電力系統(tǒng)優(yōu)化引擎及分析技術是支撐電力市場的高效穩(wěn)定運行關鍵技術之一。但長期以來主流電力系統(tǒng)優(yōu)化引擎及分析技術掌握在國外企業(yè)手中，對于我國電力市場而言仍然是“卡脖子”技術。在構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的背景下，風電和光伏發(fā)電等新能源發(fā)電、可調(diào)度負荷以及儲能等的市場占比將逐步擴大。相關不確定性因素對電網(wǎng)運行和電力市場運行的影響更為復雜。這為電力系統(tǒng)優(yōu)化引擎及分析技術帶來了市場挑戰(zhàn)，也帶來了廣闊發(fā)展機遇。
依托國家電網(wǎng)有限公司科技項目，中國電科院正開展國產(chǎn)化自主可控的大規(guī)模高性能電力系統(tǒng)優(yōu)化引擎技術研究，推進安全約束機組組合和經(jīng)濟調(diào)度的求解算法國產(chǎn)化技術替代，保障電力市場和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。
在滿足電力系統(tǒng)安全性約束的條件下，安全約束經(jīng)濟調(diào)度以系統(tǒng)購電成本最低等為優(yōu)化目標，具有制訂多時段機組發(fā)電計劃的功能，已經(jīng)廣泛應用于實時電力市場出清與定價中，并且目前已開展國產(chǎn)化算法引擎的初步技術驗證。安全約束機組組合已廣泛應用于電力市場出清和機組開停計劃優(yōu)化中，建模技術方面已實現(xiàn)國內(nèi)自主開發(fā)，算法方面目前已開發(fā)了國產(chǎn)化原型算法集的雛形。
電力自動化研究所副總工程師狄方春介紹，針對電力系統(tǒng)安全約束機組組合和經(jīng)濟調(diào)度研究現(xiàn)狀，科研團隊將在經(jīng)濟調(diào)度算法接口適配性、模型算法集成度、性能提優(yōu)等方面持續(xù)攻關，為電力電量出清和價格計算提供核心技術支持。
構(gòu)建電力現(xiàn)貨市場技術體系
促進新能源高效消納
4月7日，甘肅的一家新能源發(fā)電企業(yè)通過國家電力調(diào)度控制中心運行的跨區(qū)域省間富余可再生能源電力現(xiàn)貨交易平臺，與國網(wǎng)河南、浙江、江蘇電力達成現(xiàn)貨交易。該企業(yè)當日累計成交電量達到2157.276萬千瓦時，占當日甘肅電網(wǎng)新能源發(fā)電量的11%。借助跨區(qū)域省間富余可再生能源電力現(xiàn)貨交易平臺，甘肅富余新能源電力得以在更大范圍內(nèi)消納。
跨區(qū)域省間富余可再生能源電力現(xiàn)貨交易平臺可以支持電力現(xiàn)貨市場買賣雙方在線購電交易?！霸撈脚_具備交易申報、信息公告、出清計算、結(jié)果發(fā)布和分析等功能，可通過市場化手段挖掘可再生能源消納潛力。目前共有2300多家可再生能源發(fā)電企業(yè)和16家電力公司活躍在線。”該平臺研發(fā)團隊負責人戴賽說。
風電和光伏發(fā)電等新能源將成為新型電力系統(tǒng)的主體。中國電科院在承擔電力現(xiàn)貨市場建設的過程中，結(jié)合市場運營規(guī)則和新能源發(fā)電特點，搭建跨區(qū)域省間富余可再生能源電力現(xiàn)貨交易平臺，通過電能量、調(diào)峰、調(diào)頻協(xié)調(diào)安全約束優(yōu)化機制，實現(xiàn)了四川、新疆、甘肅等地的富余可再生能源與浙江、江蘇等負荷中心消納能力的高效匹配。
除了提高跨區(qū)域省間新能源消納水平以外，中國電科院還牽頭承擔了四川、浙江和福建等省份電力現(xiàn)貨市場的建設，助力優(yōu)化配置這些省級電網(wǎng)的電力資源。
針對四川電網(wǎng)水電占比高、特高壓交直流混聯(lián)、電力外送性強、電力平衡難度大以及電力市場的出清和交易難度大等特點，中國電科院構(gòu)建考慮梯級水-電耦合約束的優(yōu)化出清模型，解決了電力現(xiàn)貨市場中流域梯級水電與火電的聯(lián)合出清技術問題，保障了四川電網(wǎng)在高水電占比情況下的電力市場高效出清、清潔能源充分利用和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
針對浙江大受端電網(wǎng)、高比例分布式新能源等復雜運行特性，中國電科院則研發(fā)了國內(nèi)首個支持發(fā)用電雙側(cè)報價出清、電能與備用聯(lián)合出清、計及多類型聯(lián)合循環(huán)機組聯(lián)合優(yōu)化的日前市場出清功能，支撐了省內(nèi)調(diào)節(jié)資源稀缺情景下發(fā)用平衡的市場化安排。
福建電網(wǎng)目前接入了水電、風電、核電等多種電源。中國電科院采用日前市場和實時調(diào)峰多時序滾動出清，研發(fā)了現(xiàn)貨市場技術支持系統(tǒng)，滿足市場交易規(guī)則和電網(wǎng)運行安全要求，解決了清潔能源消納和調(diào)峰難題。
下一步，中國電科院將開展大規(guī)模清潔能源接入情況下省間及省內(nèi)現(xiàn)貨市場規(guī)則驗證和系統(tǒng)運行仿真，推進新型電力系統(tǒng)省間和省內(nèi)電力現(xiàn)貨市場交易平臺建設。
開發(fā)新一代電力交易系統(tǒng)新功能
助力電網(wǎng)資源優(yōu)化配置
4月22日，寧夏一家發(fā)電企業(yè)通過新一代電力交易系統(tǒng)與國網(wǎng)浙江電力達成未來一個月的電量交易協(xié)議。
新一代電力交易系統(tǒng)由中國電科院自主研發(fā)，目前具備省間中長期交易、市場一體化結(jié)算等功能，支持市場成員從注冊、合同簽訂到計劃編制、交易出清以及市場結(jié)算等市場全業(yè)務環(huán)節(jié)，實現(xiàn)買賣雙方多渠道交易，進一步優(yōu)化電網(wǎng)資源配置。
以內(nèi)蒙古的一家發(fā)電企業(yè)為例，過去該企業(yè)只能通過固定渠道銷售未來中長期時間內(nèi)的發(fā)電量。但隨著新能源發(fā)電占比提升以及市場復雜度變高，這種單一的銷售渠道對于電網(wǎng)資源的配置來說，制約性比較強。
中國電科院基于人工智能模擬推演技術，開展預期模式下中長期的電力市場全景實驗模擬仿真，開發(fā)了新一代電力交易系統(tǒng)省間交易功能，探索優(yōu)化以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)下的市場交易規(guī)則，助力實現(xiàn)電網(wǎng)資源進一步優(yōu)化配置。
以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)還將催生出廣域市場成員同時不同步參與多級市場的電力市場結(jié)算體系。中國電科院還結(jié)合新一代電力交易系統(tǒng)功能，研發(fā)面向省間、省內(nèi)的批發(fā)市場、零售市場以及分布式市場交易、靈活資源市場交易的全市場交易品種、全市場主體的一體化結(jié)算。
當前，新一代電力交易系統(tǒng)的中長期與現(xiàn)貨市場一體化結(jié)算功能已在山東、山西、浙江、甘肅、福建等現(xiàn)貨試點省份應用，覆蓋發(fā)電、用電、售電等全部市場主體，支持電能、輔助服務及不平衡資金等全口徑結(jié)算，將進一步推動電力市場資源實現(xiàn)最優(yōu)配置。
“我們將把研究重點放在拓寬新一代電力交易系統(tǒng)涵蓋面上，考慮完善批發(fā)、零售在內(nèi)的全市場協(xié)同統(tǒng)一結(jié)算，支撐新能源電力系統(tǒng)下集中式、分布式新能源全體系的市場化交易結(jié)算?！毖芯繄F隊負責人馮樹海說。
