韓貽明，蘇佩超，孫永紅，劉佳，朱麗曉，王國麗

（1.國家能源集團新疆吉林臺水電開發(fā)有限公司,新疆 伊犁 835199；2.國電南京自動化股份有限公司,江蘇 南京 210000）

1 前言

我國電力供需形式已由供不應(yīng)求轉(zhuǎn)變?yōu)楣┐笥谇?為了實現(xiàn)電力工業(yè)的長期可持續(xù)發(fā) 展,我國電力市場的改革朝著“廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)”的方向進行,以發(fā)電企業(yè)作為主體參與市場競爭。此項改革前期僅停留在火電競爭階段。但隨著電力市場的不斷深化,水電作為電能主要組成部分,競價上網(wǎng)勢在必行。

2 電力市場特點及交易類型

電力市場最大的特點是產(chǎn)品的不可存儲,這就要求供需量相對平衡。目前電力市場主要的交易類型包括：年月合約市場、日前市場[1]、實時平衡市場等多種交易,各交易類型互相補充。

（1）年月合約市場：是保證電價穩(wěn)定、防止壟斷的重要手段,分為年度合約和月度合約,分別以年和月為單位競價上網(wǎng)。

（2）日前市場：介于年月合約市場與實時平衡市場之間,價格波動較大,有一定風(fēng)險。將年度合約、月度合約電量分解到天。

（3）實時平衡市場：用來調(diào)節(jié)日前市場中計劃出力與實際負荷之間的偏差。

3 水電競價上網(wǎng)現(xiàn)狀

與上述交易類型對應(yīng)的交易方式,分別是：年月合約申報、發(fā)電權(quán)交易[3]、報增減、實時平衡調(diào)度機制[5]。

（1）年月合約申報：主要包括合約電量、合約電價。如何報出合理的電量和電價,兼顧到企業(yè)利潤和中標(biāo)概率,是各發(fā)電企業(yè)需要面對的問題。

（2）發(fā)電權(quán)交易：用來解決由于水電豐枯水問題造成的發(fā)電能力不確定問題,對年月市場進行調(diào)整。目前以水火置換方式為主。發(fā)電企業(yè)根據(jù)平等自愿的原則,進行合約電量轉(zhuǎn)讓,詳細的發(fā)電權(quán)流程可參見相關(guān)文獻[3]。

（3）報增減：是在日前交易的基礎(chǔ)上,建立的機組出力微調(diào)交易,主要是為了避免水電棄水問題,因此具有一定的強制性,詳細流程可參見相關(guān)文獻[4]。

（4）實時調(diào)度平衡機制：用于維持電力系統(tǒng)電能平衡,并保證電力系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性。主要包括：后續(xù)時段的實時平衡調(diào)度交易、實時平衡輔助服務(wù)、線路或斷面潮流實時校正等。詳細流程參見相關(guān)文獻[5]。

4 喀什河梯級電站水電競價策略

4.1 流域及梯級電站特點

4.1.1 洪水特點

洪水過程復(fù)雜,伊犁河流域是新疆降水最豐沛的地區(qū)之一,有干 旱區(qū)“濕島”之稱,洪水過程可分為消融型洪水和消融與暴雨疊加型的混合洪水。

4.1.2 水庫調(diào)蓄特點

（1）梯級電站一共有五級,其中有一級、二級、四級三個電站都是攔河引水式和徑流式電站,基本無調(diào)節(jié)能力；

（2）第三級電站（吉林臺一級）和第四級電站（尼勒克電站）之間隔著吉林臺二級電站,此電站是日調(diào)節(jié)電站,出庫流量隨機性較大；

（3）各級電站都承擔(dān)了生態(tài)流量任務(wù),三級、四級、五級電站承擔(dān)了灌溉任務(wù),灌溉計劃要根據(jù)作物面積、作物結(jié)構(gòu)逐年進行調(diào)整。

4.2 競價上網(wǎng)策略

針對以上特點和三種交易類型,水電競價上網(wǎng)可采取相對應(yīng)的競價上網(wǎng)策略。

4.2.1 年月合約申報

（1）電量申報

喀什河梯級電站全年各時段各站出力情況見表1和表2,匯總表見表3。

表1 2019年全年各時段各站出力情況表單位：億kW·h

表2 2020年全年各時段各站出力情況表單位：億kW·h

表3 歷年各時段出力匯總表 單位：億kW·h

圖1 歷年各月出力統(tǒng)計曲線

根據(jù)以上統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)可以看出,歷年各月平均出力和全年匯總出力,有一定的偏差,這主要是由于豐水年和枯水年的影響。為此,分別采用平均值上下浮動法,以平均值為基準(zhǔn),加上豐平枯水年影響,以此值作為年月合約申報電量：

式中：TotalPower是申報電量；AveragePower是年月出力平均值；k 為系數(shù)；f是洪水頻率；根據(jù)中長期來水預(yù)報成果確定。

（2）電價申報

電價的確定,關(guān)系到中標(biāo)概率和企業(yè)利潤,是比較關(guān)鍵的因素。

目前,新疆電網(wǎng)公司口徑總裝機8553.5 萬kW,其中,火電4874.6萬kW,占比57.81%；水電695.40 萬kW,占比8.10%；風(fēng)電1920.1萬kW,占比21.89%；光伏951.6萬kW,占比10.42%；其他111.70萬kW,占比1.30%,同口徑用電負荷僅約3000萬kW,供需矛盾較為突出,同時風(fēng)電和光伏等新能源機組在供給側(cè)占據(jù)較大的比重。根據(jù)新疆的發(fā)電上網(wǎng)序列和氣候條件,風(fēng)電和光伏等新能源機組占據(jù)發(fā)電第一序列,且發(fā)電成本較低,對水電的發(fā)電負荷影響較大。

基于貝葉斯博弈的競價上網(wǎng)模型[2]研究表明：參與競價的企業(yè)數(shù)越多,各企業(yè)的報價更趨于理性,當(dāng)所有發(fā)電企業(yè)均采用線性策略時,各企業(yè)通常會把自己預(yù)測值的（n-1）/n作為自己的報價。

據(jù)公開資料顯示,風(fēng)、光、水發(fā)電成本主要包括機組成本、建設(shè)成本、運維成本、人員成本與材料費等；火電成本除了這些成本之外,還包括燃料成本,占發(fā)電成本50%~70%。

幾種發(fā)電方式相比較而言,火電成本較高,其他幾種方式成本類似,因此,應(yīng)主要針對光伏和風(fēng)電企業(yè)歷史報價和報價趨勢進行分析,以不高于風(fēng)電和光伏平均報價為準(zhǔn)則,確保爭取到合理市場份額。

4.2.2 發(fā)電權(quán)交易

針對喀什河梯級實際情況,可以考慮與火電廠及光伏電廠合作,進行發(fā)電權(quán)交易。

（1）可與有合作意向的火電廠進行合作。由于火電廠燃料成本是硬成本,且占發(fā)電成本50%~70%,因此對于火電廠來說,豐水期出讓發(fā)電權(quán),節(jié)約煤炭資源,枯水期購買發(fā)電權(quán),可獲取合理利潤；對于水電廠來說：豐水期購買部分發(fā)電權(quán),可避免棄水,減少損失,枯水期出讓發(fā)電權(quán),防止水庫拉空影響水庫性能和其他用水需求。

（2）可與有合作意向的光伏電廠進行合作。在汛期,如果陰雨天較多,輻照能量嚴(yán)重不足,使得光伏系統(tǒng)的功能性大打折扣；同時,陰雨天較多導(dǎo)致來水量偏多,陰雨天蒸發(fā)減少。因此對于光伏電廠來說,陰雨天較多時出讓發(fā)電權(quán),晴天多時購買發(fā)電權(quán)；對于水電廠來說,陰雨天較多時購買部分發(fā)電權(quán),晴天多時出讓發(fā)電權(quán),正好可以形成互補。

（3）對于喀什河地區(qū),還需要考慮融雪問題,陽光充足時,融雪會引起來水增加,此時光伏電廠發(fā)電能力沒有減弱,需要結(jié)合天氣預(yù)報,分析風(fēng)電發(fā)電廠是否有合作的可能。

4.2.3 報增減

喀什河流域梯級水電站報增減策略如下：

（1）在豐水期,水位低時,應(yīng)以一個略低的價格報增出力,購買到份額后,可以為后續(xù)騰出庫容,購買不到也不太影響后續(xù)水庫調(diào)蓄；在水位高時,應(yīng)以一個略高的價格報增出力,因為此時必須要爭取到份額,以避免棄水。

（2）在枯水期,前期以一個略高的價格報減出力,如果能出讓部分份額,可以增加利潤,出讓不了也沒關(guān)系；后期以一個略低的價格報減出力,因為此時必須要爭取到份額,降低出力,以避免春灌期間水資源短缺。

（3）以上均要通過歷史資料、當(dāng)前降雪情況、天氣情況進行分析后,慎重決策。

4.2.4 實時平衡調(diào)度機制喀什河流域梯級水電站參與實時平衡交易策略如下：

由于其交易量可能很小,電價波動卻可能很大,因此,對于水電機組來說,由于機組啟停靈活,啟停成本可以忽略不計,因此可以適當(dāng)參與實時平衡交易,即使下調(diào)出力,也可以在下一個時段上調(diào)出力,因為按照統(tǒng)計規(guī)則,上調(diào)出力和下調(diào)出力幾率應(yīng)該均等的,對總的出力影響不大。

4.2.5 灌區(qū)緩沖作用

喀什河流域下游灌區(qū)引水樞紐(渠首)每日計劃引水量見表4。

表4 灌溉引水計劃表

梯級電站全年平均入庫流量分別為：62.65 m3/s,73.32 m3/s,117.2 m3/s,61.7 m3/s~112 m3/s,127.9 m3/s,總的平均入庫流量442.77 m3/s~493.07 m3/s,灌溉高峰時,灌溉流量約占40%。

灌溉任務(wù)的特點是彈性較大,在水量充足時,可在限度范圍內(nèi)適當(dāng)多灌溉,利用田間渠道保持土壤濕度,在水量不足時,土壤濕度略有下降,也不會有太大影響,因此對小幅度的發(fā)電流量變化起到一個緩沖作用,對水電競價上網(wǎng)尤其是參與實時平衡調(diào)度機制調(diào)節(jié),有較大作用。

5 結(jié)語

通過以上水電競價策略,可基本保證梯級電站綜合效益不低于競價上網(wǎng)之前。由于水電參與競價上網(wǎng)的歷史不長,可供參考的經(jīng)驗不多,加上水電自身種種條件限制,尤其是來水不確定的局限性,對水電競價上網(wǎng)也造成了一定的影響。在實際運行過程中,要不斷地積累經(jīng)驗,分析市場規(guī)律,分析風(fēng)電、光伏、火電等各發(fā)電企業(yè)在全年各時段、各種天氣情況下的運行特點以及相應(yīng)的報價行為,積極探索風(fēng)光水火互補的方法,為能源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供更好的解決方案。