構建以新能源為主體的新型電力系統，要加大新型電力系統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權的新型電力系統關鍵技術體系。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，支撐新型電力系統電力市場體系建設。
攻關電力系統優(yōu)化引擎及分析技術 推進國產化技術替代
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化電力系統優(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。在構建以新能源為主體的新型電力系統的背景下，風電和光伏發(fā)電等新能源發(fā)電、可調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運行和電力市場運行的影響更為復雜。這為電力系統優(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。
依托國家電網有限公司科技項目，中國電科院正開展國產化自主可控的大規(guī)模高性能電力系統優(yōu)化引擎技術研究，推進安全約束機組組合和經濟調度的求解算法國產化技術替代，保障電力市場和電網的安全穩(wěn)定運行。
在滿足電力系統安全性約束的條件下，安全約束經濟調度以系統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國內自主開發(fā)，算法方面目前已開發(fā)了國產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，針對電力系統安全約束機組組合和經濟調度研究現狀，科研團隊將在經濟調度算法接口適配性、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。
構建電力現貨市場技術體系
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)通過國家電力調度控制中心運行的跨區(qū)域省間富余可再生能源電力現貨交易平臺，與國網河南、浙江、江蘇電力達成現貨交易。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貨交易平臺，甘肅富余新能源電力得以在更大范圍內消納。
跨區(qū)域省間富余可再生能源電力現貨交易平臺可以支持電力現貨市場買賣雙方在線購電交易。“該平臺具備交易申報、信息公告、出清計算、結果發(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?！痹撈脚_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的主體。中國電科院在承擔電力現貨市場建設的過程中，結合市場運營規(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貨交易平臺，通過電能量、調峰、調頻協調安全約束優(yōu)化機制，實現了四川、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貨市場的建設，助力優(yōu)化配置這些省級電網的電力資源。
針對四川電網水電占比高、特高壓交直流混聯、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，解決了電力現貨市場中流域梯級水電與火電的聯合出清技術問題，保障了四川電網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安全穩(wěn)定運行。
針對浙江大受端電網、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)了國內首個支持發(fā)用電雙側報價出清、電能與備用聯合出清、計及多類型聯合循環(huán)機組聯合優(yōu)化的日前市場出清功能，支撐了省內調節(jié)資源稀缺情景下發(fā)用平衡的市場化安排。
福建電網目前接入了水電、風電、核電等多種電源。中國電科院采用日前市場和實時調峰多時序滾動出清，研發(fā)了現貨市場技術支持系統，滿足市場交易規(guī)則和電網運行安全要求，解決了清潔能源消納和調峰難題。
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現貨市場規(guī)則驗證和系統運行仿真，推進新型電力系統省間和省內電力現貨市場交易平臺建設。
開發(fā)新一代電力交易系統新功能
助力電網資源優(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與國網浙江電力達成未來一個月的電量交易協議。
新一代電力交易系統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算等市場全業(yè)務環(huán)節(jié)，實現買賣雙方多渠道交易，進一步優(yōu)化電網資源配置。
以內蒙古的一家發(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下的市場交易規(guī)則，助力實現電網資源進一步優(yōu)化配置。
以新能源為主體的新型電力系統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算體系。中國電科院還結合新一代電力交易系統功能，研發(fā)面向省間、省內的批發(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算。
當前，新一代電力交易系統的中長期與現貨市場一體化結算功能已在山東、山西、浙江、甘肅、福建等現貨試點省份應用，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算，將進一步推動電力市場資源實現最優(yōu)配置。
“我們將把研究重點放在拓寬新一代電力交易系統涵蓋面上，考慮完善批發(fā)、零售在內的全市場協同統一結算，支撐新能源電力系統下集中式、分布式新能源全體系的市場化交易結算?！毖芯繄F隊負責人馮樹海說。
