徐宏銳，楊林濤，尹莉欣

(國網(wǎng)山西省電力公司，太原 030001)

山西電網(wǎng)機組供熱及非供熱電量分解交易方案研究

徐宏銳，楊林濤，尹莉欣

(國網(wǎng)山西省電力公司，太原 030001)

針對山西電網(wǎng)現(xiàn)行市場交易機制與當前電網(wǎng)運行方式的矛盾，介紹了根據(jù)山西電網(wǎng)運行特性制定的供熱及非供熱電量分解交易方案。從總電量上限和月度電量上限對方案特性進行了分析，并通過歷史數(shù)據(jù)測算驗證了該方案的有效性和可行性。

電力網(wǎng)；電力交易；供熱電量分解；非供熱電量分解

受宏觀經(jīng)濟影響，山西省用電負荷持續(xù)低迷，電力供大于求的局面進一步凸顯，電力平衡更加困難。隨著新投機組陸續(xù)并網(wǎng)，裝機規(guī)模不斷攀升，供熱機組、風(fēng)電機組容量持續(xù)增長，電力平衡、民生供熱、新能源消納等矛盾更加突出，山西電網(wǎng)機組運行方式明顯呈現(xiàn)“供熱期供熱機組運行(部分供熱機及全部非供熱機組停運)、其他時段非供熱機組運行(部分非供熱機組及全部供熱機組停運)”的態(tài)勢。為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，同時配合電改過渡，迫切需要有合理高效的過渡期交易機制來匹配現(xiàn)行的電網(wǎng)方式，從而促進電力市場健康發(fā)展。結(jié)合山西電網(wǎng)運行情況，本文研究制定過渡期交易方案供熱及非供熱電量分解交易方案。

1 機組供熱及非供熱電量分解交易方案

按照供熱期和非供熱期的時間分界點，將發(fā)電單元的年度發(fā)電量分解為供熱期電量和非供熱期電量。根據(jù)發(fā)電單元的歷史利用小時數(shù)，可以分別折算得到發(fā)電單元供熱期折算容量P熱和非供熱期折算容量P非，二者之和為發(fā)電單元的實際裝機容量。各類市場交易開始前，交易中心判斷發(fā)電企業(yè)機組是否為供熱機組，如果是，再判斷當前發(fā)電企業(yè)所得全部電量是否大于供熱期以熱定電電量歷史值，如果大于，則該發(fā)電企業(yè)按照折算容量P非參與本次交易，否則按照常規(guī)容量參與交易；如果為非供熱機組，再判斷當前發(fā)電企業(yè)所得全部電量是否大于非供熱期發(fā)電量的歷史值，如果大于，則該發(fā)電企業(yè)按照折算容量P熱參與本次交易。可以形成發(fā)電單元參與市場容量的分段函數(shù)如下。如果發(fā)電單元為供熱機組，則：

(1)

如果發(fā)電單元為非供熱機組，則：

(2)

式中P額——發(fā)電單元的額定容量；Q獲——發(fā)電單元當前所獲得的總電量；Q總——發(fā)電單元上一年總發(fā)電量；Q熱——發(fā)電單元供熱期以熱定電電量；Q非——發(fā)電單元非供熱期發(fā)電量。

同樣，可以得到電量平衡公式：

Q=Q計劃+Q市場=Q熱+Q非

(3)

式中Q——發(fā)電單元年度總發(fā)電量；Q計劃——年度計劃發(fā)電量；Q市場——年度直接交易發(fā)電量；Q熱——若為供熱機組，該值為年度供熱期以熱定電電量，若為非供熱機組，該值為非供熱機組在供熱期的發(fā)電量；Q非——年度非供熱期發(fā)電量。

根據(jù)公式

P=Q/H

(4)

可以得到：

P=P計劃+P市場=P熱+P非

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

式中H——發(fā)電單元利用小時數(shù)；P——發(fā)電單元裝機容量；P計劃——年度計劃電量折算容量；P市場——年度直接交易電量折算容量；P熱——若為供熱機組，該值為供熱期以熱定電電量折算的容量，若為非供熱機組，該值為非供熱機組在供熱期的折算容量；P非——年度非供熱期電量折算容量。

最后可以得到滿足保底電量后按折算容量可獲得的市場電量：

Q市場折=P折×0.75×24×365

(10)

式中Q市場折——滿足保底電量后按折算容量可獲得的市場電量。

方案流程圖如圖1所示。

圖1 供熱及非供熱電量分解折算流程圖

2 方案特性分析

2.1總電量上限分析

根據(jù)容量計算公式，可以得到發(fā)電企業(yè)電量上限公式如下：

如果發(fā)電單元為供熱機組，則

Q總上限=

(11)

如果發(fā)電單元為非供熱機組，則

Q總上限=

(12)

由此可以得出，本方案沒有固化發(fā)電企業(yè)的電量上限，符合市場自由競爭的規(guī)律。

2.2月度電量上限分析

常規(guī)上限計算公式為

Q月上限=Q月極值-Q年計分-Q年市分

(13)

對應(yīng)公式意義為：允許機組申報的月電量上限=月機組最大可上網(wǎng)電量—月機組年度計劃分解電量-月年度直接交易分解電量。

結(jié)合本方案考慮，上限有可能為

Q月上限=P折×24×Tm

(14)

對應(yīng)公式意義為：允許機組申報的月電量上限=機組折算容量×24×當月天數(shù)。

所以，月度電量上限應(yīng)該取兩者的較小值：

Q月上限=min(Q月極值-Q年計分-Q年市分×P折×24×Tm)

(15)

3 方案測算方法

3.1測算方法

(1)按照地理位置劃分供熱時段，北部機組供熱期為10月15日～次年4月15日，中部機組供熱期為11月1日～次年3月31日，南部機組供熱期為11月15日～次年3月15日，年中其他時段為非供熱期。

(2)剔除風(fēng)電、光伏、水電及年內(nèi)新投產(chǎn)機組相關(guān)數(shù)據(jù)，為避免對分析數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，剔除2014年新投產(chǎn)的機組數(shù)據(jù)。部分發(fā)電企業(yè)的廠內(nèi)電量互轉(zhuǎn)對測算產(chǎn)生一定影響，在計算中剔除。

(3)按照供熱時段分別統(tǒng)計發(fā)電單元供熱、非供熱電量。定義供熱及非供熱保底量，對于供熱機組就是供熱期滿足供熱要求所需的電量，對于非供熱機組就是非供熱期滿足機組運行所需的電量。這里不單獨考慮調(diào)峰調(diào)頻機組的相關(guān)電量，因總電量中已經(jīng)考慮了該部分電量。

(4)按照發(fā)電單元對應(yīng)的利用小時折算供熱容量和非供熱容量。

(5)計算滿足供熱及非供熱保底量后，發(fā)電單元可獲得最大市場量。對于供熱機組，獲得量為滿足供熱電量后，機組按照P非參與市場所獲得電量；對于非供熱機組，獲得量為滿足非供熱期運行電量后，機組按照P熱參與市場所獲得電量。

3.2實例說明

某發(fā)電企業(yè)甲機組容量共600 MW，且為供熱機組，按照供熱時間段劃分(10月15日～次年4月15日)，2015年供熱電量Q熱為21.07億kWh，非供熱期電量Q非為9.74億kWh，實際電量為30.81億kWh，2015年利用小時為5 135.5 h。

甲機組的保底電量即為21.07億kWh。供熱電量與非供熱電量分別除以利用小時，得到供熱折算容量P熱及非供熱折算容量P非分別為41.03和189.7 MW，那么再參與市場的容量為P非即189.7 MW，理論上可獲得的最大電量為16.6億kWh，考慮到0.75的負荷率，可獲得12.46億kWh的電量，總電量即為21.07+12.46=33.53億kWh。

4 數(shù)據(jù)分析

4.1供熱及非供熱電量比分析

供熱期電量比非供熱期電量，如果比值越大說明季節(jié)運行特性明顯，即供熱運行特性明顯，反之如果比值越小，說明非供熱運行特性明顯。供熱及非供熱電量比越接近1，說明機組運行季節(jié)影響較小，機組在電網(wǎng)中調(diào)頻作用明顯。

分析得到，供熱及非供熱電量比值最大的10家電廠全部為供熱機組，這些機組實際運行中供熱運行特性明顯。比值最小的10家電廠全部為非供熱機組，非供熱運行特性明顯。比值均衡的電廠正體現(xiàn)其在電網(wǎng)中的調(diào)頻特性，都是電網(wǎng)中重要的電源支撐點。2014年和2015年數(shù)據(jù)基本一致，體現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效性較強，可參考性較大。

4.2測算分析

按照方案思路，可以測算得到發(fā)電單元在滿足保底電量后理論上可從市場獲得的最大電量，然后對比分析測算總電量與實際總電量的偏差。分別對兩年的數(shù)據(jù)進行偏差百分比最大和最小值進行比對。通過計算可知，實際電量與計算電量偏差占總量百分比最小的發(fā)電企業(yè)；全部為受季節(jié)特性影響較大的發(fā)電企業(yè)，實際電量與計算電量偏差占總量百分比最大的發(fā)電企業(yè)，全部為受季節(jié)特性影響較小的發(fā)電企業(yè)。

4.3測算值與實際值供熱及非供熱電量占比分析

根據(jù)方案，可以測算得到發(fā)電企業(yè)獲得的供熱期電量和非供熱期電量以及各自的占比。對比分析2014—2015年發(fā)電企業(yè)供熱電量與非供熱電量的測算值與實際值的占比變化情況(見表1)，可以得出每年發(fā)電企業(yè)供熱電量與非供熱電量占比基本沒有變化，因此本方案對供熱電量和非供熱電量的電量占比沒有影響。

表1 供熱電量與非供熱電量的測算值

4.4按容量等級分析

(1)按容量等級對電量占比進行分析

按照容量等級對發(fā)電企業(yè)進行分組，對比分析各容量等級發(fā)電企業(yè)的實際發(fā)電量和測算得到的電量占比(見表2)，可以得出每年實際電量和計算電量占比基本沒有變化，所以本方案不會產(chǎn)生機組利用小時倒掛問題。

(2)按容量等級對測算結(jié)果進行標準偏差分析

標準偏差用以衡量數(shù)據(jù)值偏離算術(shù)平均值的程度。標準偏差越小，分布越平均，反之，越不均衡。引入該指標用以衡量本方案是否違背市場“自由競爭”的原則。為了保證樣本計算的精確度，本次分析嚴格按照各容量等級進行劃分(見表3)。表3可以看出，本方案測算電量的標準偏差值全部大于實際電量值，即分布不均衡，說明本方案不會對市場的自由競爭性有干擾。

表2 各容量等級發(fā)電企業(yè)的實際發(fā)電量和測算得到的電量占比表 %

表3 各容量等級機組電量的標準偏差 %

4.5特殊情況分析

(1)如電廠地處北部寒冷地區(qū)，為非供熱機組，考慮機組防凍問題，冬季需開機運行，所以季節(jié)運行特性不明顯，供熱及非供熱電量比值不突出。

(2)個別電廠作為區(qū)域電網(wǎng)唯一較大的電源支撐點，其運行特性應(yīng)受季節(jié)特性影響較小，但是因其機組在2014—2015年連續(xù)進行超低排放改造，使得計算得到的供熱及非供熱比值與其運行特性有一定差距。

5 結(jié)語

(1)按照本方案開展交易后，如果機組受季節(jié)影響越小，在滿足保底電量后，可獲得市場電量的機會越大；反之，受季節(jié)影響較大的機組，在滿足保底電量后，機組獲得市場電量的機會越小。

(2)本方案不會對年度總供熱電量和非供熱電量占比產(chǎn)生影響，也不會產(chǎn)生利用小時倒掛現(xiàn)象。同時，本方案能充分保證市場的自由競爭性。

(3)本次分析以全部的市場電量為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并未細化分析市場內(nèi)各成分占比及與供熱及非供熱電量之間關(guān)系。因此市場內(nèi)各成分，除直接交易外，如特高壓電量、超低排放獎勵電量、河北增供、西龍池替代電量、發(fā)電權(quán)交易電量等是按照本方案思路以折算容量還是以全容量參與市場，本文并未給出定論。需進一步深入分析各成分對供熱及非供熱電量的影響關(guān)系。

(4)由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有限，加之新能源占比逐年提高，本方案未能深入研究市場電量占比變化對供熱及非供熱電量的影響。下一步，積累基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合模擬算法，進一步分析市場電量占比變化對本方案的影響，給出定性結(jié)論。

(5)本方案的測算結(jié)果均是理論值，與實際有一定偏差。為了降低改革風(fēng)險，有必要引入電力市場模擬方法，對每套方案在山西電力市場中的均衡狀態(tài)及發(fā)展演化過程進行定性和定量分析比較，發(fā)現(xiàn)方案和規(guī)則中的設(shè)計缺陷和不足。下一步，將重點研究電力市場模擬算法，結(jié)合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對本方案以及新的市場規(guī)則進行推演，檢驗設(shè)計方案中的不足和缺陷，提升方案完整性。

(本文編輯：嚴 加)

Scheme for Heating and Non-heating Power Decomposition Transaction of Shanxi Power Grid Units

XU Hongrui, YANG Lintao,YIN Lixin

(State Grid Shanxi Electric Power Company, Taiyuan 030001, China)

To solve the contradiction between the current market trading mechanism and the operation mode of Shanxi power grid, this paper introduces the scheme for heating and non-heating power decomposition transaction based on the operation characteristics of Shanxi power grid. By analyzing the scheme characteristics from the maximum limit of the total power and the maximum limit of monthly power, it verifies the validity and feasibility of the scheme through historical data calculation.

power grid; power trading; heating power decomposition; non-heating power decompositio

10.11973/dlyny201704021

徐宏銳(1984—)，男，高級工程師，從事電力市場建設(shè)、交易規(guī)則管理工作。

TM721.1

：B

：2095-1256(2017)04-0448-05

2017-05-16