西北地區(qū)具有典型的“三高”電力市場特征。
清潔能源高占比方面，2019年底，西北電網(wǎng)清潔能源裝機占總裝機的47.63%，其中，新能源裝機占總裝機的35.67%。2019年，西北全網(wǎng)新能源最大出力4535.8萬千瓦，占總發(fā)電出力9309萬千瓦的48.72%，占當(dāng)日全網(wǎng)最大用電負(fù)荷的52.61%。2019年，新能源日最大發(fā)電量7.31億千瓦時，占當(dāng)日用電量的37.88%。高載能用戶高占比方面，西北地區(qū)全社會用電的78.63%為工業(yè)用電，51.22%為四大高耗能。高耗能具有低電價承受能力和用電負(fù)荷平穩(wěn)的特點，也具有較好的需求響應(yīng)能力和源網(wǎng)荷互動條件。市場高集中度方面，以省域為一個市場范圍，發(fā)電側(cè)、用電側(cè)均存在比較嚴(yán)重的市場集中度。發(fā)電側(cè)方面，西北地區(qū)煤電資源整合已經(jīng)取得實質(zhì)性進展，發(fā)電集團市場集中度顯著提升。用電側(cè)方面，售電量排名前20位的用戶占全省售電量的比重也很大，甘肅前20位用電大戶的占比為34.86%，青海為62.45%，寧夏則為35.69%。
西北地區(qū)電力系統(tǒng)“兩個失衡”問題日益突出。
首先是西北電力系統(tǒng)發(fā)用比(供需比)嚴(yán)重失衡，發(fā)電裝機容量，或者等效裝機容量遠(yuǎn)大于用電負(fù)荷。在以省域做為平衡單元或者市場范圍的情境下，發(fā)用比失衡的情況更為突出。在系統(tǒng)運行環(huán)中，新能源隨機性波動性所引致的高流動性、充裕性與稀缺性并存的市場特性也更加明顯。其次是系統(tǒng)調(diào)節(jié)容量供需嚴(yán)重失衡，由于新能源高比例，對于電力系統(tǒng)的靈活性，以及靈活調(diào)節(jié)容量的需求大大增加。目前，西北地區(qū)系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求遠(yuǎn)大于調(diào)峰能力，在冬季供熱期，由于供熱機組調(diào)節(jié)能力大幅下降，系統(tǒng)調(diào)節(jié)容量供需失衡更加突出。
在省間市場、省內(nèi)市場的市場結(jié)構(gòu)下，西北區(qū)域省間交易以省與省間互濟為主，主要功能一是支撐跨區(qū)直流穩(wěn)定可靠輸送，確保直流交易計劃剛性執(zhí)行，二是實現(xiàn)省與省之間市場空間充分共享和非能量類資源有序流動，為高比例新能源提供充足的調(diào)節(jié)空間。在目前省間市場未向電力用戶充分開放的市場環(huán)境下，區(qū)域內(nèi)省間交易以“網(wǎng)對網(wǎng)”和市場化交易為主，以新能源與火電之間合同轉(zhuǎn)讓為主要特征，呈現(xiàn)出短期化、多日化和連續(xù)開市的市場建設(shè)要求。當(dāng)前，西北區(qū)域內(nèi)省間市場具有以下特點。
區(qū)域內(nèi)省間市場規(guī)模總體偏小。從區(qū)域內(nèi)省間交易規(guī)模來看，2019年，由于缺乏區(qū)域內(nèi)跨省的優(yōu)先發(fā)電計劃，西北電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)省間送電交易規(guī)模272億千瓦時，高于華中區(qū)域(212億千瓦時)、西南區(qū)域(211億千瓦時)，低于華北(1840億千瓦時)、華東(1493億千瓦時)和東北區(qū)域(791億千瓦時)。另外，由于目前省間交易電量清算周期較長(月度)，考慮到市場成熟度和市場主體接受程度，清算周期內(nèi)還存在一定規(guī)模的互抵電量。這部分市場空間是省與省之間調(diào)節(jié)資源共享所產(chǎn)生的。隨著省間清算周期的縮短，省間交易將大幅增長，并將影響五省(區(qū))發(fā)用電計劃平衡體系。
分省功率平衡和電力平衡能力總體較弱。從傳統(tǒng)的電量平衡的角度來看，五省(區(qū))可發(fā)電量均能保證自我平衡和承擔(dān)相應(yīng)的外送任務(wù)。但是，隨著電源結(jié)構(gòu)、調(diào)峰結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)特征和運行特性的變化，五省(區(qū))新能源西北地區(qū)電力系統(tǒng)“兩個失衡”問題日益高占比、直流大送端的系統(tǒng)特征、省域功率平衡和電力平衡能力持續(xù)走弱的市場特征日益趨同。在短期、超短期電力平衡和功率平衡環(huán)節(jié)，五省(區(qū))之間相互依賴性增加。為了提升新能利用率和支撐直流計劃的物理執(zhí)行，客觀上要求發(fā)揮交流大電網(wǎng)互聯(lián)互通的優(yōu)勢，實現(xiàn)全網(wǎng)電力資源(能量、備用、火電開停機)統(tǒng)一優(yōu)化，市場空間充分共享，調(diào)節(jié)資源高效利用。
西北地區(qū)省間市場建設(shè)的實踐和成效
新一輪電力市場化改革深入推進以來，在經(jīng)濟社會發(fā)展水平較為滯后的西北地區(qū)，通過加快完善電力市場機制，已初步形成在空間范圍上覆蓋省間、省內(nèi)，在時間周期上覆蓋多年、年度、月度、月內(nèi)的中長期交易及日前、日內(nèi)現(xiàn)貨交易，在交易標(biāo)的上覆蓋電能量、輔助服務(wù)、合同、可再生能源消納權(quán)重等交易品種的全市場體系結(jié)構(gòu)。
一是交易品種全面覆蓋。實現(xiàn)省間中長期外送交易(省級電網(wǎng)公司為購電主體)、省間電力直接交易(以電力用戶為購電主體，含售電公司代理)、發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易(含政府授權(quán)合同的發(fā)電權(quán)交易，市場化發(fā)電合約，自備電廠發(fā)電計劃)，以及富余可再生能源跨區(qū)現(xiàn)貨、區(qū)域內(nèi)跨省調(diào)峰輔助服務(wù)市場、電量庫(主控區(qū)置換等)等全面覆蓋。
二是市場成員全覆蓋?；痣?、風(fēng)電、光伏、水電等售電主體，以及電力用戶(含售電公司代理)、省級電網(wǎng)公司、抽蓄電站等購電主體全面參與，實現(xiàn)市場成員全覆蓋。各省內(nèi)電力市場開放度和活躍度顯著提升。符合準(zhǔn)入條件的電力用戶、發(fā)電企業(yè)等市場主體逐步被賦予了購(售)電選擇權(quán)，市場主體的活力逐步釋放。
三是交易周期全覆蓋。從多年交易、年度交易、月度交易(含年度以內(nèi)多月交易)、月內(nèi)短期交易(含月內(nèi)多日，D-4)，交易周期逐步縮短。在新版《電力中長期交易基本規(guī)則》中，按照交易標(biāo)的物執(zhí)行周期(交割周期)不同，月內(nèi)(多日)電量交易，即以月內(nèi)剩余天數(shù)的電量，或者特定天數(shù)的電量作為交易標(biāo)的物開展的電能量交易。西北區(qū)域內(nèi)省間市場連續(xù)開市、滾動安排，有利于實現(xiàn)常規(guī)電源與新能源發(fā)電計劃在更大范圍、更短周期的市場化調(diào)整。
目前，西北地區(qū)省間、省內(nèi)中長期市場已較為完善并常態(tài)化運行，市場建設(shè)的穩(wěn)步推進，有力地促進了外送交易規(guī)模擴大、新能源利用率提升、市場和改革紅利的有效釋放。
一是電力交易規(guī)模逐年擴大。西北電網(wǎng)跨區(qū)跨省交易規(guī)模由2015年的850億千瓦時，增加到2019年的2169億千瓦時。其中，跨區(qū)交易規(guī)模由2015年的739億千瓦時，增加到2019年的1897億千瓦時;跨省交易由2015年的111億千瓦時，增加到2019年的272億千瓦時。分省(區(qū))來看，甘肅省間外送由2015年的135億千瓦時，增加到2019年的420億千瓦時;寧夏省間外送由2015年的282億千瓦時，增加到2019年的666億千瓦時;新疆省間外送由2015年的287億千瓦時，增加到2019年的713億千瓦時。
二是清潔能源利用水平持續(xù)提升。針對“三棄”問題，積極開展清潔能源省間交易、替代交易、發(fā)電權(quán)交易等市場化交易，推進建設(shè)省內(nèi)與省間輔助服務(wù)調(diào)峰市場，滿足市場主體多樣化的交易需求，通過拓展清潔能源消納市場促進了“減棄增發(fā)”，連續(xù)兩年實現(xiàn)了風(fēng)電、太陽能消納量和利用率雙增長的目標(biāo)。西北地區(qū)新能源利用率由2016年的71%，提升到2019年的92.3%，新能源棄電量由2016年的333億千瓦時，下降到2019年的127億千瓦時，新能源發(fā)電量由2016年的809億千瓦時，增加到2019年的1532億千瓦時。同時，西北地區(qū)連續(xù)三年成功應(yīng)對黃河流域來水偏豐局面，通過全周期、全范圍、全品種等市場化交易措施解決青海富余水電消納問題，青海清潔能源外送由2015年的13.46億千瓦時，增加到2019年的204億千瓦時。
三是交易品種和市場機制有效完善。從市場成效看，西北地區(qū)資源配置逐步由以計劃為主向市場為主轉(zhuǎn)變，38.3%的售電量不再通過計劃方式安排，由市場主體通過雙邊協(xié)商和集中競爭等方式自主決定量價，其中煤炭、鋼鐵、建材、有色四大行業(yè)放開程度已達42.79%。創(chuàng)新推進并實現(xiàn)中長期交易品種全覆蓋，常態(tài)化開展富余可再生能源跨區(qū)現(xiàn)貨、區(qū)域內(nèi)跨省調(diào)峰輔助服務(wù)市場、電量庫(主控區(qū)置換等)等全范圍覆蓋。研究構(gòu)建適應(yīng)新能源高占比、直流大送端市場特征的完整電力市場體系，研究靈活調(diào)節(jié)容量市場建設(shè)，開展現(xiàn)貨市場環(huán)境下容量市場建設(shè)必要性和方案研究。
西北地區(qū)電力市場面臨的形勢和存在的問題
電力市場是關(guān)于利益協(xié)調(diào)機制的制度設(shè)計的總和，本身是一個復(fù)雜的體系。市場設(shè)計包括交易產(chǎn)品設(shè)計、交易組織方式、市場定價及市場監(jiān)管等不同方面。很多國家或地區(qū)在競爭性電力市場設(shè)計上不完全相同。電力市場設(shè)計不是純粹的技術(shù)問題，沒有統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的答案，最優(yōu)方法與預(yù)期目標(biāo)、市場結(jié)構(gòu)等有很大關(guān)系。電力市場需要頂層設(shè)計，也要充分考慮地區(qū)差異、區(qū)域差異，關(guān)鍵是市場中的不同環(huán)節(jié)要相互協(xié)調(diào)、一致，應(yīng)考慮系統(tǒng)的博弈性、動態(tài)性。
當(dāng)前，西北地區(qū)電力市場建設(shè)也面臨一些問題。
一是市場建設(shè)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)不夠充分。西北地區(qū)省域中長期電力市場已經(jīng)建立，需要逐步規(guī)范運作，推進市場更加成熟、機制更加健全。但是，由于新能源高占比和區(qū)域統(tǒng)籌所帶來的省間市場與省內(nèi)市場銜接問題也比較突出。各省在交易組織、交易結(jié)算等方面設(shè)計思路、市場模式、交易品種差異較大，大部分缺少對中長期、現(xiàn)貨、輔助服務(wù)、容量等不同市場形態(tài)的統(tǒng)籌規(guī)劃。最為突出的是，在西北地區(qū)，以省域為市場范圍開展現(xiàn)貨市場設(shè)計，價格機制上節(jié)點邊際電價、分區(qū)邊際電價、系統(tǒng)邊際電價等并存，為后期市場融合增加了成本，也可能對新能源利用水平提升帶來潛在風(fēng)險。
二是計劃與市場“雙軌制”不平衡問題始終存在。一方面，發(fā)用電計劃放開比例不匹配，計劃電量與市場電量并存且缺乏有效的銜接機制。計劃電量的分配、執(zhí)行方式，扭曲了市場價格信號，直接影響市場電量在交易、結(jié)算及偏差考核等環(huán)節(jié)的規(guī)則設(shè)計。另一方面，部分省份政府將市場簡單等同于“降電價”，政府干預(yù)市場如劃定交易規(guī)模、指定電價、開展專場交易的情況較為普遍。同時，省間中長期交易主要以網(wǎng)對網(wǎng)方式開展，但是售電公司、電力用戶參與省間市場意愿強烈，目前僅存在少量售電公司或電力用戶的省間直接交易。受限于局部利益，部分地區(qū)在省間電力直接交易中設(shè)置限制門檻，也在一定程度上阻礙了市場融合。最后，新能源全網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度帶來的功率平衡和電力平衡問題突出，傳統(tǒng)的電量平衡方式已不能滿足電力市場建設(shè)要求。同時，一些地方政府過多介入、甚至直接干預(yù)電力系統(tǒng)運行。
三是市場開放性、包容性不足。當(dāng)前電力市場設(shè)計仍以傳統(tǒng)能源、電力用戶為主，缺少靈活的交易和價格機制。在發(fā)電側(cè)，未能充分考慮不同電源的特點，供熱機組、電壓支撐機組等必開機組參與市場的方式有待進一步探索，新能源保障性收購政策與市場存在一定矛盾，市場促進新能源消納的作用發(fā)揮不充分，適應(yīng)新能源隨機消納特性的替代、補償機制有待進一步完善。在需求側(cè)，用電負(fù)荷的靈活性未能得到充分激發(fā)和釋放，峰谷差日漸增大，系統(tǒng)運行的風(fēng)險和成本更大。同時，分布式能源、增量配網(wǎng)、微網(wǎng)、儲能、電動汽車等新興市場主體快速增長，如何將這些資源與電力市場進行整合缺乏相關(guān)政策機制。
四是電力市場建設(shè)多目標(biāo)沖突較為突出。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，電源主要以出力可控的火電機組、水電機組為主，這些電源都具有較強的負(fù)荷跟蹤能力和調(diào)節(jié)性能。隨著大規(guī)模風(fēng)、光可再生能源發(fā)電和分布式電源的不斷發(fā)展，電源結(jié)構(gòu)中調(diào)節(jié)能力不足、出力具有較強不確定性的電源占比明顯增加;同時伴隨第三產(chǎn)業(yè)和居民用電比重(電采暖和新能源汽車充電設(shè)施)的提升，負(fù)荷特性不斷惡化，系統(tǒng)峰谷差持續(xù)拉大，負(fù)荷率不斷下降，也極大增加了電力系統(tǒng)的不確定性。電源、負(fù)荷持續(xù)增加的不確定性，需要充足的系統(tǒng)調(diào)節(jié)靈活性，這成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的主要挑戰(zhàn)。
雖然新能源發(fā)電成本將降低并逐步實現(xiàn)平價，但為了接納更大規(guī)模的新能源裝機，電網(wǎng)側(cè)、需求側(cè)、常規(guī)電源側(cè)等靈活性資源供給的投資將增加，帶來全系統(tǒng)、全社會成本顯著上升，需要向消費側(cè)疏導(dǎo)，這與國家降低電價、助力一般工商業(yè)發(fā)展的目標(biāo)存在沖突。
當(dāng)前，西北地區(qū)省間電力市場建設(shè)和電力交易運營面臨若干復(fù)雜形勢。
一是利益協(xié)調(diào)更加復(fù)雜。新一輪電力市場化改革深入推進，電力市場領(lǐng)域進入深水區(qū)、無人區(qū)，加之西北地區(qū)試點中央企業(yè)煤電資源整合，計劃與市場、政府與市場、常規(guī)電源與新能源各種利益關(guān)系和復(fù)雜矛盾有所顯現(xiàn)，利益格局和利益協(xié)調(diào)形勢更加復(fù)雜。技術(shù)方面，直流交易計劃剛性、省間聯(lián)絡(luò)線計劃剛性與新能源資源的高流動性之間的矛盾，市場成員的傳統(tǒng)電量交易思維方式與現(xiàn)貨市場電力交易之間的矛盾，以及與弱平衡的省域市場范圍與新能源大范圍功率平衡之間的矛盾等將越來越突出。
二是統(tǒng)一電力市場格局加速形成。國家電網(wǎng)已形成大系統(tǒng)、大電網(wǎng)、大市場的統(tǒng)一資源配置格局，西北地區(qū)在全國統(tǒng)一電力市場中的作用日益重要。隨著國家能源清潔轉(zhuǎn)型的加快推進，新能源占比也將進一步提升。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和市場格局的變化，對跨區(qū)交易的整體性、系統(tǒng)性、全局性，以及跨區(qū)市場、跨省市場的協(xié)同性、耦合性提出更高要求?？鐓^(qū)省間市場以落實國家計劃、政府間協(xié)議為主，更多體現(xiàn)政策性、合同性要求，而區(qū)域內(nèi)省間兼顧資源配置和電力平衡，跨區(qū)省間交易與跨省交易在輸電通道、電力電量等強耦合和靈活調(diào)度運行，才能更好支撐跨區(qū)省間合同剛性執(zhí)行。
三是構(gòu)建完整電力市場體系日益迫切。中國電力改革與市場化建設(shè)逐步進入深水區(qū)，面臨著多方面目標(biāo)難以協(xié)調(diào)、不同階段的改革目標(biāo)不一致、電力市場設(shè)計缺乏整體性與系統(tǒng)性等問題。隨著“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略的實施，西北地區(qū)外送容量高占比、新能源高占比的電力系統(tǒng)特征，以及新能源隨機性波動性的運行特性所引致的高流動性、充裕性與稀缺性并存的市場特性也十分突出。在西北地區(qū)，以省間市場與省域市場兩級運作起步的統(tǒng)一市場建設(shè)路徑，需要通過完整的電力市場體系實現(xiàn)兩級強耦合運作。
四是區(qū)域經(jīng)濟協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略加快落實。黨的十八大以來，黨中央提出了京津冀協(xié)同發(fā)展、長江經(jīng)濟帶發(fā)展、共建“一帶一路”、粵港澳大灣區(qū)建設(shè)、長三角一體化發(fā)展等新的區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略，并提出黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展問題。“西部大開發(fā)”“黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展”等區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略，對電力資源優(yōu)化配置的體制和機制提出更高要求。統(tǒng)籌協(xié)調(diào)五省(區(qū))電力資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化，以市場主體多元、市場范圍擴大、市場銜接和融合等促進形成與區(qū)域經(jīng)濟一體化要求相適應(yīng)，具有統(tǒng)一開放、競爭有序特征的電力市場，才能更好支撐國家能源轉(zhuǎn)型，有力支撐全國統(tǒng)一電力市場建設(shè)。
推進西北地區(qū)省間電力市場建設(shè)的思考
一是做好現(xiàn)行市場架構(gòu)下省間市場與省內(nèi)市場的銜接。市場范圍不斷擴大，充分發(fā)揮地區(qū)間能源資源與負(fù)荷差異互補優(yōu)勢，提高新能源消納水平。為更好地促進新能源發(fā)展、增加能源供應(yīng)多樣性、保障能源安全，世界很多國家跨區(qū)跨國大范圍資源配置需求更加突出，電力市場交易范圍持續(xù)擴大。歐盟已陸續(xù)實現(xiàn)多國、多區(qū)域市場的聯(lián)合交易，基于統(tǒng)一市場核心規(guī)則、實現(xiàn)聯(lián)合出清的市場機制正在逐步建立。
我國能源資源與負(fù)荷中心分布不均衡的稟賦決定了電力資源需要在大范圍進行優(yōu)化，建設(shè)統(tǒng)一電力市場、支撐省間電力交易已成為大勢所趨。目前各省分別進行市場設(shè)計，為便于各省市場融合開放、促進大范圍資源優(yōu)化配置，省域電力市場需要因地制宜、科學(xué)合理選擇電力市場模式，確保市場模式有良好的開放性、兼容性和可擴展性。同時，充分考慮市場要素在全國范圍內(nèi)優(yōu)化配置的需要，省域市場規(guī)則設(shè)計應(yīng)注重規(guī)范省間交易與省內(nèi)交易的市場耦合、時序銜接、接口標(biāo)準(zhǔn)等，做好省間省內(nèi)市場的銜接協(xié)調(diào)。
在省間市場(跨區(qū)省間、區(qū)域內(nèi)省間)、省內(nèi)市場等分層運作的市場架構(gòu)下，客觀上存在市場割裂的可能性，增加了電力市場與系統(tǒng)運行統(tǒng)籌的難度。因此，需要著力加強市場之間的強耦合。首先是跨區(qū)省間與區(qū)域內(nèi)省間交易的強耦合?？鐓^(qū)省間市場與區(qū)域內(nèi)省間市場交易組織的觸發(fā)機理、需求機理既有共通性，也存在差異性，需要通過跨區(qū)省間與區(qū)域內(nèi)省間交易的強耦合，包括通道耦合、電力曲線耦合，也包括時間耦合、空間耦合。在水電等清潔能源連續(xù)生產(chǎn)并消納的形勢下，跨區(qū)與跨省強耦合，還將有利于促進清潔能源消納。二是省網(wǎng)與省網(wǎng)之間在時間上、空間上的強耦合，實現(xiàn)各類調(diào)節(jié)資料的共享，提升新能源消納水平。
二是促進區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)電力資源的大循環(huán)和互動共享。電網(wǎng)是輸送電力的載體，也是實現(xiàn)電力系統(tǒng)靈活性的關(guān)鍵。堅強靈活的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與安全靈活的調(diào)度運行體系能夠保障電力供給的安全性和可靠性，增強電力系統(tǒng)融合可再生能源發(fā)電的能力，保證電力資源的高效配置。西北各省域電網(wǎng)依靠聯(lián)絡(luò)線實現(xiàn)電力電量交換。電網(wǎng)互聯(lián)互濟可以利用各地區(qū)用電的非同時性進行負(fù)荷調(diào)整，減少備用容量和裝機容量;各地區(qū)之間通過互供電力、互通有無、互為備用，還能有效減少事故備用容量，增強系統(tǒng)抵御事故的能力，提高電網(wǎng)安全水平和供電可靠性;另外互聯(lián)互濟還有助于系統(tǒng)承受較大的負(fù)荷沖擊和電源波動，吸納更多風(fēng)光波動性電源。
大電網(wǎng)、大系統(tǒng)更好實現(xiàn)市場空間共享、調(diào)節(jié)類資源共用。突破省域市場范圍，各省也可以實現(xiàn)以更大程度、更高水平開放，實現(xiàn)更大的資源利用和價值提升。一是適當(dāng)規(guī)模的市場空間共享。五個省域電網(wǎng)均可向西北全網(wǎng)共享本省用電量10%-15%的市場空間，用于實現(xiàn)新能源在全網(wǎng)范圍內(nèi)的電力調(diào)節(jié)空間。二是調(diào)節(jié)和服務(wù)資源的價值共享。依靠跨省區(qū)的輔助服務(wù)市場建設(shè)，以價值最大化為目標(biāo)，擴大市場主體，逐步突破調(diào)度管理關(guān)系的限制，實現(xiàn)調(diào)頻、備用、靈活調(diào)節(jié)服務(wù)等資源共享。三是實現(xiàn)電能量商品和要素、能量和服務(wù)等大循環(huán)。靈活的市場運作機制、透明開放的市場環(huán)境、高效率的市場運營體系，將有利于各類電力資源在省域范圍內(nèi)、區(qū)域范圍內(nèi)實現(xiàn)大循環(huán)。
三是增加新能源高占比電力系統(tǒng)的靈活性資源供給。電力系統(tǒng)靈活性是為在滿足一定經(jīng)濟性和可靠性前提下，系統(tǒng)應(yīng)對不確定性的能力。這種靈活能力可分為“上調(diào)節(jié)”和“下調(diào)節(jié)”，“上調(diào)節(jié)”即向系統(tǒng)提供額外的功率，發(fā)電機組增加出力或削減負(fù)荷均能夠起到相同的作用;“下調(diào)節(jié)”即削減系統(tǒng)中多余的功率，發(fā)電機組削減出力或增加負(fù)荷也均能起到相同的作用。
電力系統(tǒng)的靈活性資源分布于發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)，隨著技術(shù)的快速發(fā)展，儲能也成為電力系統(tǒng)不容忽視的靈活性來源。隨著碳中和所帶來的清潔能源持續(xù)發(fā)展，新能源汽車充電設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，新能源高占比電力系統(tǒng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟性將受到前所未有的挑戰(zhàn)和沖擊。靈活性伴隨當(dāng)前電力系統(tǒng)不確定性的大幅提高，西北地區(qū)靈活調(diào)節(jié)資源供需失衡的問題將日益突出。在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)增加靈活調(diào)節(jié)資源供給，不僅需要首先實現(xiàn)能源技術(shù)革命，還需要解決投資激勵、成本疏導(dǎo)等政策問題。
完善需求側(cè)資源參與市場交易的機制，為市場和系統(tǒng)運行提供更多靈活的調(diào)節(jié)手段。隨著新能源的大規(guī)模發(fā)展，鼓勵需求側(cè)參與市場已是大勢所趨，充分利用需求側(cè)資源是應(yīng)對波動性電源、調(diào)節(jié)供需的重要手段之一。同時，分布式電源和儲能技術(shù)的發(fā)展為需求側(cè)資源參與市場提供了必要的技術(shù)支撐。在西北地區(qū)，迎峰度冬期間電采暖負(fù)荷持續(xù)增加，風(fēng)電、光伏等新能源和水電等枯水期資源匱乏，冬季晚高峰時段的電力供需偏緊風(fēng)險持續(xù)加大，迫切需要建立需求側(cè)資源參與市場交易的機制。
四是研究容量市場機制設(shè)計，保證高比例新能源下的電力系統(tǒng)可靠性和市場充裕性。隨著新能源的高比例接入，常規(guī)燃煤和燃?xì)獍l(fā)電機組利用率下降導(dǎo)致收益減少。與此同時，由于新能源出力波動性、間歇性影響，未來電力系統(tǒng)中仍然需要常規(guī)能源機組承擔(dān)調(diào)峰等靈活調(diào)節(jié)責(zé)任。電力市場需要通過合理的容量機制設(shè)計，支撐新建常規(guī)發(fā)電容量所需的投資，確保系統(tǒng)的可靠性和充裕度。
為保障新能源的大規(guī)模消納，國外通過容量市場、稀缺電價機制、補貼機制等為常規(guī)電源建立合理的投資保障機制。首先是能量市場的稀缺電價機制。由于新能源的大量接入，造成批發(fā)電能量市場價格降低，常規(guī)機組的收益受到影響。因此，美國ERCOT在實時市場中實行了稀缺定價機制，對常規(guī)機組進行經(jīng)濟激勵。其次是容量市場設(shè)計。為適應(yīng)新能源發(fā)電占比的不斷提高，通過容量市場收益彌補單獨電能市場收益對投資刺激的不足，以此調(diào)動各類型電源，尤其是靈活性較高的電源投資的積極性，為具有間歇特性的新能源提供充足的備用容量，保障電力系統(tǒng)長期的安全可靠運行。
將具有調(diào)節(jié)能力的需求響應(yīng)納入容量市場或者備用市場。允許需求響應(yīng)以負(fù)荷聚集商等形式整合需求響應(yīng)資源后，根據(jù)響應(yīng)特性，自主選擇參與多年、年度、月度的單邊容量市場競價交易，成功競價出清的需求響應(yīng)資源可作為電網(wǎng)的備用資源，在電網(wǎng)運行需要時根據(jù)調(diào)度運行指令啟用以保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
在容量市場設(shè)計的過程中，實現(xiàn)電力市場整體價格保持穩(wěn)定需要做好系統(tǒng)測算和整體設(shè)計。能量市場實現(xiàn)市場化運作，價格水平取決于電力供需狀態(tài)。因此，容量市場運作和容量補償?shù)膬r格水平及其合理性，將對終端消費者的價格水平帶來巨大的不確定性。容量市場研究推進的目標(biāo)路徑、時間安排等也是市場設(shè)計者需要統(tǒng)籌的系統(tǒng)性難題。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2020年11期，作者劉瑞豐、賀元康、祁小芳供職于國家電網(wǎng)公司西北分部，程帆供職于大唐陜西彬長發(fā)電有限責(zé)任公司
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