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【论文推荐】中国电力科学研究院史新红等:新能源参与省级现货市场的模式设计

新能源参与省级现货市场的模式设计

史新红1*,郑亚先1,范振宇2,徐立中3

(1. 中国电力科学研究院有限公司;2. PJM Interconnection;3. 浙江电力调度中心)


本文发表在《全球能源互联网》2020年第5期“电力市场促进可再生能源发展”专题上,欢迎点击品读。本文受国家电网公司科技项目(DZN17201900222)资助。

文章导读

首批电力现货市场建设试点工作正在加快推进,随着新能源的快速发展以及现货市场的逐步成熟,浙江等新能源低占比地区也需考虑新能源参与省级现货市场的相关问题。PJM在考虑新能源快速增长的情况下调整了市场设计。本文充分借鉴PJM的市场建设经验,提出了考虑新能源消纳分阶段模式演化的省级电力市场设计。

文章亮点

1)分析了新能源快速增长下的PJM电力市场设计变化与调整

2)针对市场发展不同时期,提出了新能源渐进式参与现货市场的3种方式及相应市场配套机制。

3)以浙江实际运行数据为算例,考虑目前新能源低占比以及未来新能源高占比2种场景,对比了不同市场参与方式下的新能源消纳量和系统发电成本

摘要

在全球能源转型背景下,中国新能源持续快速建设,但消纳问题也不断凸显,传统的补偿模式很难平衡新能源消纳中的各方主体诉求,通过市场机制解决市场主体的利益平衡成为各方共识。对省级新能源参与现货市场的市场设计进行思考和展望,首先研究了考虑新能源快速增长下的美国PJM电力市场设计变化与调整。在此基础上,研究了浙江省新能源的现状、发展以及未来面临的消纳问题,进而提出了考虑新能源消纳分阶段模式演化的省级电力市场设计。最后以浙江省运行数据为例,基于目前新能源低占比场景以及未来新能源高占比的假设场景,对新能源不同市场参与模式的消纳情况和收益进行了算例计算和比对分析。根据新能源与现货市场的发展情况,渐进地选取新能源参与现货市场的模式;3种模式中,新能源以报量报价形式参与市场能够使社会整体效益最大化。

主要内容

PJM实行新能源与其他类型机组平等参与市场的方式,经过多年运行,证明可以实现最大化利用新能源的目标。在借鉴PJM新能源市场设计的基础上,基于浙江新能源发展以及现货市场建设进程,本文提出了新能源渐进式参与现货市场的3种方式及相应市场配套机制。

方式1:现货市场初期延续现有新能源消纳模式。在省级现货市场发展初期,新能源企业暂不参与现货市场,鼓励其参与中长期场外双边合同市场。

方式2:新能源以报量不报价形式参与现货市场的模式。以差价合约的形式参与中长期市场,逐步降低补贴力度。

方式3:新能源以报量报价形式参与现货市场的模式。随着光伏、风电逐步实现平价上网,新能源发电企业与其他电源同等参与市场竞价、市场出清及调度运行,以差价合约的形式参与中长期市场。

建立新能源参与省级现货市场的配套机制:如,将市场运营与政府调控严格区分,相互配合建立融合市场竞争的新能源差价合同机制;建立辅助服务市场,将市场主体从单一的电能商品回报模式进一步扩展为通过电能、辅助服务等多种商品的市场综合回报模式;扩大电网中需求侧响应、虚拟电厂、抽水蓄能电站等灵活可调节资源的比例,规避新能源占比增加带来的波动性和不确定性;建立中长期到实时的持续交易机制,实现新能源发电出力的自主灵活调整,以适应新能源预测准确性随着运行时刻临近而逐步提升的运行特性。

基于浙江省电网的实际运行和报价模拟数据。针对如下两种场景进行对比分析。

场景1:基于目前浙江省电源结构的市场场景;

场景2:浙江新能源占比大幅提高的假设场景。其中新能源容量和预测电力均是场景1的20倍(容量占比提高至17.56%)。

表1 系统发电成本对比

⬆ 图1 风、光出清电力对比(场景1)

⬆ 图2 风、光出清电力对比(场景2)

表2 场景1市场成员收入对比

表3 系统发电成本对比

新能源以固定出力形式参与市场能够最大化消纳新能源;新能源完全参与市场后,可能会导致弃风弃光的情况。弃风弃光并非唯一衡量市场运行的标准,如表1所示,相比新能源以固定出力参与市场,新能源完全参与市场后的系统发电成本更低,即社会整体效益更大,并且随着新能源占比的增加,完全参与市场的整体效益增加比例更高。新能源固定出力参与市场的方式抬高了市场电价,随着负荷侧参与市场的放开,为消纳新能源而带来的系统成本增加最终转移到市场用户侧。

新能源同其他机组同等报量报价参与市场可能会产生弃风弃光现象,但是相比调用更贵资源帮助其全额消纳,该参与方式的系统发电成本更小,社会效益更大,也更能够体现市场的公平性。弃风弃光的问题应更多依靠优化电源结构、增加灵活可调资源、增加需求响应资源的参与来解决。

本文引文信息

史新红,郑亚先,范振宇,徐立中. 新能源参与省级现货市场的模式设计[J]. 全球能源互联网,2020,3(5):451-460.


SHI Xinhong, ZHENG Yaxian, FAN Zhengyu, XU Lizhong. Model design considering participation of variable renewable energy in provincial spot market [J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2020,3(5):451-460 (in Chinese).

作者简介

史新红


工程师


研究方向为电力市场

E-mail:

shixinhong@epri.sgcc.com.cn


郑亚先


研究员级高级工程师,研究方向为电力市场、电力交易平台自动化。

范振宇


博士,研究方向为电力交易运营等。

徐立中


高级工程师,研究方向为调度运行及节能经济调度等。

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编辑:张宇

审核:白恺