申先斌

（廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東揭陽 515000）

0 引言

2015 年“9 號(hào)文”的發(fā)布奠定了第二輪電力改革的方向，開展建設(shè)由垂直一體化的計(jì)劃性發(fā)用電逐步轉(zhuǎn)為通過市場(chǎng)價(jià)格引導(dǎo)的電力市場(chǎng)，在“1+6”配套文件的指導(dǎo)下，輸配電環(huán)節(jié)引入社會(huì)資本，大力發(fā)展增量配網(wǎng)的建設(shè)；發(fā)電側(cè)逐步減少計(jì)劃電量，增加市場(chǎng)電量份額，加大對(duì)電力用戶釋放電改紅利；售電公司和電力市場(chǎng)用戶數(shù)量呈指數(shù)型增長(zhǎng)，“管住中間，放開兩頭”的電改理念已深入人心。俗話說，“無現(xiàn)貨，不市場(chǎng)”，國家發(fā)改委、能源局發(fā)布的《關(guān)于開展電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)試點(diǎn)工作的通知》選擇南方（以廣東起步）、浙江、蒙西、山西、福建、山東、四川、甘肅等8個(gè)地區(qū)為第一批電力現(xiàn)貨市場(chǎng)試點(diǎn)。廣東省已于2018 年9 月出臺(tái)首部電力現(xiàn)貨市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)則并啟動(dòng)試運(yùn)行，甘肅、山西電力現(xiàn)貨市場(chǎng)也于2018 年底投入試運(yùn)行，其余5 個(gè)地區(qū)2019 年上半年也將同步推進(jìn)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)試運(yùn)行。南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場(chǎng)引鑒美國PJM 電力市場(chǎng)模式，采用中長(zhǎng)期+現(xiàn)貨市場(chǎng)構(gòu)架，以中長(zhǎng)期市場(chǎng)合約鎖定交易市場(chǎng)主體大部分收益，現(xiàn)貨市場(chǎng)采取日前市場(chǎng)全電量競(jìng)爭(zhēng)，日內(nèi)市場(chǎng)實(shí)時(shí)出清的方式協(xié)調(diào)機(jī)組開機(jī)組合和交易電量。

1 統(tǒng)調(diào)負(fù)荷與聯(lián)絡(luò)線功率的變化

2018 年廣東省統(tǒng)調(diào)負(fù)荷最高達(dá)1.08 億千瓦，日內(nèi)負(fù)荷曲線呈“三峰三谷”狀，負(fù)荷差可達(dá)0.40 億千瓦。日前市場(chǎng)采用安全約束機(jī)組組合（Security Constrained Unit Commitment，SCUC）和安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度（Security Constrained Economic Dispatch，SCED）模型進(jìn)行出清，得到次日96 點(diǎn)機(jī)組開機(jī)組合和機(jī)組出力曲線。實(shí)時(shí)用電負(fù)荷的波動(dòng)直接影響機(jī)組出力的變化，當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)負(fù)荷增加時(shí)，可能會(huì)調(diào)用報(bào)價(jià)更高的機(jī)組或同一機(jī)組的高價(jià)出力區(qū)間，此時(shí)節(jié)點(diǎn)電價(jià)也會(huì)隨之發(fā)生變化。聯(lián)絡(luò)線功率對(duì)節(jié)點(diǎn)電價(jià)的影響與負(fù)荷的變化一致，廣東電網(wǎng)通過“八交九直”高壓輸電線路同中西部電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，全省用電量約三分之一為外受電。聯(lián)絡(luò)線送入電量增加，省內(nèi)發(fā)電需求降低，此時(shí)在滿足輸電約束的條件下，節(jié)點(diǎn)電價(jià)也會(huì)隨著機(jī)組出力的下降而變化。

2 發(fā)電機(jī)組物理參數(shù)

機(jī)組物理參數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)電價(jià)影響主要有2 個(gè)方面：一是機(jī)組本身的出力受限；二是不同機(jī)組間爬坡速率的不同。對(duì)某一節(jié)點(diǎn)而言，當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，應(yīng)按序調(diào)用低價(jià)機(jī)組直至滿足負(fù)荷需求，如果某低價(jià)機(jī)組因自身或其他原因出力受限，系統(tǒng)無法調(diào)用其價(jià)格排序中的中標(biāo)出力，只能調(diào)用出力未受限但價(jià)格更高的機(jī)組，此時(shí)節(jié)點(diǎn)電價(jià)相應(yīng)發(fā)生波動(dòng)。煤機(jī)、燃機(jī)、水電機(jī)組及其他新能源機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)速率各不相同，目前廣東進(jìn)入市場(chǎng)的機(jī)組以煤機(jī)和燃機(jī)為主，煤機(jī)裝機(jī)容量占比高，但爬坡速率較慢，燃機(jī)則相反。在負(fù)荷高峰階段，當(dāng)?shù)蛢r(jià)煤機(jī)受爬坡約束時(shí)，系統(tǒng)需要調(diào)用高價(jià)燃機(jī)快速增加出力，以支撐負(fù)荷變化，因此爬坡階段將由燃機(jī)定價(jià)；當(dāng)負(fù)荷高峰或快速爬坡結(jié)束，煤機(jī)出力增加，燃機(jī)將逐漸減少至最少技術(shù)出力，此時(shí)將轉(zhuǎn)回煤機(jī)進(jìn)行定價(jià)。

3 輸電線路阻塞與開停機(jī)狀態(tài)

電能的不可大規(guī)模儲(chǔ)存和發(fā)用需實(shí)時(shí)平衡特性決定了電力現(xiàn)貨市場(chǎng)有別于其他現(xiàn)貨市場(chǎng)，在滿足價(jià)格排序條件的同時(shí)，需要綜合考慮輸電線路阻塞問題。以某地區(qū)A、B 節(jié)點(diǎn)為例，如果2 個(gè)節(jié)點(diǎn)間輸電線路不存在阻塞，A 節(jié)點(diǎn)便宜的電能供給B 節(jié)點(diǎn)用戶，則A、B 節(jié)點(diǎn)電價(jià)一致且由A 節(jié)點(diǎn)邊際機(jī)組的報(bào)價(jià)定價(jià)，如果A、B 節(jié)點(diǎn)間發(fā)生輸電阻塞，A 節(jié)點(diǎn)機(jī)組無法完全承擔(dān)B 節(jié)點(diǎn)用戶負(fù)荷需求，需要調(diào)用B 節(jié)點(diǎn)的價(jià)高機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，此時(shí)A、B 節(jié)點(diǎn)的電價(jià)將由各自的邊界機(jī)組進(jìn)行定價(jià)。輸電線路阻塞會(huì)產(chǎn)生阻塞盈余，對(duì)于阻塞管理，PJM 市場(chǎng)成員可進(jìn)行固定輸電權(quán)（Financial Trans-mission Rights，F(xiàn)TR）拍賣交易，以抵消線路阻塞對(duì)自身節(jié)點(diǎn)現(xiàn)貨價(jià)格波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，廣東電力現(xiàn)貨市場(chǎng)利用中長(zhǎng)期交易鎖定市場(chǎng)主體大部分收益，用以規(guī)避線路阻塞等因素引起的現(xiàn)貨價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。除了線路阻塞，機(jī)組的開停機(jī)狀態(tài)也會(huì)影響節(jié)點(diǎn)電價(jià)。一般情況下，負(fù)荷越高，節(jié)點(diǎn)電價(jià)也會(huì)越高，然而由于燃煤、燃?xì)鈾C(jī)組都存在最小技術(shù)出力，機(jī)組的最小出力部分納入優(yōu)先出清序列，當(dāng)負(fù)荷增加到需要新增開機(jī)時(shí)，新開機(jī)組必須要承擔(dān)一部分負(fù)荷，此時(shí)其余機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷相對(duì)減少，節(jié)點(diǎn)電價(jià)有可能反而下降。

4 輔助服務(wù)市場(chǎng)

為保證電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，市場(chǎng)成員可以提供調(diào)頻、調(diào)峰、旋轉(zhuǎn)備用、冷備用、無功調(diào)節(jié)和黑啟動(dòng)等一系列輔助服務(wù)。為了配合電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)，調(diào)動(dòng)市場(chǎng)主體提供更優(yōu)質(zhì)的調(diào)頻輔助服務(wù)，廣東省調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)已于2018 年9 月開始試運(yùn)行。市場(chǎng)建設(shè)的目標(biāo)是通過能量市場(chǎng)、調(diào)頻市場(chǎng)和備用市場(chǎng)的聯(lián)合出清，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的購電成本與輔助服務(wù)成本之和最低，屆時(shí)燃機(jī)和部分綜合調(diào)頻性能較優(yōu)的煤機(jī)將預(yù)留部分負(fù)荷空間參與調(diào)頻，在負(fù)荷高峰階段，這部分預(yù)留負(fù)荷無法調(diào)用，類似機(jī)組的出力受限，因此也會(huì)影響機(jī)組所在的節(jié)點(diǎn)價(jià)格。

5 發(fā)電機(jī)組報(bào)價(jià)

當(dāng)系統(tǒng)存在網(wǎng)絡(luò)阻塞時(shí)，節(jié)點(diǎn)電價(jià)在數(shù)值上未必與機(jī)組報(bào)價(jià)相對(duì)應(yīng)，某些情況下，節(jié)點(diǎn)價(jià)格可能高于最高機(jī)組報(bào)價(jià)，也可能低于最低機(jī)組報(bào)價(jià)，極端情況下節(jié)點(diǎn)電價(jià)可能為負(fù)值。下面舉一例說明：

圖1 為三節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)：1#點(diǎn)和2#點(diǎn)分別有1 臺(tái)機(jī)組G1、G2，出力均為100 MW，報(bào)價(jià)分別為100 元/（MW·h）和200 元/（MW·h），3 條輸電線路電抗值圖，忽略其他影響因素，3#點(diǎn)處需要輸出80 MW 的電能。如果1#～3#線路限載40 MW，求3#點(diǎn)處節(jié)點(diǎn)電價(jià)？

圖1 三節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電價(jià)組合

首先分析圖1 中系統(tǒng)的最優(yōu)調(diào)度情況。由于G1電價(jià)比G2便宜，出清模型優(yōu)先調(diào)用G1向負(fù)荷供電，但由于1#～3#線路存在輸電阻塞，以最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度為目標(biāo)，根據(jù)基爾霍夫電壓定律和電流定律，列出潮流平衡方程：

聯(lián)立求解得：FG1=40 MW，F(xiàn)G2=40 MW。

根據(jù)節(jié)點(diǎn)電價(jià)的定義，為求3#點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)價(jià)格，需要在3#點(diǎn)處增加1 MW 的負(fù)荷需求，再次列出潮流平衡方程:

聯(lián)立求解得：FG1=38 MW，F(xiàn)G2=43 MW。

即3#點(diǎn)處每增加1 MW 負(fù)荷，為保證1#～3#線路潮流不越限，需要G2 增加3 MW 出力，G1減少2 MW 出力。

計(jì)算得3#點(diǎn)處節(jié)點(diǎn)電價(jià)：P3=3PG2-2PG1=400 元/（MW·h）。此時(shí)3#點(diǎn)處節(jié)點(diǎn)電價(jià)與2 臺(tái)機(jī)組報(bào)價(jià)非正相關(guān)。由此可知，當(dāng)存在輸電阻塞時(shí)，部分節(jié)點(diǎn)電價(jià)可能由其他節(jié)點(diǎn)的發(fā)電機(jī)出力增減數(shù)量及其價(jià)格綜合決定。

上例只是簡(jiǎn)單的三節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，推廣到實(shí)際運(yùn)行的輸配電網(wǎng)絡(luò)，情況將復(fù)雜得多。

6 結(jié)語

現(xiàn)貨市場(chǎng)具有發(fā)現(xiàn)價(jià)格、激勵(lì)響應(yīng)、促進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)、優(yōu)化配置、管理阻塞、調(diào)節(jié)偏差等作用，要建立一個(gè)健康穩(wěn)定運(yùn)行的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)，實(shí)屬不易。作為發(fā)電側(cè)，日前市場(chǎng)電能量報(bào)價(jià)需要綜合考慮全市場(chǎng)外購電量和市場(chǎng)電需求總量、自身機(jī)組檢修狀態(tài)、所在物理節(jié)點(diǎn)通道阻塞情況、同節(jié)點(diǎn)競(jìng)價(jià)機(jī)組參數(shù)和開停機(jī)狀態(tài)等相關(guān)實(shí)時(shí)信息，才能更準(zhǔn)確地進(jìn)行機(jī)組報(bào)價(jià)，爭(zhēng)取最大的經(jīng)濟(jì)效益；對(duì)于負(fù)荷側(cè)而言，用戶如何選擇優(yōu)質(zhì)的售電公司代理電量，售電公司怎樣準(zhǔn)確地進(jìn)行負(fù)荷曲線管理和客戶甄選，也是當(dāng)下熱議的話題。