睿博能源智庫
在這一章，我們具體給出為促進(jìn)西北地區(qū)電力行業(yè)轉(zhuǎn)型的實際建議。我們在借鑒國際經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)西北地區(qū)的現(xiàn)實和情況，包括在上一章中討論的背景，量身訂制地提出了具體的下一步步驟。我們的討論主要集中在三個政策方面：
1. 系統(tǒng)運行：這一章關(guān)注提高區(qū)域電力系統(tǒng)逐小時運行效率的挑戰(zhàn)。討論主要集中在解鎖通過區(qū)域運行方式對發(fā)電機組進(jìn)行安排和調(diào)度所帶來的相關(guān)利益。這種區(qū)域運行方式會促進(jìn)更高的可靠性、更低的排放和幫助可再生能源并網(wǎng)。
2. 煤電退役政策：國資委在淘汰煤電政策制定方面有著主要的話語權(quán)。將國資委的倡議和中央、區(qū)域政府機構(gòu)在電力行業(yè)改革方面的行動相協(xié)調(diào)，是區(qū)域政策制定的一個重要方面。國資委的角色與運行和規(guī)劃改革的議題相關(guān)，但是由于其重要性，我們會在單獨一章對相關(guān)的建議進(jìn)行討論。
3. 規(guī)劃改革：改善規(guī)劃流程對于平穩(wěn)過渡和優(yōu)化電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。沒有透明、一致和科學(xué)的規(guī)劃方法，很難在滿足新的國家排放目標(biāo)所需的雄心勃勃的電力行業(yè)轉(zhuǎn)型道路上前行。
區(qū)域協(xié)調(diào)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，或者，簡單地稱為區(qū)域經(jīng)濟(jì)調(diào)度，是指以減少短期運行成本（理想地，包括排放的社會成本）的方式進(jìn)行區(qū)域電力系統(tǒng)運行。只要有充足的輸電容量，區(qū)域經(jīng)濟(jì)調(diào)度會幫助電能量從邊際發(fā)電成本較低的省出口到邊際發(fā)電成本較高的省。
隨著西北地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)越來越多地轉(zhuǎn)向太陽能和風(fēng)能發(fā)電，繼續(xù)向區(qū)域經(jīng)濟(jì)調(diào)度轉(zhuǎn)變對于經(jīng)濟(jì)高效地并網(wǎng)可再生能源至關(guān)重要。區(qū)域經(jīng)濟(jì)調(diào)度會使得風(fēng)能和太陽能發(fā)電在更大的地理范圍進(jìn)行平衡，從而減少整體的波動和與這些資源相關(guān)的不確定性，并利用負(fù)荷和其他發(fā)電資源多樣性的優(yōu)勢。這也會幫助減少西北地區(qū)的棄電。
提高調(diào)度效率一直是西北地區(qū)和全國各地政策制定者的長期目標(biāo)。這一目標(biāo)的實現(xiàn)已取得實質(zhì)性進(jìn)展，包括通過實施區(qū)域調(diào)峰輔助服務(wù)市場。但是，仍然存在許多實施更高效區(qū)域調(diào)度的障礙，包括尚未解決的發(fā)電機組補償和用不靈活的“物理”方法處理中長期合同的問題。在本節(jié)中，我們會提供解決這些問題的步驟。
建議1
通過給予區(qū)域電網(wǎng)公司權(quán)力來調(diào)整省級水電和煤電機組安排，維持和改善可再生能源優(yōu)先調(diào)度
水電、太陽能和風(fēng)能的運行成本非常低。從社會角度來看，最大限度地利用這些類型的發(fā)電（例如，將棄電維持在合理的或者“經(jīng)濟(jì)”的范圍）將最大程度地降低發(fā)電成本、減少排放，并最大程度地提高整個電力行業(yè)的投資回報率。但是，鑒于西北地區(qū)現(xiàn)有的發(fā)電補償機制，無形中鼓勵了那些擁有大量燃煤發(fā)電的公司盡可能多地運行燃煤發(fā)電機組，即使這樣做會導(dǎo)致同一公司遭受棄水棄風(fēng)和棄光。國資委關(guān)于增加中央煤電企業(yè)發(fā)電機組運行小時數(shù)的計劃，可能會加劇這種動機（見建議6）。
中國2005年頒布的《可再生能源法》規(guī)定了可再生能源的優(yōu)先調(diào)度，為可再生能源發(fā)電創(chuàng)造了調(diào)度空間。“優(yōu)先調(diào)度”與“經(jīng)濟(jì)調(diào)度”的最終目標(biāo)大體一致，這是中央政府于2015年啟動的電力部門改革的重要基礎(chǔ)原則（在經(jīng)濟(jì)調(diào)度下，鑒于其運行成本接近于零，可再生能源通常首先被調(diào)度）。
西北地區(qū)的政府和電網(wǎng)公司已采取各種步驟來支持優(yōu)先調(diào)度可再生能源發(fā)電，包括在風(fēng)能和太陽能預(yù)測、機組組合和調(diào)度、非化石能源資源參與中長期市場以及可再生能源替代燃煤發(fā)電的變化。此外，甘肅省已承諾允許非化石能源發(fā)電參與現(xiàn)貨市場，這會幫助所有資源的實時經(jīng)濟(jì)調(diào)度。但是，西北區(qū)域持續(xù)的高比例可再生能源棄電暗示著整個地區(qū)似乎仍未充分實施優(yōu)先調(diào)度。
優(yōu)先調(diào)度面臨的一個挑戰(zhàn)是西北區(qū)域以省為中心的調(diào)度本質(zhì)，也就是說省調(diào)度中心在更大的地理范圍內(nèi)平衡可再生能源的能力有限。每個省調(diào)度中心只負(fù)責(zé)省內(nèi)的調(diào)度，而對于以區(qū)域為基礎(chǔ)的優(yōu)化調(diào)度沒有給予足夠的關(guān)注。在更大區(qū)域范圍內(nèi)的平衡可以釋放巨大的利益并緩解風(fēng)能和太陽能并網(wǎng)的挑戰(zhàn)，這是因為風(fēng)能和太陽能發(fā)電的波動性在更大的區(qū)域內(nèi)會得到平滑。
在最近鼓勵更高效的跨省調(diào)度的基礎(chǔ)上，可以授權(quán)西北電網(wǎng)調(diào)度中心，在合理化目前各省獨立的運營決策方面發(fā)揮更積極的作用。即，為了幫助區(qū)域優(yōu)化風(fēng)能、太陽能和水電，西北區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度中心（如果需要的話，在國家能源局的政策支持下）享有調(diào)整省級水電和煤電機組安排的權(quán)力。大部分化石燃料機組組合和調(diào)度決定，以及制定日前的水電和煤電機組安排，依然屬于省調(diào)度中心管理權(quán)限。
在這種區(qū)域優(yōu)化下，西北電網(wǎng)公司會直接或者通過匯總各省預(yù)測，負(fù)責(zé)周前、日前和實時的區(qū)域風(fēng)電和光電預(yù)測。從運行日前的數(shù)日開始，西北電網(wǎng)公司需要采集：
每小時風(fēng)電和光伏發(fā)電預(yù)測（或者，如果能做到每15分鐘就更好了）；
每日以及每小時水電發(fā)電預(yù)測和約束；
負(fù)荷預(yù)測；
省級水電和化石燃料發(fā)電機組的實際安排；
省級調(diào)度中心更期望的水電和化石燃料發(fā)電機組安排和發(fā)電約束。
西北電網(wǎng)公司會在發(fā)電和輸電限制的情況下，利用最大化預(yù)測的區(qū)域風(fēng)電和太陽能發(fā)電以及最小化煤電機組夜間調(diào)峰的算法來調(diào)整省級日前每小時水電和火電的總體出力，然后西北電網(wǎng)公司將對運行日以及日內(nèi)每個時間區(qū)間的機組安排進(jìn)行調(diào)整直到實時調(diào)度，可以按比例對各省火電機組安排進(jìn)行向上向下調(diào)整。在不超過總體出力的限制下，省級電網(wǎng)公司仍然負(fù)責(zé)其管轄范圍內(nèi)火電機組的調(diào)度。
主要的效果是調(diào)整煤電機組的日前安排，允許一些機組在運行日前停止發(fā)電。例如，為應(yīng)對高風(fēng)電發(fā)電預(yù)測，在日前關(guān)閉燃煤機組可以減少一些燃煤機組低負(fù)荷運行的需要，為整個區(qū)域減少燃料成本。由于西北地區(qū)相對較少的水電資源，區(qū)域優(yōu)化對水電調(diào)度的影響可能會較小。隨著太陽能發(fā)電比例的增加，很可能將水電轉(zhuǎn)移到夜間發(fā)電，最大限度地減少所需的燃煤發(fā)電夜間調(diào)峰。
圖3簡單地展示了區(qū)域協(xié)調(diào)安排煤電機組如何為可再生能源發(fā)電創(chuàng)造更多的空間。如圖中所示，兩個地理區(qū)域（1和2），每個擁有兩個1000兆瓦的煤電機組。地域1有1000兆瓦的風(fēng)能發(fā)電。地域2有1500兆瓦的光伏發(fā)電。在前兩組情形中（“單獨開機組合”），每個地域分別安排他們的煤電機組，要求它們在日內(nèi)的一段時間在最低負(fù)荷情況下運行，導(dǎo)致3400兆瓦時棄光和棄風(fēng)。在第三種情形中（“區(qū)域開機組合”），煤電機組4停止發(fā)電，沒有產(chǎn)生棄電?？偟膩碚f，整個區(qū)域節(jié)省了3400兆瓦時（6%）的燃料成本。
圖3.區(qū)域協(xié)調(diào)安排燃煤發(fā)電的效益示例
這個方法可能會導(dǎo)致發(fā)電機組之間的收入轉(zhuǎn)移，可以通過后期對合同的調(diào)整來處理——也就是說，與先前合同約定的補償有偏差（建議4）。區(qū)域優(yōu)化可以是國資委重組計劃號召的向更高效利用發(fā)電資源邁進(jìn)的新的一步。
建議2
考慮實行分時上網(wǎng)電價
對發(fā)電商和其他資源提供補償?shù)姆绞綍绊懫湫袨?。理想的情況是，發(fā)電商和電網(wǎng)的其他資源在最需要服務(wù)的小時內(nèi)提供服務(wù)而獲得補償。也就是說，獎勵與區(qū)域優(yōu)先調(diào)度和經(jīng)濟(jì)調(diào)度相符合的運行。然而，在西北大部分地區(qū)，發(fā)電補償機制使發(fā)電商無法在優(yōu)先調(diào)度或完全經(jīng)濟(jì)調(diào)度下維持可行的商業(yè)模式。這是因為發(fā)電商補償還很大程度上依賴中長期市場合同和行政設(shè)置的上網(wǎng)電價（度電）。在這個框架制度下，雖然調(diào)峰輔助服務(wù)市場和其他機制取得了一些進(jìn)展，發(fā)電補償并沒有反映變動的電網(wǎng)條件和系統(tǒng)需求。設(shè)計良好和具有競爭性的統(tǒng)一的區(qū)域現(xiàn)貨市場，可以被視作改革的理想目標(biāo)。在這種現(xiàn)貨市場，區(qū)域節(jié)點電價會浮動，為區(qū)域優(yōu)化發(fā)送有效的價格信號（見建議 5）。然而，實施一個設(shè)計良好的區(qū)域現(xiàn)貨市場并非易事，且很可能需要時間。
通過行政手段實施的分時上網(wǎng)電價可以是一個漸進(jìn)的步驟，有助于合理化發(fā)電補償，并簡化如建議1中討論的區(qū)域優(yōu)先調(diào)度的實施工作。這樣的上網(wǎng)電價可以在最終形成一體化區(qū)域現(xiàn)貨市場之前以區(qū)域為基礎(chǔ)實施。
正如分時零售電價，分時發(fā)電上網(wǎng)電價根據(jù)時間不同而產(chǎn)生不同的上網(wǎng)電價，需要在計算系統(tǒng)成本（例如，夜間成本更低，白天成本更高）的基礎(chǔ)上明確定義出不同時間段。這些可以根據(jù)季節(jié)進(jìn)一步區(qū)分。
這種根據(jù)使用時間而不同的上網(wǎng)電價（假定該電價是基于對系統(tǒng)成本的詳細(xì)評估）將更好地鼓勵各種資源，包括煤電機組、水電機組和儲能資源發(fā)揮更有效的區(qū)域作用。這樣，分時上網(wǎng)電價將與區(qū)域調(diào)峰輔助服務(wù)市場形成互補。這也將有助于降低燃煤機組最大化年度運行時間的動機。相反，這些燃煤機組將通過在最需要它們的時間運行來賺取額外的收入。中長期合同應(yīng)該參考這個分時上網(wǎng)電價來協(xié)商（例如，分時上網(wǎng)電價應(yīng)該被合并入目錄電價中）。
如此預(yù)先設(shè)置好時段的分時上網(wǎng)電價會是現(xiàn)有方法的一個改進(jìn)，但是與設(shè)計良好、能夠根據(jù)電網(wǎng)條件的變化而變化以及有準(zhǔn)確稀缺電價的現(xiàn)貨市場相比會相對低效。同樣的，我們在建議5中強調(diào)了一體化的現(xiàn)貨市場應(yīng)該仍然是西北地區(qū)的一個終極目標(biāo)。
建議3
在單個發(fā)電集團(tuán)公司的發(fā)電機組組合中，提高在中長期合同下交付發(fā)電量的靈活性
幾十年來，西北和中國其他地區(qū)的調(diào)度中心都根據(jù)年度運行小時（“年度發(fā)用電計劃”） 對燃煤電廠進(jìn)行排序（機組組合），所有燃煤機組獲得的運行小時數(shù)都差不多。這意味著高效低效的發(fā)電廠將以相似的小時數(shù)運行，從而導(dǎo)致燃料成本高于必要水平。直購電和后來的中長期市場的建立和推廣，通過讓那些高效且低成本的燃煤機組比低效和高成本的機組更多地簽合同、被安排調(diào)度，可以幫助提高系統(tǒng)效率。
當(dāng)前，調(diào)度中心調(diào)度各個燃煤機組，以便每個機組都能實現(xiàn)月度和年度簽訂的合同發(fā)電量。這種做法會導(dǎo)致偏離經(jīng)濟(jì)調(diào)度，產(chǎn)生更多的成本和排放。它也可能會導(dǎo)致對可再生能源不經(jīng)濟(jì)的棄電（例如，如果某月風(fēng)力發(fā)電強度超出預(yù)期或者某年有超出預(yù)期的水電）。此外，中長期市場自身的低效，例如，如果運行成本較高的機組能夠在合同競爭中擊敗低運行成本機組，則會加劇這些問題并導(dǎo)致高于必要的成本。
理想情況下，調(diào)度中心應(yīng)避免參考中長期合同做出運行決策。在國際上，許多國家的電力部門都使用金融合同，這包括差價合約（CfDs），在這種合約中，合同方同意彌補未來一段時間內(nèi)合約中現(xiàn)貨市場價格與該期間實際出現(xiàn)的現(xiàn)貨市場價格之間的差額。金融合同的一個重要方面是，合同不直接影響短期運行（調(diào)度）決策。也就是說，系統(tǒng)操作員根據(jù)經(jīng)濟(jì)調(diào)度原則進(jìn)行調(diào)度，且他們通常甚至不知道大多數(shù)長期合同的存在。但是，鑒于西北大部分地區(qū)尚不存在現(xiàn)貨市場，因此我們在此提供了一些更直接的步驟，可以減輕與中長期合同相關(guān)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度壁壘。
可以采取的一個步驟是允許燃煤發(fā)電集團(tuán)在其發(fā)電機組組合內(nèi)，以經(jīng)濟(jì)的方式安排燃煤機組，這樣可以為燃煤機組調(diào)度提供更多的靈活性和提高效率。在此建議下，如果某個特定的燃煤發(fā)電機組簽訂了中長期合同，在能夠提高系統(tǒng)調(diào)度效率的情況下，可以運行同一集團(tuán)中的另一燃煤機組以履行合同義務(wù)。
舉個簡單的例子，假設(shè)一家發(fā)電集團(tuán)，其機組組合包括高效的600MW燃煤機組（A機組）和低效的300MW燃煤機組（B機組）。在7月份，每個機組的最大發(fā)電量分別為446GWh和223GWh。該集團(tuán)已簽訂中長期合同，分別為A機組300GWh和B機組100GWh。將A發(fā)電機組安排發(fā)電400吉瓦時（見圖4）將有助于集團(tuán)降低運行成本并增加利潤，同時履行合同義務(wù)，還可以使調(diào)度更接近經(jīng)濟(jì)調(diào)度，節(jié)省系統(tǒng)成本并減少排放。
圖4. 靈活安排合同示例
鑒于中國西北地區(qū)許多電廠都是共享所有權(quán)結(jié)構(gòu)，這種以機組組合為基礎(chǔ)的方式調(diào)度煤電機組，需要各電廠股東達(dá)成收益共享協(xié)議。例如，在上面的例子中，如果B機組的60%由A機組的大股東持股，40%被另一個集團(tuán)持有，大股東將建立機制確保B機組的少數(shù)股東不會因運行A機組而不是B機組的決定而受到損害。
鼓勵各發(fā)電集團(tuán)以更整體的方式（減少以單個發(fā)電機組為決策的過程）考慮并在其機組組合內(nèi)更靈活地安排燃煤發(fā)電，可以使各發(fā)電集團(tuán)適應(yīng)在現(xiàn)貨市場環(huán)境下簽訂合同、安排發(fā)電、管理發(fā)電和儲能資源的組合。
建議4
在事后的基礎(chǔ)上重新分配中長期合同款項以支持高效調(diào)度
深化可再生能源優(yōu)先調(diào)度，例如通過這些資源的區(qū)域優(yōu)化（見建議1）很可能會導(dǎo)致（月度或者年度）發(fā)電量和收入從有中長期合同的火力發(fā)電商轉(zhuǎn)移到可再生能源發(fā)電商。例如，在無法預(yù)期的高水電年或者太陽能發(fā)電大規(guī)模擴張的年份，經(jīng)濟(jì)調(diào)度這些資源會減少火力發(fā)電，即使火力發(fā)電商簽訂的中長期合同發(fā)電量超過在經(jīng)濟(jì)調(diào)度下需要來自火電的發(fā)電量。這類“轉(zhuǎn)移”一直是阻礙中國調(diào)度改革的一個因素。
在良好設(shè)計的現(xiàn)貨市場，由于邊際成本低，高于預(yù)期的水電或新建可再生能源發(fā)電會在調(diào)度排序中替代現(xiàn)有的火力發(fā)電?，F(xiàn)有的火力發(fā)電商不會由于調(diào)度變化導(dǎo)致的發(fā)電減少或更低的現(xiàn)貨市場價格得到補償。然而，在近期，電力現(xiàn)貨市場在西北地區(qū)還沒有運行之前，調(diào)度改革可能需要額外的機制來解決發(fā)電商之間收入轉(zhuǎn)移的問題。
一個解決發(fā)電商之間收入轉(zhuǎn)移的方法是通過“收入分享機制”，在事后的基礎(chǔ)上重新分配發(fā)電商補償。這種機制會允許火電發(fā)電商當(dāng)其發(fā)電量小于中長期合同簽訂的發(fā)電量時，賺取一部分可再生能源發(fā)電商增加的收入。這種機制可以通過行政手段確定（例如，50/50比例）或通過額外的月度拍賣來實施。拍賣可以體現(xiàn)出燃煤發(fā)電商通過不發(fā)電來節(jié)省燃料成本，從而在拍賣中，燃煤發(fā)電商可以對合同款項中減少的金額競標(biāo)，與中長期合同“價差”形式類似。這個機制與發(fā)電權(quán)交易有相似之處，不同的是此機制中調(diào)度決定交易而不是交易決定調(diào)度。
例如，假設(shè)中長期合同下的燃煤總發(fā)電量比月度合同電量少100GWh，以消納額外的100GWh的水電、太陽能和風(fēng)力發(fā)電。根據(jù)中長期合同，電力交易所會從中長期市場用戶方收取費用，電力交易所會與西北電網(wǎng)一起，利用收入分享機制來解決任何合同簽署的發(fā)電量和實際電表測量的發(fā)電量之間的差別。如果水電、太陽能和風(fēng)能發(fā)電由于額外的調(diào)度可能會賺取3000萬元，按50/50的分享機制會分配1500萬元到火力發(fā)電商和1500萬元給水電、太陽能和風(fēng)能發(fā)電商。
建議5
以形成區(qū)域現(xiàn)貨市場為目標(biāo)，繼續(xù)發(fā)展現(xiàn)貨市場
在甘肅試點的基礎(chǔ)上發(fā)展區(qū)域電力現(xiàn)貨市場，有助于解決西北地區(qū)面臨的幾個挑戰(zhàn)：可再生能源發(fā)電選址和并網(wǎng)、儲能評估和調(diào)度、熱電聯(lián)產(chǎn)的高效運行、輸出限制、產(chǎn)能過剩和煤電退役。西北地區(qū)的區(qū)域協(xié)同運行歷史悠久，為區(qū)域電力市場的建立奠定了基礎(chǔ)。
區(qū)域現(xiàn)貨市場的發(fā)展需要時間，從現(xiàn)在開始著手考慮區(qū)域市場的關(guān)鍵因素、作用和責(zé)任是有益的。最近，睿博能源智庫為南方電網(wǎng)地區(qū)（該地區(qū)被選為建立中國第一個區(qū)域現(xiàn)貨市場）準(zhǔn)備了一些建議，我們在這些建議中借鑒了美國區(qū)域輸電組織（RTO）的一些經(jīng)驗。正如在該報告中詳細(xì)解釋的那樣，我們建議西北電網(wǎng)考慮建立具有美國RTO特征的區(qū)域現(xiàn)貨市場，該市場將包括以下特征:
一個單一的區(qū)域系統(tǒng)運行商（調(diào)度中心）和市場運行商（這兩家機構(gòu)都可以是西北電網(wǎng)有限公司的一部分，也可以單獨成立），監(jiān)管統(tǒng)一區(qū)域“現(xiàn)貨市場”（日前和實時電能量和輔助服務(wù)市場）。
基于區(qū)域經(jīng)濟(jì)調(diào)度原則（理想情況下將排放成本內(nèi)部化）和所有資源（包括需求響應(yīng)和其他分布式資源）的公平競爭原則，制定詳細(xì)的RTO規(guī)則。
強大的市場力監(jiān)控和緩解機制，包括用于采集發(fā)電機組運行成本信息的機制。國資委重組計劃實施后，由于發(fā)電所有權(quán)高度集中，這對西北地區(qū)尤為重要。
用“金融”的方式處理合同。調(diào)度中心將不再監(jiān)控或嘗試根據(jù)中長期合同進(jìn)行調(diào)度。
統(tǒng)一的區(qū)域性規(guī)則來分?jǐn)倕^(qū)域輸電成本。
統(tǒng)一的區(qū)域輸電規(guī)劃過程。
甘肅省作為該地區(qū)先行的現(xiàn)貨市場試點，建議在市場設(shè)計中考慮到以上幾點。鑒于甘肅的發(fā)電所有權(quán)集中和輸電限制，從一開始，緩解市場力和運行成本信息收集將至關(guān)重要。我們還建議在相鄰區(qū)域電力市場之間進(jìn)行強有力的協(xié)調(diào)，包括在市場設(shè)計和流程以及在市場運行方面的協(xié)調(diào)。
（本文內(nèi)容不代表eo立場）
參考資料（上下滑動查看）
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