云南電力現(xiàn)貨市場建設的必要性和意義分析

段睿欽,戴曉娟,賴曉文,李秀峰,高道春,蔣 燕,趙珍玉,吳 洋

(1.云南電網(wǎng)有限責任公司電力調度控制中心，昆明 650051；2.北京清能互聯(lián)科技有限公司，北京 100080)

0 前 言

2019年6月底，隨著南方(以廣東起步)、山西、蒙西等8個現(xiàn)貨試點全面啟動電力現(xiàn)貨市場模擬試運行[1]，中國電力市場建設進入一個新階段。在此基礎上，《關于深化電力現(xiàn)貨市場建設試點工作的意見》[2]提出要統(tǒng)籌協(xié)調省間交易與省(區(qū))現(xiàn)貨市場，建立促進清潔能源消納的現(xiàn)貨交易機制。當前南方(以廣東起步)電力現(xiàn)貨市場試點已經(jīng)發(fā)布了現(xiàn)貨市場相關規(guī)則的征求意見稿[3]，南方電網(wǎng)發(fā)布的《南方區(qū)域電力現(xiàn)貨市場建設工作方案》[4]提出2020年全面啟動現(xiàn)貨市場交易，屆時云南也將開展電力現(xiàn)貨市場。但現(xiàn)階段還未對云南開展電力現(xiàn)貨市場的必要性和意義進行實際論證分析，影響了云南電力現(xiàn)貨市場的發(fā)展推進。

目前有關云南電力市場的相關研究集中于電力中長期市場的設計與分析，文獻[5]針對云南電力資源結構、供求特點等實際情況，對云南電力市場化改革之路進行了探索性分析；文獻[6-7]基于激勵相容與深度博弈理論方法設計了云南電力市場交易體系和機制，為開展云南電力現(xiàn)貨市場研究奠定了基礎。國內有關電力現(xiàn)貨市場的研究，主要集中于具有普適性的電力現(xiàn)貨市場模式、建設路徑、出清方式等方面的設計上。文獻[8]分析了國外電力現(xiàn)貨市場的建設經(jīng)驗，對電力現(xiàn)貨市場的建設邏輯進行了總結。文獻[9-11]分別對電力現(xiàn)貨市場建設中的普遍性的關鍵問題、技術支持系統(tǒng)的建設方案、南方區(qū)域電力現(xiàn)貨市場的建設路徑和模式進行了研究。現(xiàn)有研究均未對云南開展電力現(xiàn)貨市場的必要性和意義進行分析。

本文基于云南電網(wǎng)的實際情況與電力市場運行現(xiàn)狀，結合對云南電力市場運行的現(xiàn)存問題探討及電力現(xiàn)貨市場理論，分析了云南建設電力現(xiàn)貨市場的必要性與意義，為云南電力現(xiàn)貨市場的發(fā)展提供參考。

1 云南電網(wǎng)概況

1.1 電源結構(包括西電)

云南省電力裝機以水電為主，截至2018年底，云南省全口徑裝機容量9 245萬kW，其中納入省調平衡裝機容量7 740萬kW(水電5 342萬kW，占總裝機容量的69%；火電1 240萬kW，占總裝機容量的16%；風電848萬kW，占總裝機容量的11%；光伏310萬kW，占總裝機容量的4%)，地調調管電源裝機容量1 186萬kW，并入國家電網(wǎng)的向家壩右岸電廠裝機容量320萬kW[12]。

1.2 負荷特性

云南省負荷以工業(yè)負荷為主，2018年，云南省全社會用電量1 679.1億kWh，同比增長9.2%，其中：第一產業(yè)用電量13.49億kWh，同比增長23.51%；第二產業(yè)用電量1 216.11億kWh，同比增長8.73%；第三產業(yè)用電量217.58億kWh，同比增長9.72%；城鄉(xiāng)居民生活用電量231.89 億kWh，同比增長10.23%。

圖1 云南省電力市場框架圖

1.3 網(wǎng)絡運行特性

云南電網(wǎng)的網(wǎng)絡運行特性如下：

(1) 省內、省外用電市場快速變化，電力供應“枯期緊張，汛期富余”現(xiàn)象愈發(fā)明顯。

(2) 清潔能源消納形勢嚴峻。從電量平衡結論看，在統(tǒng)調火電僅考慮接納涉及安全、供熱、供氣、備用能力確認電量以及政策性電量等的情況下，清潔能源消納仍然形勢嚴峻，汛期水電大量富余、枯水期主力水電庫水位消落難。若市場用電需求未能達到預期水平、發(fā)電能力大于預期，清潔能源消納壓力將進一步增加。

(3) 火電發(fā)電形勢嚴峻。由于系統(tǒng)大量富余，在充分消納清潔能源的前提下，統(tǒng)調火電利用小時數(shù)連年極低，煤炭行業(yè)去產能政策下煤價上漲，火電企業(yè)生存經(jīng)營壓力進一步加劇。

(4) 新能源對電網(wǎng)影響進一步凸顯。新能源集群效應更加明顯，其固有的反調峰、隨機等發(fā)電特性對電網(wǎng)的影響進一步凸顯。此外，受客觀因素制約，新能源出力難以準確預測，無法真正有效控制。

(5) 省內市場電力供過于求，省外市場拓展有待加強。雖然初步形成“中長期交易為主，臨時交易為補充”的跨省跨區(qū)電力交易機制，但西電東送協(xié)議外增送電量及價格仍要通過會商確定，缺乏有效的市場機制，協(xié)調難度較大，省外電力市場工作開展緩慢。

(6) 調控運行難度大。全網(wǎng)電量大量富余，市場化交易規(guī)模和交易主體范圍進一步擴大且涉及網(wǎng)、省、地三級電網(wǎng)，節(jié)能低碳調度、優(yōu)先發(fā)用電等政策持續(xù)落地，云南電網(wǎng)與南方電網(wǎng)4省區(qū)電網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)方式下對直流和配套電源匹配運行的要求更高，發(fā)電運用目標更加多元化，上下級電網(wǎng)之間、不同類型能源之間以及安全、綠色、經(jīng)濟與市場之間的協(xié)調更加復雜，發(fā)電調控更加困難。

2 云南電力市場發(fā)展現(xiàn)狀及分析

2.1 市場框架

自2014年至今，云南電力市場形成了“中長期交易為主，日前短期交易為補充”的模式[13]，開展電力直接交易和合約轉讓兩類交易，交易方式包括連續(xù)掛牌、自助掛牌以及雙邊協(xié)商，交易周期分為年、月、日。具體市場框架見圖1。

2.2 火電參與市場的方式

在云南電力市場中，火電可參與電力直接交易與合同轉讓交易，但不同機組參與市場的時間及類型不同。涉熱機組可在全年所有時段參與所有類型的交易，而非涉熱機組僅能在7—10月汛期以外的時間參與雙邊協(xié)商、連續(xù)掛牌、合同轉讓交易。

考慮到火電燃料及實際運行成本，云南電力市場設計了火電調節(jié)價格機制，合理補償參與市場化交易的火電企業(yè)的發(fā)電成本。火電企業(yè)在非汛期月度交易開始前申報市場化電量調節(jié)價格，汛期內調節(jié)價格為0，交易中心對其進行排序后作為市場化電量校核依據(jù)。

為了應對系統(tǒng)實際運行可能出現(xiàn)的電量缺口，云南電力市場設計了備用能力補償機制。火電企業(yè)在非汛期月申報備用容量和備用調節(jié)價格，在汛期月僅申報備用容量，交易中心在系統(tǒng)運行出現(xiàn)電量缺口時，根據(jù)備用調節(jié)價格的排序調用機組提供平衡電量。

火電企業(yè)獲得調節(jié)價格的各類電量，在結算時，使用電能價格與調節(jié)價格之和進行結算。

2.3 電力容量機制

為支持火電企業(yè)長期備用設備維護，保障長期電力供應，云南電力市場中設計了火電長期備用補償機制。該機制中，按照火電長期備用能力度電補償標準對月度火電長期備用能力進行補償。火電的長期備用能力按照以下方式確定。

(1) 當火電廠在申報的備用能力范圍內完成了調度安排的缺口電量時

RLong=RB-Qqk-Qzcf+Qxsf

(1)

式中:RLong為火電長期備用能力;RB為火電申報的備用能力;Qqk為平衡缺口電量;Qzcf為自身原因超發(fā)電量;Qxsf為因系統(tǒng)原因少發(fā)電量。

(2) 火電廠由于自身原因實際完成缺口電量低于申報備用能力的60%時，認定為虛假申報，長期備用能力為0。

(3) 火電廠由于自身原因實際完成缺口電量大于申報備用能力的60%時

(2)

式中:Qwqk為實際完成的缺口電量。

3 云南建設電力現(xiàn)貨市場的必要性分析

云南省初步形成了中長期電力市場交易的體制和機制，但云南現(xiàn)階段的中長期電力市場運行對云南電網(wǎng)調度和電力市場運行提出了巨大的挑戰(zhàn)：

(1) 中長期市場與調度運行的協(xié)調難度較大。電網(wǎng)調度機構每月依據(jù)發(fā)電主體簽訂的市場化合約電量，以不棄水為原則開展電網(wǎng)調度。在市場化環(huán)境下，市場主體種類多、利益關系復雜、市場交易品種多、梯級水電群運行配合問題復雜、風光發(fā)電機組發(fā)電波動性和難以預測等讓調度難以保證中長期交易合約的物理執(zhí)行，中長期交易合約合同分解到日計劃曲線的技術難度大，調度執(zhí)行合約電量分解的難度也較大。現(xiàn)階段并無明確的市場環(huán)境下調度運行規(guī)則或自動化系統(tǒng)來指導調度運行的實際開展，不利于調度精益化水平的提高；相對開放的環(huán)境也使得信息的公開程度變高，社會監(jiān)管力度加大，調度結果影響市場主體的市場收益，調度機構容易受到市場主體的質疑。

(2) 中長期電力市場下電網(wǎng)安全校核難度較大。市場交易要求計劃制定和安全校核閉環(huán)協(xié)調，而中長期市場環(huán)境下，電網(wǎng)安全校核主要為預防型校核，是基于調度對未來電網(wǎng)的預測和計劃預安排情況開展的，且沒有與調度計劃優(yōu)化實現(xiàn)閉環(huán)，安全校核結果和電網(wǎng)優(yōu)化運行難以達到最佳協(xié)調。即在進行市場交易之前調度部門會針對交易模式和電網(wǎng)運行方式制定相應的安全邊界條件，計算極限電量，電力交易中心根據(jù)極限電量，組織電力交易，交易完成后對交易結果進行安全校核。而市場化環(huán)境(包括市場合約的分解、執(zhí)行情況)會帶來電網(wǎng)結構的復雜化及對應的潮流變化，對電網(wǎng)運行的安全性提出了更高要求，同時給電網(wǎng)安全校核帶來挑戰(zhàn)。

(3) 清潔能源消納與市場合約執(zhí)行存在矛盾，缺乏靈活有效的偏差電量處理機制。清潔能源出力預測難度大，在月前預測的準確度不高，且徑流式小水電、風光發(fā)電機組無調節(jié)能力，需保障性消納。在清潔能源發(fā)電能力變化大的情況下，難以實現(xiàn)促進清潔能源消納和保障市場合約剛性執(zhí)行之間的充分協(xié)同，導致偏差電量產生。當前，偏差電量按月度形成的價格開展結算，價格信息未能及時、充分反應電源、電網(wǎng)運行方式的變化，偏差電量結算難以實現(xiàn)激勵相容的利益協(xié)調，不利于市場的進一步發(fā)展。

(4) 外送電增送電量和價格協(xié)調難度大。在中長期市場環(huán)境下，在外送電中長期合約的基礎上，可能會出現(xiàn)臨時增送的情況。外送電的臨時增送電量一般按事后送受端政府協(xié)商的價格結算，協(xié)商價格直接關系到兩省的發(fā)用電收益和成本，因此經(jīng)常出現(xiàn)增送電量價格難以協(xié)調問題。且臨時增送的外送電未反映云南省內的供需平衡關系，可能在云南負荷高峰期因外送電的臨時增送，使得云南必須開啟火電機組，增加云南發(fā)電成本的同時不利于送受端市場社會福利最大化。

(5) 中長期價格無法反應實時電力供需形勢。市場主體根據(jù)往年的汛期、枯期到來時間經(jīng)驗開展電力交易，因此，在往年的汛期時間段，市場化交易月度均價較低，在往年的枯期時間段，市場化交易月度均價較高。而實際的汛期和枯期到來時間可能會與往年不同，如2018年6月入汛偏晚，直至6月21日后瀾滄江、金沙江干流來流才達到入汛水平，入汛前調度機構為保障電力供應持續(xù)調用火電機組能力發(fā)電，而6月市場價格幾乎已下降至0.14元/kWh，市場主體普遍認為6月入汛后將供大于求，在6月前紛紛降價成交，但實際入汛時間明顯偏晚，6月份的2/3時間都還需持續(xù)調用高成本的火電機組。反之如2018年11—12月，汛期結束得較晚，市場主體普遍認為11月汛期結束，轉入枯期，11月開始平均成交價格恢復至0.2元/kWh以上，但受實際來水偏豐及金沙江堰塞湖等因素影響，2018年11月上旬最大日棄水電量約2 300萬kWh，中旬最大日棄水電量近4 000萬kWh，下旬最大日棄水電量約200萬kWh，整體來看11月發(fā)電量仍然供大于求，清潔能源可發(fā)電量無法全額消納。12月小灣、糯扎渡電廠水庫水位始終處于高水位(1 239.00 m、811.00 m)，無法按計劃消落至1 225.00 m、807.00 m，但12月雙邊交易平均成交價格不降反漲，達到了0.22元/kWh。因此，中長期交易體制難以形成清晰的價格信號反映真實供需形勢。

(6) 中長期市場價格信號無法調動用戶短期需求響應能力。在2018年5月，受風力間歇性影響，風電突降導致省內高峰供應不足，為保障電網(wǎng)安全，調度安排了錯峰用電，但受中長期交易價格機制限制，5月全月市場用電價格不變，無法通過價格信號反映實時電力供需形勢，調動用戶側短期快速需求響應能力，平衡電力供應缺口。又如，云南電網(wǎng)枯期因網(wǎng)絡阻塞原因有一定程度的棄水、棄風、棄光問題，當前中長期市場價格機制無法給出能夠真實反映時間、空間電力供求關系和阻塞程度的價格信號，無法引導用戶(包括儲能等靈活調峰設施)在發(fā)生棄電的阻塞節(jié)點處增加用電，從而減少棄電。現(xiàn)貨級別的分時、分地價格信號可以充分激勵用戶移峰填谷，長時間尺度下還將引導用電分布的轉移，將有效促進阻塞地區(qū)清潔能源消納。

(7) 用戶在中長期難以準確預測需求,導致用戶履約風險高和雙邊合約電量擠占優(yōu)先電量問題。現(xiàn)階段市場規(guī)則規(guī)定:若用戶雙邊協(xié)商交易電量完成比例較低,則將被取消雙邊交易權限。2018年雙邊市場共成交電量823.84億kWh，占市場總成交電量的96.81%，部分用戶的全部電量都是通過雙邊協(xié)商交易購買。在實際執(zhí)行過程中，由于預測偏差、生產計劃調整、設備故障以及其他一些不可預見的因素，導致用戶無法完成雙邊協(xié)商交易電量，從而被考核。2018年共有12家用戶因雙邊協(xié)商交易電量完成比例低而被取消雙邊交易權限。電廠側2018年先結算市場化交易電量，雙邊交易量過大將擠占優(yōu)先電量，導致優(yōu)先電量在當月無法完成而向后續(xù)月份滾動，對其他發(fā)電企業(yè)和整體平衡也造成一定影響。

為解決以上制約云南電力市場和電網(wǎng)調度運行正常運轉和持續(xù)發(fā)展的問題，深化云南電力體制市場化改革，保證合理的市場價格形成機制，增加市場交易的活躍度，促進水電、火電、風電、光伏等各類能源的有序發(fā)展與電力資源的優(yōu)化配置，在主要受端電網(wǎng)廣東已經(jīng)啟動現(xiàn)貨市場試運行的外部環(huán)境下，云南電網(wǎng)迫切需要在現(xiàn)貨市場建設過程中占據(jù)先機，提前與廣東電網(wǎng)建立現(xiàn)貨級別的送、受電交易，實現(xiàn)能源地域性互補與資源優(yōu)化配置，充分發(fā)掘互聯(lián)大電網(wǎng)的資源優(yōu)化配置潛力，提升外送水平，亟需開展云南電力現(xiàn)貨市場的建設工作。

4 云南建設電力現(xiàn)貨市場的意義分析

云南電力市場從市場機制建設本身來看，仍然處于改革的初級階段，存在著市場交易體系不完整、交易品種相對單一、市場交易量有待擴大、市場力風險增加、價格信號不明確、信息披露不充分等問題。現(xiàn)貨市場的開展將進一步完善云南市場機制建設，提升市場在資源配置中的主導作用、激發(fā)市場主體的競爭活力、釋放電力市場改革紅利、加強市場與調度協(xié)調、確保電網(wǎng)安全運行和市場有序運作，對推動電網(wǎng)運行和電力市場的發(fā)展有重要意義。總結起來，云南建設現(xiàn)貨市場的意義如下：

(1) 能夠以更加有效的機制促進清潔能源的有效消納。將水電、風電、光伏的發(fā)電協(xié)調工作推進到日前，預測更精確、安排更精細，有利于更好安排開機與發(fā)電曲線，在一定程度上促進清潔能源的消納。另外，現(xiàn)貨市場競爭形成的分時價格能夠反映1天內電力供需的變化情況，負荷低谷時段價格降低，引導火電機組主動降低出力、引導用戶移峰填谷，為清潔能源消納提供更多空間。此外，通過跨省、跨區(qū)現(xiàn)貨市場，還能充分利用周邊市場的電力需求與錯峰效應，進一步促進省內清潔能源消納。

(2) 能夠以分時節(jié)點電價機制解決中長期價格滯后問題。現(xiàn)貨市場通常以集中的方式組織交易,以節(jié)點邊際電價作為市場結算標準，反映電力實時供需和發(fā)電成本，解決中長期價格難以適應供需關系快速變化的弊端，同時反映電力的商品屬性，實現(xiàn)電力資源時空優(yōu)化配置，引導電廠建設規(guī)劃，挖掘用戶需求響應能力，激勵用戶側合理安排用電，有利于電力供需平衡的實現(xiàn)。

(3) 能夠以市場方式形成反映不同資源價值的價格信號。現(xiàn)貨市場可為火電(也包括部分水電)提供的開停、調峰、備用等輔助服務以合理回報；當中長期電量交易出現(xiàn)偏差時，可通過現(xiàn)貨市場競爭形成合理補償?shù)膬r格信號。

(4) 有利于與區(qū)域/外省現(xiàn)貨市場銜接和融入。開展云南省電力現(xiàn)貨市場，可明確省內和外送電計劃的分時曲線，有利于與廣東電網(wǎng)建立現(xiàn)貨級別的送、受交易，在外送電中長期合約基數(shù)上的臨時增送電量價格可反映云南省內市場電力供需關系，如在省內電力負荷較高的時段，外送電臨時增送電量價格較高，實現(xiàn)能源地域性互補與資源優(yōu)化配置，充分發(fā)掘互聯(lián)大電網(wǎng)的資源優(yōu)化配置潛力，提升外送水平。

(5) 可實現(xiàn)發(fā)電計劃制定和安全校核的閉環(huán)協(xié)調。集中式電力現(xiàn)貨市場采用SCUC(安全約束機組組合)和SCED(安全約束經(jīng)濟調度)程序得到調度發(fā)電計劃，對形成的發(fā)電計劃進行安全校核，將不滿足安全校核的約束加入到SCUC和SCED程序中重新計算得到發(fā)電計劃，直至滿足電網(wǎng)安全校核為止。該方式實現(xiàn)了發(fā)電計劃制定和安全校核的閉環(huán)協(xié)調，安全校核與阻塞管理可靠性和有效性更高，有力地保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

(6) 交易頻度高、交易品種豐富，有效規(guī)避市場主體的市場風險。市場主體可根據(jù)對自身發(fā)用電需求、市場供需、電力價格的預測，參與不同方式、不同頻度的市場交易，規(guī)避單一中長期市場下預測偏差帶來的市場風險。

5 結 語

本文對云南電力現(xiàn)貨市場建設的必要性和意義進行了分析，概述了云南電網(wǎng)電源結構、負荷特性、網(wǎng)絡運行特性等，分析了云南現(xiàn)階段中長期市場的市場框架、火電參與市場方式及電力容量機制等市場發(fā)展的主要情況，并從云南當前市場運行情況問題出發(fā)，探討和分析了云南建設電力現(xiàn)貨市場的必要性和意義，可為云南電力現(xiàn)貨市場的建設提供參考。