電力市場建設對構建新型電力系統的促進作用

唐伯麒

摘要：近年來，社會進步迅速，隨著化石燃料過度消耗引發的能源危機和環境氣候危機的日漸加劇，以可再生能源發電替代傳統化石能源發電，實現“碳達峰、碳中和”成為世界各國的共識。近年來，我國以光伏和風電為主力的新能源發電發展迅猛，在年新增裝機容量、累計裝機容量和年發電量上，都連續多年位于世界前列，新能源電力已在我國電力系統中占據了較大的份額。由于新能源電力存在隨機性、間歇性、波動性的特點，大規模新能源電力接入對電網電力電量平衡造成了沖擊，“深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統”迫在眉睫。

關鍵詞：電力市場建設;構建新型電力系統;促進作用

引言

近年來中國可再生能源行業迅猛發展，風電、光伏裝機容量均已成為世界第一，但可再生能源消納，已成為近年來的研究熱點?？稍偕茉吹南{不僅僅局限于電力系統內部，還可以通過參與電力交易，以市場化方式來進行，多途徑、多維度共同促進可再生能源消納。

1電力市場建設對新型電力系統構建的促進作用

新型電力系統中的參與主體，除新能源發電設施外，還有具備靈活調節能力的電源、適量的儲能設施和系統、可根據電力系統狀態調整用電需求的可調負荷。這些主體在新型電力系統中將具有更多樣化的運行狀態和運行策略。傳統的集中調度方式和不反映實時電力供需關系的電力市場，將無法與這些主體的多樣化運行狀態相適應。光伏和風電已實現平價上網，隨著建設成本的進一步下降，光伏和風電電價將遠低于煤電電價，大幅擠占燃煤電站的年利用小時數。燃煤電站將面臨效益嚴重下降乃至被迫關停的問題，由此導致電網中具備調節能力的電源急劇減少。如果施行電力現貨市場和電力輔助服務市場交易，在新能源發電的出力低谷時段，燃煤電廠將以更高的實時出清電價運行;在電力系統產生調頻調壓等需求時，燃煤電廠可以通過提供調頻調壓等服務獲取輔助服務收益;可靈活調節電源的作用將得以發揮，從而保證其在電力系統中保持必要而合理的占比。對儲能系統來說，儲能系統不能生產電力，只能靠充放電時的電價差值獲取收益。當采用中長期合約交易時，無法體現出電價隨時間的波動，儲能系統的盈利模式不能成立;在當前的輔助服務補償模式中，儲能系統在調峰調頻、調壓、備用、黑啟動方面的優勢也無法充分體現。當前各地陸續出臺政策，強制要求新建的新能源發電站配備一定容量的儲能設施。在這種政策規定下，市場引導缺位，難以保證儲能的高質量建設發展。如果電力現貨市場和電力輔助服務市場交易得以實施，儲能系統將通過不同時段的實時出清電價差和提供輔助服務獲取收益，從而引導儲能電站的高質量建設發展。可調負荷面臨同樣的問題，只有將實時的電力供需關系體現在電價中，電力系統中的可調主體才有動力積極采取合適的運行策略，在促進電力系統實時平衡的同時，獲取相應的收益。對新能源發電站建設方來說，在當前的規則下，各發電站適用無差別的不隨峰谷時段變化的電價，并且需要平均分攤電網墊付的輔助服務費用支出，各電站性能優劣未得到體現，各發電方的輔助服務需求引致程度也未得到體現。因此，發電方只需要在政策強制要求的范圍內最大限度地降低電站的建設和運維成本，這顯然不利于電站性能的提升和設計的合理化。假如電力現貨市場和電力輔助服務市場交易得以實施，新能源發電方將綜合考慮技術和經濟性，主動采取優化容配比、提升控制系統和逆變器性能、加裝無功補償設施，以及加裝電源側儲能等一系列措施，主動平抑電站的出力波動，優化電站的出力曲線，減少引致輔助服務需求，提升電站對電力系統的適應性、友好性。

2各地區電力需求響應實踐分析

各地區以清潔能源消納為新主題，以移峰填谷為目標實施電力需求響應。實施方式分為約定式和實時式，功能上分為削峰式和填谷式。下面分別從實踐的異同點分別介紹。

2.1各省市電力需求響應實踐共通性

需求響應實施中，各地區在運行機制、支撐技術、商業模式等方面大致相同，介紹如下。在運行機制方面，按年度申報、網上簽約的方式組織開展。通過網站、短信等方式向接入需求側管理在線監測平臺的用戶發出邀約，用戶以人工方式回應。邀約式自動化程度低人力成本高，響應實時性和可靠性不易保證，帶有行政指令的組織方式對用戶并不友好，需研究柔性無感式負控方法。江蘇、上海、山東在試點ADR，未來可通過專用調控系統實現需求響應常態化、自動化運行。在支撐技術方面，通信、計量及控制技術構建的高級量測體系，實現電力數據從測量到分析應用的功能。通信技術目前多采用電力線、寬帶、無線電頻率網、系統專用公共網等方式通信，5G技術可用于終端和管理中心主站云端之間通信，通信規約也將使用國網標準DL/T1867—2018逐步取代OpenADR協議。先進的計量技術能實現更多功能如支持記錄和顯示瞬時負荷信息等。智能控制技術包括智能樓宇及家居、能量管理系統等。在未來電力需求響應深度參與電力市場，實現其實時化和自動化是必然選擇。在商業模式方面，已有文獻作了與電力市場結合的方案，但當前國內并不具備實現條件。仍然是以政府主導、電網企業為實施主體、負荷集成商為中介、全社會共同參與的商業模式運作。該模式較依賴政府行政指令及電網激勵政策，并非成熟的商業模式。從全社會角度看，需求響應具有多重效益，但鑒于投資成本認定困難，使全社會效益難于分配至各利益主體，還需各方統籌協商達成一致。

2.2價格型需求響應

價格型需求響應指用戶收到包括分時電價、尖峰電價及實時電價等價格信號后調整用電方式。全國大部分省市已實施峰谷分時電價，峰谷電價比約為3，長期未調整的峰谷時段和電價已不能真實反映負荷峰谷時段和發供電成本而適得其反。尖峰電價和雙蓄電價已有部分地區使用，適合省市可參考實施。尖峰電價拉大了峰谷電價差有助于削峰填谷，其中電價取各電壓等級均值。從中能夠看出，尖峰電價約為高峰電價1.1倍，增幅約0.1元/kWh。上海電價體系特殊，將13：00—15：00在夏季做平時段轉峰時段調整，在時段和電價上都有所調整以增強電價靈活性。

結語

主要通過對可再生能源場站、發電企業、電網企業、電采暖用戶以及EV等關鍵參與方在典型場景下的效益分析，構建VPP商、用戶群體、傳統電力供應商以及電力輸送網絡運營商的策略模型;通過CCGA進行求解，并以實際算例驗證了所建立模型的合理性和有效性。算例結果表明，風電商與EV用戶聯合組成虛擬電廠，參與電力市場交易所獲得的的利潤比其單獨參與電力市場的利潤更高，說明VPP在充分利用風電資源的同時，還能調用EV電源存儲能力，創造更大的經濟價值，具有更強的市場競爭力。

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