甘肅電力現(xiàn)貨市場雙邊交易機制設(shè)計
陳振寰1，楊春祥1，張柏林1，韓杰1，楊迎2，張?zhí)煊?，陳雨果2
（1.國網(wǎng)甘肅省電力公司；2.北京清能互聯(lián)科技有限公司）
本文發(fā)表在《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》第5期"電力市場促進可再生能源發(fā)展"專題，歡迎點擊品讀。
文章導(dǎo)讀
甘肅是典型的高比例新能源電網(wǎng)，作為國內(nèi)首批電力現(xiàn)貨市場建設(shè)試點之一，在起步階段建立了考慮新能源參與的發(fā)電側(cè)單邊現(xiàn)貨市場機制，截止目前已完成3次結(jié)算試運行。但由于單邊市場模式下現(xiàn)貨價格現(xiàn)階段無法傳導(dǎo)至用戶側(cè)，一定程度上制約了甘肅新能源消納的市場潛力。本文在分析甘肅省新能源市場化消納現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，重點提出發(fā)電側(cè)和用戶側(cè)雙邊參與的現(xiàn)貨交易機制，以激勵用戶形成對新能源消納友好的用電曲線，提高新能源消納能力，為完善高比例新能源地區(qū)現(xiàn)貨市場機制提供參考。
研究成果
1、基于甘肅現(xiàn)階段高比例新能源市場化消納矛盾，設(shè)計了發(fā)用電雙邊參與的現(xiàn)貨市場機制，分別從組織方式、中長期合約分解、出清模型、價格和結(jié)算機制方面進行詳細(xì)描述。
2、采用IEEE-39節(jié)點系統(tǒng)分別模擬出清高比例新能源電力系統(tǒng)單、雙邊現(xiàn)貨市場，結(jié)果表明，雙邊市場模式更有利于節(jié)約用戶的用電成本和提高新能源消納水平。
主要內(nèi)容
甘肅新能源裝機占比高達(dá)42.3%，是省內(nèi)電力系統(tǒng)第一大能源，但受本地消納空間有限、跨區(qū)輸送通道和調(diào)峰能力不足的約束，高比例新能源消納一直存在較大壓力。在現(xiàn)貨市場建設(shè)起步階段，甘肅省建立了考慮新能源參與的發(fā)電側(cè)單邊現(xiàn)貨市場機制，但由于現(xiàn)貨價格無法傳導(dǎo)至用戶側(cè)，限制了電力需求價格彈性的釋放，難以進一步擴大新能源消納空間。針對新能源市場化消納矛盾，提出了甘肅現(xiàn)貨市場機制改進建議，設(shè)計了用戶側(cè)作為價格接受者參與的甘肅現(xiàn)貨市場雙邊交易機制，重點闡述了市場組織方式、出清模型、價格機制和結(jié)算機制等，主要內(nèi)容如表1所示。
? 表1 甘肅雙邊電力現(xiàn)貨市場機制
組織方式
日前市場采取“發(fā)電側(cè)報量報價、用戶側(cè)報量不報價”的模式組織，以系統(tǒng)購電成本最低為目標(biāo)集中優(yōu)化出清；實時市場采用日前現(xiàn)貨市場封存的市場主體申報信息進行集中出清，新能源場站可依據(jù)超短期發(fā)電預(yù)測修改報價。
出清模型
日前市場采用安全約束機組組合模型（SCUC）出清次日的發(fā)電機組組合，日前市場和實時市場采用安全約束經(jīng)濟調(diào)度模型（SCED）出清發(fā)電機組的發(fā)電計劃以及節(jié)點電價。
價格機制
采取節(jié)點電價的定價方式，即市場主體均按照所在物理節(jié)點出清電價結(jié)算現(xiàn)貨市場電能量電費。
中長期合約分解
合約分解方式包括自定義分解曲線和標(biāo)準(zhǔn)分解曲線兩類，自定義分解曲線通過雙邊協(xié)商或掛牌交易確定，標(biāo)準(zhǔn)分解曲線則是由市場運營機構(gòu)按照一定的規(guī)則統(tǒng)一分解：1）根據(jù)統(tǒng)調(diào)歷史負(fù)荷確定峰、平、谷三段負(fù)荷比例，將日電量分解分時電量曲線，即峰平谷曲線；2）將日電量平均分解為分時電量曲線，即全天平均曲線；3）將日電量平均分解至每日峰段，平段、谷段為零，即高峰時段曲線。
結(jié)算機制
中長期交易結(jié)算曲線按照合同約定價格結(jié)算，日前市場出清曲線與中長期交易結(jié)算曲線之間的偏差按照日前節(jié)點電價結(jié)算，實際發(fā)電曲線或用電曲線與日前市場出清曲線之間的偏差按照實時市場節(jié)點電價結(jié)算。
采用IEEE-39節(jié)點的系統(tǒng)模型，模擬單邊現(xiàn)貨市場和雙邊現(xiàn)貨市場機制下高比例風(fēng)光新能源電力系統(tǒng)的現(xiàn)貨市場出清結(jié)果，并基于需求價格彈性系數(shù)計算用戶用電需求變化。
單、雙邊市場模式下，系統(tǒng)的各時段的用電情況如表2所示，雙邊市場模式下，系統(tǒng)負(fù)荷特性更有利于消納夜間大發(fā)的風(fēng)電資源和日間的光伏電量。
? 表2 不同時段的系統(tǒng)用電量
新能源在單、雙邊市場模式下中標(biāo)情況分別如圖1、圖2所示，雙邊市場模式下系統(tǒng)用戶根據(jù)現(xiàn)貨價格信號調(diào)整用電需求后，可減少棄風(fēng)電量3585.86MWh、棄光電量1561.05MWh。
? 圖1 單邊現(xiàn)貨市場新能源中標(biāo)情況
? 圖2 雙邊現(xiàn)貨市場新能源中標(biāo)情況
在用電成本方面，單邊現(xiàn)貨市場中，系統(tǒng)用戶按照目錄電價的購電成本為443.2元/MWh；電力用戶作為價格接受者參與現(xiàn)貨市場后，平均購電成本為339.76元/MWh。
綜合來看，雙邊現(xiàn)貨市場機制可節(jié)約電力用戶的用電成本，激勵用戶形成對新能源發(fā)電友好的用電曲線，有效促進高比例風(fēng)光新能源電力的消納。
本文引文信息
陳振寰，楊春祥，張柏林，等. 甘肅電力現(xiàn)貨市場雙邊交易機制設(shè)計[J]. 全球能源互聯(lián)網(wǎng)，2020，3(5)：441-450．
CHEN Zhenhuan, YANG Chunxiang, ZHANG Bailin, et al. Design of bilateral trading mechanism for Gansu electricity spot market[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2020, 3(5): 441-450(in Chinese).
研究團隊
國網(wǎng)甘肅省電力公司是國家電網(wǎng)有限公司的全資子公司，承擔(dān)著建設(shè)、運營、發(fā)展甘肅電網(wǎng)的任務(wù)，為甘肅地方經(jīng)濟社會發(fā)展提供安全持續(xù)可靠的電力保障。甘肅是全國首個建設(shè)試點地區(qū)之一，國網(wǎng)甘肅電力公司積極借鑒國內(nèi)外現(xiàn)貨市場建設(shè)先進經(jīng)驗，推進省內(nèi)現(xiàn)貨市場建設(shè)，2018年12月27日，作為國網(wǎng)公司首家啟動省內(nèi)現(xiàn)貨市場試運行，2019年開展了兩次連續(xù)一周的結(jié)算試運行，2020年全國首家啟動第三次結(jié)算試運行。通過完整月長周期結(jié)算試運行，全面檢驗了規(guī)則和技術(shù)支持系統(tǒng)的完整性和適應(yīng)性，培育了市場主體意識，為后期現(xiàn)貨市場正式運行積累了寶貴的經(jīng)驗。
北京清能互聯(lián)科技有限公司是一家專注于能源行業(yè)的高新技術(shù)企業(yè)，主要在電力市場建設(shè)、電網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化、發(fā)電數(shù)字化及智能運營、能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃及運行優(yōu)化、能源大數(shù)據(jù)分析預(yù)測等領(lǐng)域為客戶提供戰(zhàn)略咨詢、核心算法、軟件平臺、云平臺應(yīng)用、信息挖掘與分析等產(chǎn)品及服務(wù)，各類產(chǎn)品在20多家網(wǎng)省電力公司、幾十家地市供電公司獲得了成功應(yīng)用，參與研發(fā)的產(chǎn)品多次獲得省部級獎項。公司專家團隊由清華大學(xué)電機系教授1人，副教授2人，研發(fā)團隊由博士后2人，博士3人，碩士80余人構(gòu)成。
作者簡介
陳振寰：高級工程師、主要研究方向為電網(wǎng)調(diào)度及運行管理
