呂洋 張大勇

【摘 要】隨著歐盟可再生能源指南及2020能源目標(biāo)的發(fā)布，電力市場大規(guī)模并入風(fēng)電已經(jīng)成為必然的趨勢。而由于風(fēng)能發(fā)電占總體發(fā)電容量比例的大幅增加，風(fēng)電并網(wǎng)成本的增加，風(fēng)能發(fā)電對電網(wǎng)及電力市場的影響將變得至關(guān)重要。文章總結(jié)了歐洲主流國家的風(fēng)力發(fā)電補(bǔ)貼政策，分析了大規(guī)模風(fēng)電并入市場后導(dǎo)致的市場成本的變化，提出了幾種風(fēng)電參與電力市場的市場設(shè)計模式。最后利用支撐向量機(jī)算法進(jìn)行風(fēng)速預(yù)測，證明了風(fēng)電生產(chǎn)商越接近交易時段進(jìn)行報價，越能有效提高風(fēng)電功率預(yù)測精度，從而降低市場交易成本。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)電；電力市場；風(fēng)速預(yù)測；支撐向量機(jī)

近十年來，由于歐洲的綠色可再生能源政策的影響，風(fēng)能發(fā)電在歐洲得到了迅速的發(fā)展。這些能源政策包括了，上網(wǎng)電價補(bǔ)貼政策，上網(wǎng)電價溢價政策，以及綠色證書交易政策等，它們大大降低了可再生能源發(fā)電廠商在電力市場中面對的風(fēng)險，從而大大的鼓勵了風(fēng)能發(fā)電在歐洲電力市場的成長。然而，盡管這樣，歐洲各國的風(fēng)能發(fā)電占整個發(fā)電容量的比例還是過低，由于其他傳統(tǒng)發(fā)電形式的吸收，風(fēng)電并網(wǎng)成本在整個電力市場成本中可以忽略不計。

然而隨著歐盟可再生能源指南及2020能源目標(biāo)的發(fā)布，電力市場大規(guī)模并入風(fēng)電已經(jīng)成為必然的趨勢，隨著風(fēng)能發(fā)電占總體發(fā)電容量比例的大幅增加，風(fēng)電并網(wǎng)成本的增加，風(fēng)能發(fā)電對電網(wǎng)及電力市場的影響將變得至關(guān)重要。大規(guī)模風(fēng)電的發(fā)展使得現(xiàn)行的電力市場設(shè)計，規(guī)則都要發(fā)生改變，不僅要給風(fēng)能發(fā)電及傳統(tǒng)發(fā)電形式同樣的激勵，也要保證盡可能的降低社會成本，讓終端用戶的電費合理[1]。

一、含大規(guī)模風(fēng)電接入的電力市場設(shè)計

1.大規(guī)模風(fēng)電并入市場后導(dǎo)致的市場成本的變化

在電力市場中，由于風(fēng)能出力的不確定性，導(dǎo)致了系統(tǒng)必須留有一部分備用以應(yīng)對風(fēng)能出力的變化與負(fù)荷變化的不匹配性，這部分備用通常是由昂貴的燃?xì)鈾C(jī)組或者抽水蓄能機(jī)組來提供，為了降低電力市場交易成本，這就要求短期風(fēng)力預(yù)測能夠盡量準(zhǔn)確。當(dāng)市場中只有傳統(tǒng)機(jī)組的時候，日期市場用來預(yù)調(diào)度傳統(tǒng)機(jī)組，考慮機(jī)組起停機(jī)組組合問題，使得機(jī)組運行成本及燃料成本最優(yōu)，一小時前預(yù)調(diào)度可以使得運行人員保證系統(tǒng)留有的備用最優(yōu)，從而既能保證網(wǎng)絡(luò)安全，又能夠使得市場運營成本最小。當(dāng)風(fēng)電大規(guī)模參與到電力市場交易中，我們可以發(fā)現(xiàn)，風(fēng)電功率預(yù)測精度越高，市場交易成本越小。

電力市場中，發(fā)電商及用戶在日前，進(jìn)行小時報價，市場以最經(jīng)濟(jì)的方式來進(jìn)行機(jī)組組合，并且定制調(diào)度計劃。同樣，備用服務(wù)在輔助服務(wù)市場內(nèi)交易，這個市場在實際交易一小時前關(guān)閉，或者就與實時交易同時進(jìn)行。系統(tǒng)運行人員，由于有責(zé)任保證系統(tǒng)實時保持平衡，所以要向系統(tǒng)提供及分配輔助服務(wù)容量。當(dāng)大規(guī)模風(fēng)電并入系統(tǒng)后，風(fēng)電必然也要參與到電力市場中參與報價，風(fēng)力發(fā)電商要根據(jù)短期風(fēng)電功率預(yù)測的結(jié)果來對市場進(jìn)行報價，可以看出，預(yù)測結(jié)果越準(zhǔn)確，申報的容量也會越準(zhǔn)確，如果無法準(zhǔn)確完成自己的申報容量，風(fēng)力發(fā)電商將會收到罰款，因為其導(dǎo)致了系統(tǒng)的供需不平衡，從而導(dǎo)致系統(tǒng)運行人員去輔助服務(wù)市場購買備用容量，從而引起市場交易成本的升高。所以對于風(fēng)能參與的電力市場的設(shè)計應(yīng)該考慮，如何對風(fēng)電發(fā)電商制定懲罰措施，才能促使其盡可能的降低其實際發(fā)電功率與申報功率之間的誤差。

2.大規(guī)模風(fēng)電參與日前電力市場的市場模式設(shè)計

前面提到過，為了使得市場交易成本最優(yōu)，市場設(shè)計者將會要求風(fēng)電發(fā)電商盡可能的提高風(fēng)電功率預(yù)測的精度，以減少市場運營者調(diào)用昂貴的備用機(jī)組的頻率及容量，這種要求往往是以懲罰措施來施加給發(fā)電商的。從各國實踐來看，荷蘭對于風(fēng)力發(fā)電商的政策是，如果發(fā)電商能比預(yù)測多發(fā)電，將得到16歐元/MWh的獎勵，但是，如果發(fā)電商沒有達(dá)到預(yù)測的電量，將會受到120歐元/MWh的懲罰，這樣，如果發(fā)電商有25%的電能預(yù)測精度非常低的話，將會減少它至少一半的收益。丹麥的風(fēng)電發(fā)電商要為其風(fēng)電功率預(yù)測的誤差在成本上支付大概1.3-2.7歐元/MWh。然而，從歐洲那些風(fēng)電參與比較活躍的市場來看，這種懲罰措施能夠有效的降低了風(fēng)電預(yù)測的誤差。

二、大規(guī)模風(fēng)電參與日前電力市場的幾種市場設(shè)計的比較研究

對于歐洲部分日前電力市場，市場參與者，也就是發(fā)電商，要在日前的11點左右提交它次日0時至24時每個時段的報價及申報容量，離正式交易大概有13小時到37小時的時間延期，對于一般傳統(tǒng)發(fā)電商，這并沒有很大的影響，但是對于風(fēng)力發(fā)電商，風(fēng)電功率的預(yù)測對于其報價就變得十分重要了，風(fēng)電功率的預(yù)測一般是基于前幾小時的風(fēng)速天氣預(yù)報的數(shù)據(jù)。

而對于一些更加靈活的日前電力市場，準(zhǔn)確的說應(yīng)該是6-12小時前電力市場，發(fā)電商只用在交易前7-13小時分四次提交報價及申報容量，分別是日前17點申報次日0點到5點時段的報價，日前23點申報次日6點到11點的報價，第二天5點申報當(dāng)日12點到17點的報價，以及11點申報當(dāng)日18點到23點的報價.由于這種市場設(shè)計，使得風(fēng)力發(fā)電商的發(fā)電功率預(yù)測時間比第一種方式更加靠近實際調(diào)度時刻，利用的風(fēng)速預(yù)報數(shù)據(jù)也更貼近實際時刻，所以，風(fēng)電功率預(yù)測的準(zhǔn)確性將會有所提高。第三種情況是小時前的電力市場，風(fēng)力發(fā)電商將會在實際交易前的一小時進(jìn)行報價，或者修改申報容量，這樣風(fēng)電功率預(yù)測軟件可以用到實際交易前兩小時以前的所有風(fēng)速實際數(shù)據(jù)，理論上，會使得風(fēng)電功率預(yù)測更加準(zhǔn)確。

三、結(jié)論

可再生能源的發(fā)展是世界電力發(fā)展的必然趨勢，風(fēng)電作為主要的可再生能源形勢，一直以來都被各個國家所重視，并且在很多國家也得到了良好的發(fā)展，為了鼓勵發(fā)電商投資風(fēng)能發(fā)電領(lǐng)域，歐洲很多國家采用了許多補(bǔ)貼政策來鼓勵風(fēng)能的發(fā)展。但是隨著風(fēng)能在電力市場的占有率越來越高，風(fēng)電參與市場報價是不可避免的趨勢，文中給出了幾種市場設(shè)計形式，通過仿真計算可以看出，市場設(shè)計越靈活，風(fēng)電生產(chǎn)商越接近交易時段進(jìn)行報價，可以有效提高風(fēng)電功率預(yù)測精度，從而降低市場交易成本，所以，在市場設(shè)計的時候，為了降低交易成本，有必要對風(fēng)電發(fā)電商進(jìn)行實施獎懲制度，以保證風(fēng)電功率預(yù)測的精度。

【參考文獻(xiàn)】

[1]肖創(chuàng)英.歐美風(fēng)電發(fā)展的經(jīng)驗與啟示[M].北京：中國電力出版社，2010