王鵬，任沖，李信，王世杰，姜楠

(1. 國家電網(wǎng)公司西北分部，西安710048；2. 廣東電網(wǎng)有限公司廣州供電局，廣州510060；3. 陜西秦嶺發(fā)電有限公司，陜西 渭南714206)

0 引言

當(dāng)前隨著新能源規(guī)模不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)調(diào)峰矛盾日益突出，調(diào)峰市場(chǎng)構(gòu)建已成為焦點(diǎn)問題。文獻(xiàn)[1 - 4]立足于省級(jí)電網(wǎng)，分別從省內(nèi)調(diào)峰需求、機(jī)組調(diào)節(jié)性能、考核補(bǔ)償和交易方式等方面進(jìn)行了探討；文獻(xiàn)[5]立足于省間交易，針對(duì)省間低谷調(diào)峰市場(chǎng)，分析了調(diào)峰提供方的調(diào)峰成本和受用方產(chǎn)生的效益；文獻(xiàn)[6]提出多區(qū)域互聯(lián)系統(tǒng)考慮大規(guī)模風(fēng)電接入下的熱電聯(lián)合調(diào)度模型；文獻(xiàn)[7 - 8]結(jié)合東北區(qū)域電網(wǎng)大規(guī)模風(fēng)電消納的實(shí)際需求，介紹了東北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)、基本原理、市場(chǎng)規(guī)則、實(shí)踐情況等。上述文獻(xiàn)為深化西北電網(wǎng)調(diào)峰市場(chǎng)建設(shè)提供了有益參考。

當(dāng)前西北電網(wǎng)調(diào)峰市場(chǎng)是傳統(tǒng)意義上的“離線”市場(chǎng)，基本運(yùn)作原理是以日前預(yù)估的“棄風(fēng)棄光電量”作為需求邊界，火電廠進(jìn)行單邊報(bào)價(jià)并排序形成“出清價(jià)格”，產(chǎn)生的市場(chǎng)費(fèi)用由新能源電場(chǎng)按發(fā)電量占比分?jǐn)?，如圖1所示。

圖1 當(dāng)前西北電網(wǎng)調(diào)峰市場(chǎng)基本運(yùn)作原理Fig.1 Basic operation principle of current peaking market of Northwest Power Grid

調(diào)峰市場(chǎng)從時(shí)間維度上分為日前市場(chǎng)和日內(nèi)市場(chǎng)[9]，日內(nèi)市場(chǎng)是以日前市場(chǎng)為邊界，針對(duì)日內(nèi)富裕新能源電量，仍按照上述的報(bào)價(jià)排序來出清；從地理維度上分為省內(nèi)市場(chǎng)和省間市場(chǎng)，省內(nèi)市場(chǎng)優(yōu)先于省間市場(chǎng)運(yùn)作，省間市場(chǎng)以省內(nèi)市場(chǎng)為邊界，針對(duì)本省無法消納的富裕新能源，由鄰省來進(jìn)行報(bào)價(jià)排序并出清。從而形成了完整的“日前+日內(nèi)”、“省內(nèi)+省間”調(diào)峰市場(chǎng)體系。

鑒于“離線”調(diào)峰市場(chǎng)以日前計(jì)劃出力(省間市場(chǎng))或50%額定容量(省內(nèi)市場(chǎng))作為設(shè)定的補(bǔ)償基準(zhǔn)，并不通過實(shí)時(shí)配置來確定，因此易產(chǎn)生市場(chǎng)補(bǔ)償邊界不清、調(diào)節(jié)資源錯(cuò)配問題。本文旨在探索調(diào)峰與電能量市場(chǎng)的在線化耦合模式，實(shí)時(shí)計(jì)算調(diào)峰貢獻(xiàn)量，即時(shí)反饋調(diào)節(jié)效果，實(shí)現(xiàn)各級(jí)市場(chǎng)的有序銜接。

1 當(dāng)前“離線”的調(diào)峰市場(chǎng)模式存在問題

1.1 調(diào)峰和電能量市場(chǎng)邊界不清，補(bǔ)償基準(zhǔn)混淆

對(duì)于省內(nèi)調(diào)峰而言，西北電網(wǎng)“兩個(gè)細(xì)則”[10]定義了火電機(jī)組額定容量50%以上常規(guī)調(diào)節(jié)部分的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)：以100%額定容量為補(bǔ)償基準(zhǔn)，向下調(diào)節(jié)到70%的調(diào)節(jié)部分(圖2左上區(qū)左斜線)為第一檔常規(guī)調(diào)峰貢獻(xiàn)電量；以70%額定容量為補(bǔ)償基準(zhǔn)，向下調(diào)節(jié)到50%的調(diào)節(jié)部分(圖2左上區(qū)豎線)為第二檔常規(guī)調(diào)峰貢獻(xiàn)電量。

西北電網(wǎng)省內(nèi)深度調(diào)峰市場(chǎng)[10]則定義了額定容量50%以下的深度調(diào)峰補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)：以額定容量50%為補(bǔ)償基準(zhǔn)，向下調(diào)節(jié)到40%的部分(圖2右下區(qū)右斜線)為第一檔深度調(diào)峰貢獻(xiàn)電量；額定容量40%再向下的調(diào)節(jié)部分(圖2右下區(qū)豎線)為第二檔深度調(diào)峰貢獻(xiàn)電量?？梢钥闯?，省內(nèi)調(diào)峰市場(chǎng)默認(rèn)以火電機(jī)組額定容量的50%，作為調(diào)峰市場(chǎng)和電能量市場(chǎng)的邊界。

對(duì)于西北電網(wǎng)省間調(diào)峰市場(chǎng)[11 - 12]而言，是以日前計(jì)劃出力為補(bǔ)償基準(zhǔn)，向下調(diào)節(jié)到50%的部分(圖2.2左斜線)為第一檔省間調(diào)峰貢獻(xiàn)電量；以50%額定容量為補(bǔ)償基準(zhǔn)，向下調(diào)節(jié)到40%的調(diào)節(jié)部分(見圖3豎線)為第二檔省間調(diào)峰貢獻(xiàn)電量；額定容量40%再向下的調(diào)節(jié)部分(圖3右斜線)為第三檔省間調(diào)峰貢獻(xiàn)電量?？梢钥闯?，省間調(diào)峰市場(chǎng)默認(rèn)為以火電機(jī)組日前計(jì)劃出力，作為調(diào)峰市場(chǎng)和電能量市場(chǎng)的邊界。

可見，當(dāng)前無論省內(nèi)還是省間調(diào)峰市場(chǎng)，都是采用提前預(yù)設(shè)的方式確定調(diào)峰市場(chǎng)與電能量市場(chǎng)間的邊界，而并非基于實(shí)時(shí)計(jì)算的基準(zhǔn)，因此存在不同程度的“過補(bǔ)償”或“欠補(bǔ)償”現(xiàn)象。省內(nèi)和省間市場(chǎng)在同一調(diào)節(jié)區(qū)間還可能存在補(bǔ)償“重疊”的情況。

圖2 西北“兩個(gè)細(xì)則”和“省內(nèi)深度調(diào)峰市場(chǎng)”火電補(bǔ)償基準(zhǔn)示意圖Fig.2 Schematic diagram of Northwest “Two Rules” and “Deep Peaking Market in the province”thermal power compensation benchmark

1.2 將全部新能源視作“負(fù)荷”承擔(dān)付費(fèi)，未體現(xiàn)其“電源”屬性

從系統(tǒng)平衡角度講，新能源預(yù)測(cè)出力實(shí)質(zhì)上承擔(dān)了“電源”的作用。只有新能源實(shí)際出力較預(yù)測(cè)偏小，才起到反向“負(fù)荷”的作用。而當(dāng)前調(diào)峰市場(chǎng)由全部新能源承擔(dān)付費(fèi)[13]，未區(qū)分新能源不同部分所對(duì)應(yīng)的不同屬性，因此有失偏頗。

1.3 純“下調(diào)”市場(chǎng)，未體現(xiàn)“上調(diào)”市場(chǎng)價(jià)值

當(dāng)前“離線”調(diào)峰市場(chǎng)默認(rèn)只在棄風(fēng)棄光情況下啟動(dòng)，所以只有火電給新能源提供“向下調(diào)節(jié)”的單一品種，未體現(xiàn)系統(tǒng)正平衡不足時(shí)火電“向上調(diào)節(jié)”的市場(chǎng)價(jià)值[14]。

1.4 當(dāng)前模式結(jié)算效率低，市場(chǎng)反饋慢

當(dāng)前調(diào)峰市場(chǎng)采取的是“日前出清、日內(nèi)執(zhí)行、月后結(jié)算”的模式，結(jié)算結(jié)果一般到月后才能公布，發(fā)電主體對(duì)參與調(diào)峰市場(chǎng)調(diào)節(jié)的“感知”遲緩，不利于形成改良調(diào)節(jié)效果的有效反饋。

由此可見，上述問題根源在于當(dāng)前調(diào)峰市場(chǎng)采用“離線”模式，使得調(diào)峰市場(chǎng)和電能量市場(chǎng)間界限模糊，未能實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。所以解決問題的關(guān)鍵在于清晰梳理調(diào)峰和電能量?jī)杉?jí)市場(chǎng)的邊界，統(tǒng)一補(bǔ)償基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“在線”耦合運(yùn)作。

2 調(diào)峰市場(chǎng)和電能量市場(chǎng)的供需關(guān)系梳理

在新能源預(yù)測(cè)邊界下，火電用于平衡實(shí)時(shí)用電負(fù)荷和聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃的出力，應(yīng)作為滿足電能量市場(chǎng)的火電基準(zhǔn)出力。于是，新能源預(yù)測(cè)出力和火電基準(zhǔn)出力就作為電能量市場(chǎng)的供應(yīng)方，實(shí)際用電負(fù)荷及聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃作為電能量市場(chǎng)的需求方。

火電在基準(zhǔn)出力上的再調(diào)節(jié)(大概率是深度調(diào)峰)，就體現(xiàn)為對(duì)新能源偏差部分承擔(dān)的調(diào)節(jié)[15]。因此火電在基準(zhǔn)出力上的再調(diào)節(jié)部分作為供應(yīng)方，新能源實(shí)際較預(yù)測(cè)的偏差部分作為需求方，納入到調(diào)峰市場(chǎng)范疇。詳見表1。

表1 電能量和調(diào)峰兩級(jí)市場(chǎng)的供需方關(guān)系Tab.1 Relationship between supply and demand in the two-level market of electric energy and peaking

對(duì)于新能源偏差有2種情況。

1)實(shí)際高于預(yù)測(cè)的正偏差。此時(shí)新能源預(yù)測(cè)出力全部參與電能量市場(chǎng)的平衡；而實(shí)發(fā)高于預(yù)測(cè)的正偏差部分，則需要啟動(dòng)向下調(diào)節(jié)的“負(fù)調(diào)峰市場(chǎng)”來平衡，如圖4所示。

圖4 新能源正偏差情況下的兩級(jí)市場(chǎng)對(duì)應(yīng)關(guān)系Fig.4 Correspondence relationship between the two levels of market under the condition of new energy positive deviation

2)實(shí)際低于預(yù)測(cè)的負(fù)偏差。此時(shí)新能源實(shí)發(fā)出力全部參與電能量市場(chǎng)平衡；而實(shí)發(fā)低于預(yù)測(cè)的負(fù)偏差部分，則需要啟動(dòng)向上調(diào)節(jié)的“正調(diào)峰市場(chǎng)”來平衡，如圖5所示[16]。可以看出，正調(diào)峰市場(chǎng)(或稱“備用市場(chǎng)”)彌補(bǔ)了當(dāng)前模式只有“下調(diào)”市場(chǎng)的不足，充分反映了“上調(diào)”市場(chǎng)的價(jià)值。

圖5 新能源負(fù)偏差情況下兩級(jí)市場(chǎng)對(duì)應(yīng)關(guān)系Fig.5 Correspondence relationship between the two levels of market under the negative bias of new energy

3 對(duì)當(dāng)前“離線”調(diào)峰市場(chǎng)模式改進(jìn)的思路

需要說明的是，對(duì)當(dāng)前“離線”調(diào)峰市場(chǎng)的改進(jìn)，并不是要改變?nèi)涨?、日?nèi)報(bào)價(jià)出清的操作流程。當(dāng)前日前報(bào)價(jià)排序出清決定日前中標(biāo)主體，日內(nèi)報(bào)價(jià)排序出清決定實(shí)時(shí)中標(biāo)主體的做法仍然保留。需要改進(jìn)的只是在實(shí)時(shí)層面對(duì)火電機(jī)組基準(zhǔn)出力的確定、對(duì)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)量的實(shí)時(shí)計(jì)算和結(jié)算反饋，這樣才能實(shí)現(xiàn)調(diào)峰市場(chǎng)與電能量市場(chǎng)的在線耦合和有序銜接。

3.1 火電機(jī)組基準(zhǔn)出力由“日前計(jì)劃確定”改為“實(shí)時(shí)在線配置”

如上所述，火電機(jī)組調(diào)峰基準(zhǔn)不應(yīng)按日前計(jì)劃提前設(shè)定，而應(yīng)在實(shí)時(shí)邊界下在線配置。

對(duì)于日前調(diào)峰市場(chǎng)而言，火電機(jī)組計(jì)劃出力就是滿足電能量市場(chǎng)后、進(jìn)入調(diào)峰市場(chǎng)前的基準(zhǔn)出力。如圖6所示。

圖6 日前調(diào)峰市場(chǎng)的火電基準(zhǔn)出力示意圖Fig.6 Schematic diagram of the benchmark power output of the peaking market a few days ago

到了實(shí)時(shí)層面，保持新能源預(yù)測(cè)值和聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃不變，只將“日前預(yù)測(cè)負(fù)荷”更新“實(shí)時(shí)負(fù)荷”，并根據(jù)AGC預(yù)定策略重新分配火電機(jī)組出力，即得到各火電機(jī)組在實(shí)時(shí)層面承擔(dān)電能量市場(chǎng)后、進(jìn)入調(diào)峰市場(chǎng)前的基準(zhǔn)出力，如圖7所示。這個(gè)基準(zhǔn)出力就作為各層級(jí)調(diào)峰市場(chǎng)的唯一基準(zhǔn)，解決了當(dāng)前模式下基準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題。

圖7 實(shí)時(shí)調(diào)峰市場(chǎng)的火電基準(zhǔn)出力示意圖Fig.7 Schematic diagram of thermal power benchmark output in real-time peaking market

將火電機(jī)組基準(zhǔn)出力由“日前計(jì)劃確定”改為“實(shí)時(shí)在線配置”有2個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1)找準(zhǔn)了反映實(shí)時(shí)調(diào)峰和電能量市場(chǎng)的真實(shí)邊界，解決了采取機(jī)組50%額定容量或日前計(jì)劃出力為基準(zhǔn)的“過補(bǔ)償”或“欠補(bǔ)償”問題；2)統(tǒng)一了省內(nèi)、省間市場(chǎng)的補(bǔ)償基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)市場(chǎng)的無縫銜接，解決了“重疊補(bǔ)償”的問題。

3.2 火電機(jī)組調(diào)峰貢獻(xiàn)電量由“出清目標(biāo)認(rèn)定”改為“實(shí)時(shí)積分計(jì)算”

當(dāng)前“離線”調(diào)峰市場(chǎng)執(zhí)行的是“日前出清目標(biāo)認(rèn)定”法，即默認(rèn)日前計(jì)劃出力這個(gè)基準(zhǔn)未變，機(jī)組最終出力與目標(biāo)出力的差額即為少調(diào)節(jié)的量。其根本問題仍是默認(rèn)日前計(jì)劃基準(zhǔn)在實(shí)時(shí)不會(huì)發(fā)生變化。

按照上述思路，基準(zhǔn)出力改為“實(shí)時(shí)在線配置”后，“日前出清目標(biāo)認(rèn)定”法就不再適用，必須實(shí)時(shí)計(jì)算火電機(jī)組積分貢獻(xiàn)電量。具體操作如下。

在確定實(shí)時(shí)基準(zhǔn)出力的基礎(chǔ)上，再將“日前新能源預(yù)測(cè)出力”更新為“實(shí)時(shí)新能源出力”。此時(shí)火電機(jī)組較基準(zhǔn)出力產(chǎn)生的積分電量，即為對(duì)新能源偏差部分的調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)，納入到調(diào)峰市場(chǎng)范疇，如圖8所示。

圖8 進(jìn)入實(shí)時(shí)調(diào)峰市場(chǎng)后的火電機(jī)組調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)示意圖Fig.8 Thermal power unit adjustment after entering the real-time peaking market contribution diagram

火電機(jī)組調(diào)峰貢獻(xiàn)電量改為“實(shí)時(shí)積分計(jì)算”的優(yōu)點(diǎn)有：一是能夠精確反映火電的實(shí)際調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)效果；二是針對(duì)新能源正負(fù)偏差，能清晰區(qū)分出向上和向下兩個(gè)方向的調(diào)峰品種，從而解決了當(dāng)前模式只有“純下調(diào)”品種的局限性。如圖9所示。

圖9 火電在調(diào)峰市場(chǎng)中的向上、向下雙向調(diào)節(jié)示意圖Fig.9 Schematic diagram of up down bidirectional adjustment of thermal power in the peaking market

首先需要說明的是，由“日前出清目標(biāo)認(rèn)定”向“實(shí)時(shí)積分計(jì)算”的轉(zhuǎn)變，并非取消日前和日內(nèi)調(diào)峰市場(chǎng)出清，因?yàn)槿涨昂腿諆?nèi)調(diào)峰市場(chǎng)的中標(biāo)主體仍需要通過報(bào)價(jià)排序來確定，只不過日前、日內(nèi)中標(biāo)主體的具體貢獻(xiàn)都要通過“實(shí)時(shí)積分計(jì)算”而非“日前出清目標(biāo)認(rèn)定”來確定。

3.3 調(diào)峰市場(chǎng)模式由“事前出清+事后結(jié)算”向“實(shí)時(shí)計(jì)算+事中反饋”轉(zhuǎn)變

當(dāng)前調(diào)峰市場(chǎng)模式的基本流程是發(fā)電主體日前報(bào)價(jià)、排序出清，日內(nèi)執(zhí)行、月后結(jié)算。操作流程繁瑣，周期長(zhǎng)，結(jié)算效率低，對(duì)市場(chǎng)主體反饋慢。為提高調(diào)峰市場(chǎng)運(yùn)作效率，應(yīng)改為“實(shí)時(shí)計(jì)算+事中反饋”的新模式，使發(fā)電主體靈敏地“感受”自身調(diào)節(jié)效果[17]，促進(jìn)良性調(diào)節(jié)。

4 實(shí)現(xiàn)調(diào)峰市場(chǎng)和電能量市場(chǎng)耦合運(yùn)作的具體操作方法

4.1 實(shí)時(shí)計(jì)算火電機(jī)組基準(zhǔn)出力并積分調(diào)峰電量

如上所述，用“實(shí)際用電負(fù)荷”替代“預(yù)測(cè)用電負(fù)荷”，即可得到火電滿足電能量市場(chǎng)后、進(jìn)入調(diào)峰市場(chǎng)前的實(shí)時(shí)基準(zhǔn)出力。如式(1)—(2)所示。

P計(jì)劃火電總基準(zhǔn)出力=P預(yù)測(cè)用電負(fù)荷+P聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃-
P預(yù)測(cè)新能源-P水電

(1)

P實(shí)時(shí)火電總基準(zhǔn)出力=P實(shí)際用電負(fù)荷+P聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃-
P預(yù)測(cè)新能源-P水電

(2)

在水電出力不發(fā)生變化時(shí)，可得出火電總基準(zhǔn)出力的變化量如式(3)所示。

ΔP火電總基準(zhǔn)出力=P實(shí)際火電總基準(zhǔn)出力-P計(jì)劃火電總基準(zhǔn)出力
=P實(shí)際負(fù)荷-P預(yù)測(cè)負(fù)荷

(3)

將這個(gè)變化量按系統(tǒng)預(yù)定的AGC策略分配到每臺(tái)機(jī)組(為敘述方便，本文采取平均分配方式)，即得到每臺(tái)火電機(jī)組進(jìn)入到調(diào)峰市場(chǎng)前的基準(zhǔn)出力曲線，如式(4)—(5)所示。

ΔP火電機(jī)組i=ΔP火電總基準(zhǔn)出力/n

(4)

P火電機(jī)組i調(diào)峰基準(zhǔn)=P火電機(jī)組i計(jì)劃+ΔP火電機(jī)組i

(5)

于是該機(jī)組實(shí)際出力與基準(zhǔn)出力之間形成的積分量，即為該機(jī)組在調(diào)峰市場(chǎng)的貢獻(xiàn)電量。用Q代表積分電量，t代表統(tǒng)計(jì)周期，機(jī)組為i，對(duì)應(yīng)所在的控制區(qū)內(nèi)有n臺(tái)機(jī)組。于是正調(diào)峰市場(chǎng)電量計(jì)算如(6)所示。

(6)

相應(yīng)地，負(fù)調(diào)峰市場(chǎng)電量計(jì)算如式(7)所示。

(7)

4.2 向省內(nèi)深調(diào)市場(chǎng)和省間調(diào)峰市場(chǎng)的同步傳遞

以電能量市場(chǎng)為樞紐，向下調(diào)節(jié)延伸到“負(fù)調(diào)峰市場(chǎng)”，向上調(diào)節(jié)延伸到“正調(diào)峰市場(chǎng)”，就形成了“負(fù)調(diào)峰市場(chǎng)-電能量市場(chǎng)-正調(diào)峰市場(chǎng)”的各層級(jí)完整市場(chǎng)體系[17]，如圖10所示。

圖10 各層級(jí)調(diào)峰市場(chǎng)邊界及傳遞觸發(fā)圖Fig.10 Peaking market boundary of all levels and delivery trigger map

當(dāng)省內(nèi)負(fù)調(diào)峰能力用盡仍無法滿足負(fù)調(diào)峰市場(chǎng)需求(新能源消納)時(shí)，則啟動(dòng)“省內(nèi)深調(diào)市場(chǎng)”和“省間負(fù)調(diào)峰市場(chǎng)”；當(dāng)省內(nèi)正調(diào)峰能力用盡仍不能滿足正調(diào)峰市場(chǎng)需求(電力平衡)時(shí)，則啟動(dòng)“省間正調(diào)峰市場(chǎng)”。

對(duì)于提供“省間負(fù)調(diào)峰”的省而言，不僅要計(jì)算滿足自身電能量市場(chǎng)的第一級(jí)基準(zhǔn)出力(負(fù)荷變化)，還要計(jì)算滿足自身調(diào)峰市場(chǎng)的第二級(jí)基準(zhǔn)出力(新能源變化)。機(jī)組在第二級(jí)基準(zhǔn)上再開展的“下調(diào)”服務(wù)，才應(yīng)納入到省間負(fù)調(diào)峰市場(chǎng)的范疇。

為與第一級(jí)基準(zhǔn)出力的變化量ΔP火總區(qū)分開來，采用ΔP′火總代表第二級(jí)基準(zhǔn)出力的變化量。ΔP′火總相較ΔP火總而言，不僅考慮實(shí)際負(fù)荷偏差的影響，同時(shí)也要考慮實(shí)際新能源偏差的影響。將ΔP′火總按照AGC預(yù)定策略分解到機(jī)組，得到每臺(tái)機(jī)組的ΔP′火i， 也就得到了每臺(tái)機(jī)組負(fù)調(diào)峰市場(chǎng)的基準(zhǔn)出力。具體如式(8)—(9)所示。

ΔP′火總=P實(shí)際負(fù)荷-P預(yù)測(cè)負(fù)荷+
P預(yù)測(cè)新能源-P實(shí)際新能源

(8)

ΔP′火i=ΔP′火總/n

(9)

當(dāng)ΔP′火總<0時(shí)，對(duì)應(yīng)為啟動(dòng)省間負(fù)調(diào)峰市場(chǎng)。積分電量計(jì)算公式如式(10)—(11)所示。

P火電機(jī)組i省間負(fù)調(diào)峰市場(chǎng)基準(zhǔn)=(P火電機(jī)組i計(jì)劃+ΔP′火i)<
P火電機(jī)組i計(jì)劃

(10)

(11)

當(dāng)ΔP′火總>0時(shí)，對(duì)應(yīng)啟動(dòng)省間正調(diào)峰市場(chǎng)。積分電量計(jì)算公式如式(12)—(13)所示.

P火電機(jī)組i省間正調(diào)峰市場(chǎng)基準(zhǔn)=(P火電機(jī)組i計(jì)劃+ΔP′火i)>
P火電機(jī)組i計(jì)劃

(12)

(13)

4.3 實(shí)時(shí)計(jì)算調(diào)峰市場(chǎng)價(jià)格并反饋給調(diào)節(jié)主體

設(shè)B代表額度。需求省機(jī)組為i，共有n臺(tái)。提供省間調(diào)節(jié)的機(jī)組為j，共有v臺(tái)參與。假設(shè)需求省第一級(jí)基準(zhǔn)出力在[70%，100%]之間，按照“兩個(gè)細(xì)則”對(duì)應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為0.007 元/kWh；提供省間負(fù)調(diào)峰省的第二級(jí)基準(zhǔn)出力在[50%，70%]之間，按照“兩個(gè)細(xì)則”對(duì)應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為0.035 元/kWh。設(shè)省內(nèi)深度調(diào)峰市場(chǎng)在[40%，50%]部分的調(diào)峰出清價(jià)格為SN1，40%以下的調(diào)峰價(jià)格定為SN2。省間調(diào)峰市場(chǎng)在50%以上的價(jià)格定為SJ1，[40%，50%]的價(jià)格定為SJ2，40%以下的調(diào)峰價(jià)格取為SJ3。則考慮省內(nèi)常規(guī)、省內(nèi)深調(diào)和省間調(diào)峰的負(fù)調(diào)峰市場(chǎng)總額度如式(14)所示。

(14)

用該額度除以新能源正偏差總電量，即得到新能源正偏電量承擔(dān)負(fù)調(diào)峰市場(chǎng)付費(fèi)的度電成本[18]。如式(15)所示。

(15)

考慮到新能源波動(dòng)性較強(qiáng)，正偏差總量應(yīng)按照統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)，每個(gè)產(chǎn)生正偏差的新能源電場(chǎng)的偏差量比例來分?jǐn)偟絺€(gè)體。用l代表本省的新能源電場(chǎng)，共有w個(gè)。每個(gè)新能源電場(chǎng)的付費(fèi)計(jì)算如式(16)所示。

(16)

對(duì)于正調(diào)峰的情況，仍設(shè)本省的第一級(jí)基準(zhǔn)出力在[70%，100%]之間，對(duì)應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為0.007元/kWh；提供省間正調(diào)峰省的第二級(jí)基準(zhǔn)出力在[50%，70%]之間，對(duì)應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為0.035元/kWh。如式(17)所示。

(17)

這樣該額度除以新能源的負(fù)偏差電量，即得到新能源承擔(dān)正調(diào)峰市場(chǎng)付費(fèi)的度電成本。如式(18)所示。

(18)

正調(diào)峰市場(chǎng)對(duì)應(yīng)于新能源負(fù)偏差電量。即應(yīng)按照統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)，每個(gè)產(chǎn)生負(fù)偏差的新能源電場(chǎng)的偏差量比例來分?jǐn)偟絺€(gè)體[19]。設(shè)l代表新能源電場(chǎng)，共有w個(gè)。每個(gè)新能源電場(chǎng)的付費(fèi)計(jì)算如式(19)所示。

(19)

這樣就形成了基于正、負(fù)調(diào)峰市場(chǎng)付費(fèi)度電成本的價(jià)格信號(hào)并即時(shí)反饋主體，達(dá)到了實(shí)時(shí)形成需求、實(shí)時(shí)計(jì)算貢獻(xiàn)量、實(shí)時(shí)反饋價(jià)格引導(dǎo)、實(shí)時(shí)配置資源的成熟市場(chǎng)目標(biāo)。

5 算例

設(shè)某系統(tǒng)由X1—X5 5個(gè)風(fēng)電場(chǎng)和H1—H5 5臺(tái)火電機(jī)組組成(火電機(jī)組均為容量300 MW，最小技術(shù)出力150 MW)。按新能源“整體正偏”、“整體負(fù)偏”兩種情況，以及“本省提供深調(diào)”、“臨省提供負(fù)調(diào)峰”和“臨省提供正調(diào)峰”5種典型情況進(jìn)行分析。

5.1 情況一：新能源整體正偏

由于實(shí)際負(fù)荷較計(jì)劃增加50 MW，于是第一級(jí)基準(zhǔn)出力就是每臺(tái)火電計(jì)劃出力各增加10 MW，達(dá)到260 MW?？紤]到新能源實(shí)際出力較預(yù)測(cè)增加100 MW，每臺(tái)火電目標(biāo)出力應(yīng)達(dá)到240 MW，于是新模式下調(diào)峰市場(chǎng)貢獻(xiàn)量相應(yīng)為(24-26)×10=-20 MWh，負(fù)值代表負(fù)調(diào)峰貢獻(xiàn)。而原模式以機(jī)組額定容量作為起補(bǔ)基準(zhǔn)，計(jì)算每臺(tái)機(jī)組調(diào)峰貢獻(xiàn)量為(24-30)×10=-60 MWh?？梢?，原模式存在明顯“過補(bǔ)償”的情況。

新能源整體正偏情況詳見附表1。

5.2 情況二：新能源整體負(fù)偏

由于實(shí)際負(fù)荷較計(jì)劃增加50 MW，第一級(jí)基準(zhǔn)出力仍為260 MW。但考慮新能源實(shí)際出力較計(jì)劃減少50 MW，這樣每臺(tái)火電的目標(biāo)出力達(dá)到270 MW，于是新模式下調(diào)峰市場(chǎng)貢獻(xiàn)量為(27-26)×10=10 MWh，正值代表正調(diào)峰貢獻(xiàn)。而原模式下仍以火電機(jī)組額定容量作為起補(bǔ)基準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)每臺(tái)機(jī)組的調(diào)峰貢獻(xiàn)量為(27-30)×10=-30 MWh，體現(xiàn)的卻是負(fù)調(diào)峰貢獻(xiàn)，存在不對(duì)應(yīng)性問題。

新能源整體負(fù)偏情況詳見附表2。

5.3 情況三：深度調(diào)峰市場(chǎng)

由于實(shí)際負(fù)荷較計(jì)劃增加50 WW，于是第一級(jí)基準(zhǔn)出力達(dá)到190 MW?？紤]到新能源電場(chǎng)實(shí)際出力較計(jì)劃共增加250 MW，這樣每臺(tái)火電的目標(biāo)目標(biāo)出力就達(dá)到140 MW，低于最小技術(shù)出力150 MW。于是新模式下從190 MW基準(zhǔn)減到150 MW的部分，就是常規(guī)負(fù)調(diào)節(jié)市場(chǎng)貢獻(xiàn)量，即(15-19)×10=-40 MWh；而深度調(diào)峰市場(chǎng)貢獻(xiàn)量為(14-15)×10=-10 MWh。原模式下雖然也以150 MW作為機(jī)組深度調(diào)峰的起補(bǔ)基準(zhǔn)，但對(duì)于常規(guī)負(fù)調(diào)峰市場(chǎng)貢獻(xiàn)量的計(jì)算，卻是以額定容量作為起補(bǔ)基準(zhǔn)，這樣每臺(tái)機(jī)組常規(guī)負(fù)調(diào)峰市場(chǎng)貢獻(xiàn)量為(15-30)×10=-150 MWh，存在明顯過補(bǔ)償現(xiàn)象。

深度調(diào)峰市場(chǎng)情況詳見附表3。

5.4 情況四：提供省的負(fù)調(diào)峰提供情況(詳見附表4)

若提供省自身未開展深調(diào)，則相應(yīng)省間調(diào)峰需求可傳遞到該省。這樣需求省下調(diào)50 MW的需求通過聯(lián)絡(luò)線傳遞到提供省，使得提供省的聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃值由原來的-100 MW疊加到-150 MW。

設(shè)提供省的也由5個(gè)風(fēng)電場(chǎng)和5臺(tái)300 MW火電機(jī)組組成。由于實(shí)際負(fù)荷較計(jì)劃增加100 MW，于是第一級(jí)基準(zhǔn)出力仍是在5臺(tái)火電機(jī)組平均計(jì)劃值上各增加20 MW，達(dá)到190 MW?？紤]到提供省自身新能源電場(chǎng)實(shí)際出力較計(jì)劃共增加50 MW，這樣每臺(tái)火電的第二級(jí)基準(zhǔn)出力達(dá)到180 MW。最后考慮聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃下調(diào)至-150 MW后，各機(jī)組平均目標(biāo)出力應(yīng)為170 MW，每臺(tái)機(jī)組恰好較第二級(jí)基準(zhǔn)出力下調(diào)了-10 MW，實(shí)現(xiàn)了下調(diào)需求的傳遞和分解。

而若按原模式運(yùn)作，火電調(diào)峰基準(zhǔn)為日前計(jì)劃值170 MW，低于新模式下的第二級(jí)基準(zhǔn)值180 MW，因此原模式存在“欠補(bǔ)償”現(xiàn)象。

提供省的負(fù)調(diào)峰提供情況詳見附表4。

5.5 情況五：鄰省提供省間正調(diào)峰市場(chǎng)

對(duì)于發(fā)生正調(diào)峰的需求省而言，由于實(shí)際風(fēng)電全部為0，普遍低于預(yù)測(cè)，導(dǎo)致火電理論出力均高于額定容量，每臺(tái)機(jī)組超出30 MW，共有150 MW的上調(diào)量需求，要通過聯(lián)絡(luò)線傳遞到提供省，使得提供省的聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃值由原來的100 MW疊加為250 MW。

設(shè)提供省的情況也由5個(gè)風(fēng)電場(chǎng)和5臺(tái)300 MW火電機(jī)組組成。由于實(shí)際負(fù)荷較計(jì)劃增加50 MW，于是提供省第一級(jí)基準(zhǔn)出力是在5臺(tái)火電機(jī)組計(jì)劃值上平均各增加10 MW，達(dá)到240 MW?？紤]到提供省自身新能源電場(chǎng)實(shí)際出力較計(jì)劃共增加50 MW，這樣每臺(tái)火電的第二級(jí)基準(zhǔn)出力為230 MW。最后考慮聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃上調(diào)50 MW至250 MW后，各機(jī)組平均出力應(yīng)為260 MW，每臺(tái)機(jī)組恰好較第二級(jí)基準(zhǔn)出力下調(diào)了30 MW，從而實(shí)現(xiàn)了上調(diào)需求的傳遞和分解。

鄰省提供省間正調(diào)峰市場(chǎng)中需求省的正調(diào)峰需求情況見附表5，提供省的正調(diào)峰提供情況見附表6。

6 結(jié)語

本文旨在構(gòu)建調(diào)峰與電能量市場(chǎng)的在線耦合模式：通過在線分割調(diào)峰和電能量市場(chǎng)邊界，形成火電統(tǒng)一基準(zhǔn)出力；即時(shí)計(jì)算積分貢獻(xiàn)量和調(diào)峰市場(chǎng)價(jià)格直觀反饋收益，促進(jìn)發(fā)電主體改善調(diào)節(jié)效率；通過理清“省內(nèi)調(diào)峰市場(chǎng)”和“省間調(diào)峰市場(chǎng)”的邊界和啟動(dòng)傳遞條件，實(shí)現(xiàn)有序銜接。最后通過分析5種典型市場(chǎng)情況，驗(yàn)證了基于電能量和調(diào)峰市場(chǎng)耦合運(yùn)作的新模式，在準(zhǔn)確體現(xiàn)市場(chǎng)價(jià)值、提升調(diào)節(jié)效率和促進(jìn)主體調(diào)節(jié)積極性方面具備的優(yōu)越性。