●任遠 韓霞 趙堃 郭易鑫 閆丹梅

一、引言

2017 年9 月5 日，國 家 發(fā)展改革委辦公廳和國家能源局綜合司聯(lián)合發(fā)布了《國家發(fā)展改革委辦公廳 國家能源局綜合司關(guān)于開展現(xiàn)貨電力市場建設試點工作的通知》（發(fā)改辦能源 〔2017〕1453 號），通知明確了8個首批電力現(xiàn)貨市場建設試點，分別是南方(以廣東起步)、蒙西、浙江、山西、山東、福建、四川和甘肅等8 個地區(qū)，通知的發(fā)布，標志著中國電力市場進入了一個新紀元。

電力現(xiàn)貨交易從本質(zhì)來說屬于一種電力交易，主要是基于電力曲線對電力商品進行物理交割，這種交割可以是實時或者準實時的，其主要開展的是輔助交易，包含日前、日內(nèi)實時電量交易和備用、調(diào)頻等輔助交易。建立電力現(xiàn)貨市場有利于電力價格靠市場機制調(diào)整，有利于優(yōu)化配置相關(guān)資源，有利于可再生資源的消納促進，有利于推動“雙碳”達標、綠色發(fā)展。

首批建設的8 個試點地區(qū)中，山西位列其中。試點建設過程中，山西改變了市場參與方式，其中發(fā)電側(cè)“報量報價”，批發(fā)用戶（含售電公司）“報量不報價”，零售用戶不參加現(xiàn)貨市場申報，其參與方式改由售電公司代理參與。通過改革，山西于2019 年9 月1 日率先進入了結(jié)算試運行，結(jié)算試運行從單日變?yōu)閮蓚€月，逐步延長了試運行周期。到目前為止，山西已完成6 次連續(xù)結(jié)算試運行，總體情況平穩(wěn)，改革優(yōu)化了資源配置，釋放了紅利，效果良好。

山西的改革試運行期間，電力現(xiàn)貨市場未出現(xiàn)大的波動，市場相對平穩(wěn)、利益公允，市場參與各方，包含發(fā)電主體、大用戶、售電公司及售電公司代理的零售用戶均受益匪淺。具體效果來說，低成本機組增發(fā)電量達7.27億千瓦時，結(jié)算價格呈梯度下降態(tài)勢。高成本機組電量有所減發(fā)，下降4.55 億千瓦時，但收益卻上升0.76 億元，主要原因為高價合同的轉(zhuǎn)出、低價現(xiàn)貨電量的買入。從上述數(shù)據(jù)可以看出，改革紅利已經(jīng)惠及到了用戶側(cè)，用電成本大幅度降低?？傮w來說，改革是成功的，但是，改革也相應的帶來了許多問題，如計量數(shù)據(jù)的精度、數(shù)據(jù)采集的頻度等，給電力現(xiàn)貨市場的發(fā)展帶來了新的挑戰(zhàn)。

隨著社會的發(fā)展，現(xiàn)貨市場交易新的需求對發(fā)、用兩側(cè)用戶電量計量數(shù)據(jù)的精度、數(shù)據(jù)采集頻度、分鐘級凍結(jié)完整性都提出了更高的要求，開展現(xiàn)場計量裝置升級改造、采集系統(tǒng)功能優(yōu)化升級、數(shù)據(jù)清洗保全等工作已迫在眉睫。電力現(xiàn)貨市場交易流程如圖1。

二、電力現(xiàn)貨數(shù)據(jù)需求分析

（一）需求側(cè)響應需精準計量數(shù)據(jù)及政策支持

圖1 電力現(xiàn)貨市場交易流程

需求側(cè)響應是逐步市場化的，經(jīng)歷了一個長時期的發(fā)展過程，從最開始應用固定費率電價調(diào)節(jié)、簡單的“拉閘限電”，到伴隨著電力市場的逐步完善，在現(xiàn)貨市場、輔助服務市場中動態(tài)提升能源消納效果。建立電力需求響應長效機制，需要精準、實時的電量和負荷變化曲線，并需要國家政策的支持，包含電力需求響應資金保障和財政、稅收等政策。同時，需要推進費率電價、可靠性電價、可中斷負荷電價等新的價格機制建設，推進需求響應成本納入輸配電價核定政策落地。

（二）有序用電及資源合理配置需負荷準確采集

尖峰負荷缺口是一個長期困擾供電市場的問題，但是，單純依靠繼續(xù)擴大煤電裝機規(guī)模解決問題不僅會造成成本上升，還易造成環(huán)境污染。解決這一問題的關(guān)鍵是尖峰用電信息的采集掌握，需要優(yōu)化電力系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，推進電力供應結(jié)構(gòu)改革，從根本上解決電力缺口，確保電網(wǎng)安全運行和供電秩序穩(wěn)定，提高客戶端用電水平，電能和電網(wǎng)設備利用率，優(yōu)化配置電能資源，提高供電企業(yè)優(yōu)質(zhì)服務水平。

若企業(yè)、居民用戶集中某個時段用電，會造成電力不足，需建立有序用電機制。有序用電是指通過行政管理、經(jīng)濟補貼等方式，改變用戶用電方式，達到電量合理配置。有序用電需要采取一系列措施，如錯峰、避峰、輪休、讓電、負控限電等規(guī)范用電秩序。有序供電“原則上會保證居民用電，根據(jù)電網(wǎng)的負荷情況進行調(diào)整”，因此，負荷的實時準確采集關(guān)系著調(diào)節(jié)的有效性。

（三）負荷預測需要大數(shù)據(jù)支撐

電力負荷預測是通過構(gòu)建科學可靠的負荷預測數(shù)學理論與研究框架對電網(wǎng)的負荷狀況進行預測與評估，從而保證電量與電能資源合理分配的有效手段。深度學習與人工智能的發(fā)展，給電力負荷預測帶來了新的技術(shù)，供電企業(yè)可通過神經(jīng)網(wǎng)絡模型準確高效地預測用電負荷，但神經(jīng)網(wǎng)絡的運行需要大量的基礎數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡進行訓練，故需采集大量的、 準確的一手數(shù)據(jù)。電力現(xiàn)貨市場交易品種復雜、交易頻率高和價格波動大，需重點對超短期負荷的預測水平進行提高，從而使自身在現(xiàn)貨市場中的能量市場、容量市場、輔助服務市場及需求側(cè)響應市場中利潤最大化。

（四）電源側(cè)按用分配需準確計量電量

電力調(diào)度機構(gòu)根據(jù)需要進行電量分配。實踐中，按照“以用定發(fā)”的匹配原則，將D、D+1、D+2 日省內(nèi)發(fā)電側(cè)政府定價電量的96 點曲線，以15 分鐘為周期，按四個梯次向發(fā)電企業(yè)分配。第一梯次為新能源企業(yè)；第二梯次為擁有獎勵電量的常規(guī)燃煤火電企業(yè)；第三梯次為擁有燃機優(yōu)化電量、淘汰落后產(chǎn)能電量等特殊性質(zhì)政府定價電量的常規(guī)燃煤火電企業(yè)；第四梯次為全體具備分配普通基礎電量資格的常規(guī)燃煤火電企業(yè)（含第二、第三梯次）。若15 分鐘內(nèi)，發(fā)電側(cè)政府定價電量已在前序梯次分配完成，則不再向后續(xù)梯次進行分配。逐漸淘汰落后產(chǎn)能及高污染運行機組，優(yōu)先支持清潔能源，提升清潔能源所占比值。發(fā)電側(cè)政府定價電量的準確采集是保證按用分配的關(guān)鍵。

（五）電費結(jié)算需要電量計量無差異

電力公司營銷部門負責批發(fā)市場用戶和售電公司電量電費清分結(jié)算，負責組織零售市場結(jié)算方案申報及零售用戶電量電費清分結(jié)算，即營銷部門負責完整售電側(cè)電費結(jié)算工作。每15 分鐘為一個計量、清分及結(jié)算時段。電費結(jié)算需要完整、準確的分鐘級凍結(jié)電量和明晰的政策電價目錄。通過電費結(jié)算，使不同類型的發(fā)電機組在不同時間產(chǎn)生的電量由價格差異體現(xiàn)各自價值，平衡不同發(fā)電類型企業(yè)和用戶利益，合理引導電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)資源發(fā)展和輸電通道建設，激勵需求側(cè)資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)，由價格信號引導構(gòu)建清潔低碳高效的能源體系建設。簡而言之，電費結(jié)算對數(shù)據(jù)提出了精準化需求。

三、電力現(xiàn)貨市場數(shù)據(jù)計量方式解決方案

基于以上業(yè)務對數(shù)據(jù)的需求，針對發(fā)、用兩側(cè)現(xiàn)有計量及采集系統(tǒng)功能分析，國家電網(wǎng)現(xiàn)運行表計及采集系統(tǒng)可基本滿足發(fā)、用兩側(cè)現(xiàn)貨市場需求，但針對于沖擊性負荷及諧波含量比較高的用戶和新能源發(fā)電用戶，現(xiàn)行0.2S 智能表及采集設備無法滿足分鐘級曲線數(shù)據(jù)記錄的完整性和實時性，現(xiàn)有的采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)補全和數(shù)據(jù)計算的時效性還難以滿足發(fā)電企業(yè)和用戶對分鐘級電量數(shù)據(jù)的及時性需求。針對上述需求，提出以下解決方案。

（一）新型表計應用

隨著技術(shù)的更新與社會的發(fā)展，太陽能、風能等新能源不斷并網(wǎng)，使得電網(wǎng)中包含了各類非線性、沖擊性和不對稱性負荷，此類非線性動態(tài)負荷的電流動態(tài)變化，導致電網(wǎng)出現(xiàn)頻率偏差、電壓波動、電壓閃變、電壓不平衡、諧波畸變和直流注入等一系列問題，影響電能計量裝置計量的準確性，為企業(yè)帶來經(jīng)濟損失。

針對此種用電工況，宜采用沖擊負荷型或者是諧波性電能表進行電能計量及結(jié)算，可有效統(tǒng)計多次諧波，對于不穩(wěn)定的電網(wǎng)具有較準確的計量功能，有利于提高同期線損管理水平，提高電網(wǎng)的電能精細化管理，減少經(jīng)濟損失。

（二）采集終端改造

采集終端是介于電能表和用采系統(tǒng)（電能量采集系統(tǒng)）之間的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)存、上報的關(guān)鍵設備，貿(mào)易結(jié)算所需數(shù)據(jù)的唯一性、完整性都需要終端設備來進行保證。目前采集終端作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)和后臺結(jié)算數(shù)據(jù)的承上啟下者，其可靠性成為采集系統(tǒng)的關(guān)鍵和“瓶頸”。先運行的采集終端尤其是場站的采集終端，因技術(shù)規(guī)范不統(tǒng)一，功能各異，可能對數(shù)據(jù)采集成效造成影響，可改造提升現(xiàn)有采集終端。新型采集終端應技術(shù)規(guī)范統(tǒng)一，兼容多種表計通訊規(guī)約，確保結(jié)算數(shù)據(jù)均來源于電能表；具備結(jié)算曲線的補采、缺點標識、采集進度管理，確保數(shù)據(jù)連續(xù)性和完整性；支持主站對表計的點對點校時；可外接基于北斗或GPS 設備進行表計自校時，并對時鐘超差電表進行自動校準，可完成定時、定量的完成表計對時；實現(xiàn)數(shù)據(jù)位小數(shù)位6.4 位（共計10 位數(shù)）條件下的數(shù)據(jù)上傳。

（三）采集系統(tǒng)升級改造

采集終端完成對電能表數(shù)據(jù)采集和存儲后，其數(shù)據(jù)可視化、異常表計數(shù)據(jù)識別、統(tǒng)計分析、業(yè)務結(jié)算數(shù)據(jù)接口等功能都由采集系統(tǒng)主站完成。改造后的采集主站應具備高密度/頻率的分鐘數(shù)據(jù)采集（15 分鐘甚至5分鐘密度）；根據(jù)現(xiàn)貨交易規(guī)則，具備完善的數(shù)據(jù)補全擬合機制。計量專業(yè)接收抄表任務后對用戶D 日96 點數(shù)據(jù)進行采集并完成系統(tǒng)核驗，對采集數(shù)據(jù)完整的用戶及其核算關(guān)聯(lián)用戶，推送采集數(shù)據(jù)至中間庫，營銷業(yè)務應用系統(tǒng)獲取96 點數(shù)據(jù)進行電量計算，并對計算結(jié)果進行審核，重點審核變更用電用戶；對采集數(shù)據(jù)缺失用戶，計量進行補采、表計異常處理等工作。同時，開發(fā)系統(tǒng)功能模塊，完善消缺。

從我國國情來說，火電機組目前占比較高，但清潔能源發(fā)展也比較迅猛，供電計劃與市場并存，供電價格的穩(wěn)定需依靠電力現(xiàn)貨市場理論與創(chuàng)新解決?，F(xiàn)有的中長期貿(mào)易結(jié)算方式下，一般是以月為結(jié)算周期，由于用電量結(jié)算周期長，結(jié)算電能數(shù)據(jù)采用兩位小數(shù)基本上能夠滿足，但是在現(xiàn)貨交易模式下，尤其是針對三相電能表，用于結(jié)算的電能數(shù)據(jù)是以日、小時甚至分鐘級別，現(xiàn)有的智能電能、采集裝置及采集系統(tǒng)無論從曲線記錄、分鐘級電量存儲、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)采集清理已無法滿足實時結(jié)算的需求。針對發(fā)用兩側(cè)現(xiàn)貨市場需求，15 分鐘出清規(guī)則的影響，現(xiàn)貨交易表計、采集終端及采集系統(tǒng)需支持當前有無功電能、15分鐘負荷曲線、分鐘電量凍結(jié)、日凍結(jié)、月凍結(jié)以及電量變化分鐘級感知設計，并且所有數(shù)據(jù)必須從電能表內(nèi)讀取，保持數(shù)據(jù)時間的一致性，具備數(shù)據(jù)的可追溯性。建議Ⅰ類用戶10000 千伏安/200 兆瓦時以上發(fā)電機的現(xiàn)場、Ⅱ類大負荷現(xiàn)場都應該采用新型關(guān)口表用于計量計費考核，并升級改造現(xiàn)有的電量采集系統(tǒng)，進一步提升采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)的及時性、完整性，提升數(shù)據(jù)精準性、可用性，通過數(shù)據(jù)引導發(fā)、用電側(cè)企業(yè)市場參與度，提升企業(yè)收入水平，降低用電側(cè)用電成本。

四、結(jié)語

電力現(xiàn)貨市場交易是一個系統(tǒng)工程，用采系統(tǒng)和市場化售電系統(tǒng)需從采集能力、數(shù)據(jù)異常校驗、售電側(cè)結(jié)算功能開發(fā)與優(yōu)化、結(jié)算數(shù)據(jù)貫通及交互數(shù)據(jù)質(zhì)量等幾個方面提升。本文對電力現(xiàn)貨市場交易數(shù)據(jù)需求進行了分析，針對需求提出了相應的解決方案，從而保證了參與雙邊電力現(xiàn)貨交易的市場主體各方的權(quán)益。