清華大學劉學：適應新型電力系統(tǒng)的電力市場變革與關鍵問題

計劃模式下的電量計劃分解消革大學計劃模式下，電網公司負責電能統(tǒng)購統(tǒng)銷，預測全網年度用能需求，扣減預測的新能源發(fā)電量后，再基于政府擬定的規(guī)則，大致平均分配給所調度的各個電廠，得到各電廠的年度利用小時數(shù)34計劃模式存在的問題高效機組的經濟性與節(jié)能性難以發(fā)揮，犧牲了社會福利，增加了全社會生產成本均衡分配本質上是一種“大鍋飯”式的平均主義，嚴重影響電力系統(tǒng)的運行、投資效率5計劃模式存在的問題分配平均化運行效率低計劃約束影響新能源消納空間發(fā)電空間消革大學公開性不足決策有隨意性公開性不足決策有隨意性以新能源消納為例，其具有較大的不確定性，當出現(xiàn)“大發(fā)”的情況時，為確保完成發(fā)電計劃，新能源可能被迫“棄發(fā)”,從而影響消納6計劃模式存在的問題消革大學出力穩(wěn)定高效運行7市場模式的變革與改進消革大學開展競爭市場模式的變革與改進優(yōu)先執(zhí)行發(fā)電計劃計劃模式消納可再生能源市場出清中成低成本火電市場模式下，消納可再生能源與社會福利最大化這兩個優(yōu)化目標，其本質上是一致的可再生能源具有很低的變動成本，在市場競爭中天然處于優(yōu)勢現(xiàn)貨市場在考慮報價差異的基礎上實現(xiàn)了逐日的最優(yōu)調度，可以在最大程度上挖掘系統(tǒng)消納清潔能源、降低發(fā)電成本的潛力，優(yōu)化系統(tǒng)運行，效益顯著!8市場模式的變革與改進消革大學電力現(xiàn)貨市場與中長期市場的差異消革大學濟性等風光出力預測消革大季·電力系統(tǒng)運行的邊界條件(負荷、新能源出力)等信息，在提前一天時已經可以獲得相中長期合約需分解后參與電力現(xiàn)貨市場時間·電力現(xiàn)貨市場一天中包含多個交易時段，每個交易時段具有相同的時長，而每個交易時段的出清電價有所不同·由于中長期合約通常以電量為標的，若以原始合約形式，無法明確每個時段對應的電量·為了確保交易的正常進行，需要在現(xiàn)貨市場運行之前，將中長期合約的電量分解至每個時段，即電力合約曲線消革大學中長期合約在現(xiàn)貨市場的分解模式需要雙方一致交易交易交易中心電力大·中長期合約的分解模式需要供需雙方達成一致·協(xié)商分解：雙方內部協(xié)商一個統(tǒng)一的電力分解曲線，規(guī)定交割點，提交給交易中心標準負荷曲線進行分解，供需雙方基于分解結果執(zhí)行結算電力現(xiàn)貨市場中不同的中長期合約處理模式消革大學·中長期合約分為物理合約與差價合約兩類·物理合約：電力合約曲線在現(xiàn)貨市場中需實際執(zhí)行，現(xiàn)貨市場優(yōu)化的是增量空間·差價合約：電力合約曲線在現(xiàn)貨市場中無需實際執(zhí)行，現(xiàn)貨市場優(yōu)化的是全電量空間·由于物理合約限制了優(yōu)化空間，可能造成系統(tǒng)供需比扭曲的情況電力現(xiàn)貨市場的報價投標形式消革大學澳大利亞市場，某燃煤機組在2017年11月21日的報價發(fā)電側提交的用電側提交的用電側提交的電力現(xiàn)貨市場的市場出清過程(無約束)消革大學用戶發(fā)電廠用戶電力現(xiàn)貨市場的市場出清過程(無約束)消革大學電力現(xiàn)貨市場的市場出清過程(無約束)組組合、發(fā)現(xiàn)價格信號等作用實時市場是在實際運行前5-30分鐘進行交易的市場，其作用在于對日前市場交易結果與實·因此，日前市場與實時市場的出清結果(電價、電量)通常會存在一些偏差電力現(xiàn)貨市場的結算價格(可正可負),均按照日·發(fā)電機組實際出力曲線，與日前市場中標曲線之間的偏差(可正可負),將按實時市場價格結算·發(fā)電企業(yè)收益=中長期合約收益+日前市場收益+實時市場收益20消革大學·事實上，在電力市場實際運行中，需要考慮電力系統(tǒng)運行的特殊物理性質·電力系統(tǒng)中各條線路具有傳輸功率上限約束，如果達到上限，則稱為“阻塞”·由于阻塞的存在，難以根據無約束出清結果運行系統(tǒng)，需要在考慮物理特性的基礎上進行優(yōu)化，出清電價和出清容量都會發(fā)生一定的變化電力現(xiàn)貨市場中的節(jié)點電價A300元A/MWh·節(jié)點邊際電價：該點增加1單位的用電，為系統(tǒng)增加的整體運行成本·當系統(tǒng)出現(xiàn)阻塞后，為了應對某節(jié)點的功率增加，可能需要多個不同節(jié)點的機組聯(lián)合調整，從而造成為了不同節(jié)點不同的邊際電價電力現(xiàn)貨市場中的節(jié)點電價成本200元成本200元成本·需求總支付為(30+10)*200=8000元，發(fā)電·需求總支付為10*200+30*300=11000元，發(fā)電總收入為40*200=8000元，阻塞盈余為0總收入為40*200=8000元，阻塞盈余為3000元·系統(tǒng)出現(xiàn)阻塞時，市場中出現(xiàn)阻塞盈余，反映了線路容量價值的稀缺性電力現(xiàn)貨市場中節(jié)點邊際電價的意義消革大學間價值價高出20%電力現(xiàn)貨市場中的輔助服務·考慮到系統(tǒng)負荷存在不確定性，運行中開機的機組總容量應大于系統(tǒng)負荷需求，機組最小出力總和應小于系統(tǒng)負荷需求，偏差部分稱為備用，分為上備用與下備用·為提供輔助服務，機組需要提前鎖定一部分容量不能提供能量服務。因此，應對現(xiàn)貨能量與輔助服務的市場交易進行聯(lián)合考慮，提高資源優(yōu)化配置效率蒙西四川福建山東浙江山西甘肅廣東我國電力現(xiàn)貨市場的進展消革大學美國電力現(xiàn)貨市場的深化建設進展消革大學·考慮接納更多元化的資源進入市場·采用更精細化的市場運營模式提高效率“向前看”·更廣泛地尋求資源互濟以應對挑戰(zhàn)創(chuàng)新市場交易機制以應對電力系統(tǒng)的變化市場主體數(shù)量劇增、類型更加多元化消革大學儲能、充換電站等各類資源，推動“源荷互動”,市場主體數(shù)量顯著增加、類型豐富。場場消革大學·除了傳統(tǒng)的輔助服務之外，隨著可再生能源比例的不斷提升，其具有的出力間歇性、無慣量等特性，也促使電力市場加入更多新的輔助服務品種，來應對其帶來的運行挑戰(zhàn)·靈活爬坡(15分鐘快速調節(jié)處理的能力):為系統(tǒng)在本時段預留出足夠的靈活調節(jié)的空間，以確保系統(tǒng)可調出·轉動慣量(秒級響應頻率波動調節(jié)能力):要求系統(tǒng)在線機組的總慣量滿足系統(tǒng)運行安全需求，以保障系統(tǒng)在NetLood-March31市場標的：消納責任權重核定與綠證制度建立消革大學明確責任主體提出獎懲措施綠證制度2.國家發(fā)展改革委國家能源局《關于2021年可再生能源電力消步做好新增可再生能源消費不納入納責任權重及有關事項的通知》通知》(發(fā)改就業(yè)〔2022〕107改能源〔2019〕807號)(發(fā)改能源〔2021〕704號)號)(發(fā)改運行〔2022〕1258號)·售電企業(yè)和電力用戶承擔消納責任市場標的：綠色電力已成為獨立交易品種消革大學無補貼場站居民、農業(yè)市場化二十1.初期面向省內，逐步推向跨省區(qū)2.交易方式為協(xié)商、撮合、掛牌向電網企業(yè)購買：和運營成本市場標的：電力市場與碳市場運行耦合國內碳配額有償分配標準：燃煤5%、燃氣1.5%歐洲：20%、70%(2020年)、100%(2027年)燃煤發(fā)電成本增加：4分/kWh燃氣發(fā)電成本增加：2分/kWh歐洲碳排放強度清革大學交易量：現(xiàn)貨市場交易量不斷放大·高比例新能源的新型電力系統(tǒng)中，由于風光等電源具有不確定性和難以提前準確預測的性質，因而難以7國√14國歐洲市場中現(xiàn)貨交易占總用電量比例交易量：分布式交易比例將進一步放大隨著分布式主體的增加，分布式可再生能源和用戶將在配電網內直接交易，供需就地平衡。與此同時，分布式資源交易占整體交易比例將明顯放大。49.3%的新增光伏(約為5億干瓦)交易量：輔助服務需求進一步增加至2020年0.95美元/MWh,單價增長超過50%價格產生100%到300%漲幅價格機制：高比例新能源造成價格消失清革大學在高比例可再生能源的電力系統(tǒng)中，由于火電比例將明顯降低，且新能源的邊際成本很低，未來市場的出清邊際價格將由新能源的報價決定，導致市場邊際價格大幅下降。容量$·新能源發(fā)電的變動成本接近零，其在能量市場的競爭力突出，在高比例新能源系統(tǒng)下，將會明顯壓縮火電的發(fā)電空間和收益；高比例新能源將會明顯拉低能量價格，進一步壓縮火電的收益空間·然而，由于新能源發(fā)電在全年和全天的出力存在不穩(wěn)定性，