袁泉，張薔，禤培正，劉春曉，王子強(qiáng)，禤宗衡，何希然

(1．中國(guó)南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心，廣東 廣州 510623；2. 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510663)

2015年3月，國(guó)務(wù)院正式下發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見(jiàn)》(中發(fā)﹝2015﹞9號(hào))，新一輪深化電力體制改革全面啟動(dòng)[1]。市場(chǎng)機(jī)制是配置資源的有效手段。電力市場(chǎng)化改革旨在通過(guò)市場(chǎng)機(jī)制尤其是電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的建設(shè)，恢復(fù)電力的商品屬性，優(yōu)化電力資源配置?，F(xiàn)貨市場(chǎng)是電力市場(chǎng)的核心，建設(shè)完善的現(xiàn)貨市場(chǎng)對(duì)促進(jìn)清潔能源消納、發(fā)掘電力資源優(yōu)化潛力、優(yōu)化電力資源布局具有重大意義[2-7]。為深入貫徹國(guó)家電力體制改革精神，南方(以廣東起步)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)從2018年8月31日起進(jìn)入試運(yùn)行階段，成為全國(guó)首個(gè)進(jìn)入試運(yùn)行的現(xiàn)貨市場(chǎng)。

根據(jù)2021年南方(以廣東起步)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)試運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)廣東存在電力供需緊張、調(diào)峰能力不足、出清電價(jià)偏高等情況，在煤價(jià)持續(xù)上漲的嚴(yán)峻形勢(shì)下問(wèn)題更為突顯。針對(duì)上述問(wèn)題，從供給側(cè)方面出發(fā)的傳統(tǒng)資源配置優(yōu)化方式難度越來(lái)越大。一個(gè)好的辦法是從需求側(cè)入手，設(shè)計(jì)需求側(cè)資源參與電力市場(chǎng)競(jìng)價(jià)機(jī)制，通過(guò)市場(chǎng)手段發(fā)揮需求側(cè)調(diào)節(jié)作用，從而緩解全系統(tǒng)的供需緊張問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)電力資源的優(yōu)化配置[8-9]。

當(dāng)前，學(xué)界對(duì)需求側(cè)參與電力市場(chǎng)已有諸多研究。文獻(xiàn)[10]闡述了需求側(cè)資源參與電力市場(chǎng)的主要途徑，將參與方式分為基于價(jià)格和基于激勵(lì)的需求響應(yīng)2類。文獻(xiàn)[11-13]進(jìn)行了需求側(cè)參與競(jìng)爭(zhēng)性電力市場(chǎng)的相關(guān)研究，其中文獻(xiàn)[11]介紹多個(gè)典型國(guó)外市場(chǎng)需求側(cè)資源參與市場(chǎng)的模式，文獻(xiàn)[12]對(duì)適應(yīng)友好型負(fù)荷參與的現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)制進(jìn)行設(shè)計(jì)，文獻(xiàn)[13]研究負(fù)荷側(cè)參與電力市場(chǎng)的競(jìng)價(jià)策略。文獻(xiàn)[14]總結(jié)了當(dāng)前國(guó)內(nèi)需求側(cè)資源參與電力市場(chǎng)的典型模式及實(shí)例。文獻(xiàn)[15]以廣東市場(chǎng)為背景，研究需求側(cè)資源參與需求響應(yīng)的運(yùn)營(yíng)策略。文獻(xiàn)[16-18]結(jié)合國(guó)外需求側(cè)參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)及我國(guó)電力市場(chǎng)實(shí)情，對(duì)需求側(cè)參與電力市場(chǎng)的模式、策略和利潤(rùn)空間進(jìn)行系統(tǒng)分析，并在關(guān)鍵問(wèn)題、建設(shè)邏輯、發(fā)展路徑等方面為我國(guó)開(kāi)放需求側(cè)參與的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)體系建設(shè)提出合理建議。

上述文獻(xiàn)大多基于國(guó)外市場(chǎng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行理論研究。我國(guó)現(xiàn)貨市場(chǎng)處于建設(shè)初期，且具有計(jì)劃與市場(chǎng)并軌運(yùn)行、用戶報(bào)價(jià)決策意識(shí)與能力較弱、可再生能源優(yōu)先消納等特殊性，國(guó)外市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)不能直接應(yīng)用于我國(guó)電力市場(chǎng)。因此，結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行仿真分析具有重要意義。本文針對(duì)參與競(jìng)價(jià)的彈性負(fù)荷，分別搭建考慮負(fù)荷按容量報(bào)價(jià)和考慮負(fù)荷按增量報(bào)價(jià)的現(xiàn)貨市場(chǎng)出清模型。基于南方(以廣東起步)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)試結(jié)算運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)雙邊競(jìng)價(jià)模式進(jìn)行仿真模擬分析，并從系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、價(jià)格變化和彈性負(fù)荷成本3個(gè)方面展開(kāi)對(duì)比分析，得出指導(dǎo)性結(jié)論，為未來(lái)南方(以廣東起步)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)開(kāi)放需求側(cè)參與提供參考。

1 南方(以廣東起步)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)運(yùn)行情況

1.1 市場(chǎng)概述

南方(以廣東起步)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)采用集中式市場(chǎng)模式，既包含集中式市場(chǎng)一般特征，又保留了區(qū)域特殊性。其特殊性在于省內(nèi)發(fā)電量和“西電東送”電量并存，計(jì)劃與市場(chǎng)并存。南方(以廣東起步)電力市場(chǎng)包括中長(zhǎng)期交易市場(chǎng)、日前現(xiàn)貨市場(chǎng)、實(shí)時(shí)現(xiàn)貨市場(chǎng)及調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)，整體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 市場(chǎng)結(jié)構(gòu)

與一般集中式市場(chǎng)類似，日前現(xiàn)貨市場(chǎng)出清考慮次日電網(wǎng)運(yùn)行條件和物理約束，以系統(tǒng)總購(gòu)電成本最低為目標(biāo)，集中優(yōu)化運(yùn)行日的機(jī)組組合和出力曲線，得到交易結(jié)果。日前市場(chǎng)優(yōu)化出清的本質(zhì)是通過(guò)安全經(jīng)濟(jì)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)電力電量平衡、電網(wǎng)安全管理和資源優(yōu)化配置。優(yōu)化中，通過(guò)集中競(jìng)爭(zhēng)體現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)的分時(shí)能量?jī)r(jià)值，從而形成分時(shí)節(jié)點(diǎn)電價(jià)信號(hào)，充分反映電力商品的時(shí)空價(jià)值，引導(dǎo)資源進(jìn)行優(yōu)化配置。廣東市場(chǎng)可以有效實(shí)現(xiàn)通過(guò)申報(bào)價(jià)格體現(xiàn)機(jī)組成本情況和市場(chǎng)力對(duì)節(jié)點(diǎn)電價(jià)的影響[19]。

實(shí)時(shí)市場(chǎng)在日前市場(chǎng)的出清結(jié)果基礎(chǔ)上，基于最新的電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行增量調(diào)整。其調(diào)度過(guò)程仍然采用安全經(jīng)濟(jì)調(diào)度，以最新的電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況為約束，優(yōu)化電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況與日前預(yù)測(cè)的偏差。調(diào)頻輔助服務(wù)則通過(guò)集中競(jìng)爭(zhēng)的手段滿足系統(tǒng)調(diào)頻需求，在保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的前提下充分調(diào)動(dòng)調(diào)頻資源，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置?，F(xiàn)階段，廣東調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)與現(xiàn)貨電能量市場(chǎng)分開(kāi)獨(dú)立運(yùn)行。實(shí)時(shí)運(yùn)行期間，電力調(diào)度機(jī)構(gòu)根據(jù)調(diào)頻容量需求及機(jī)組調(diào)頻報(bào)價(jià)排序，出清得到各機(jī)組的調(diào)頻中標(biāo)容量。然后，將調(diào)頻市場(chǎng)中標(biāo)機(jī)組的出力上、下限扣除調(diào)頻中標(biāo)容量后，再進(jìn)行實(shí)時(shí)電能量市場(chǎng)的出清[20]?，F(xiàn)貨市場(chǎng)交易流程如圖2所示。

圖2 現(xiàn)貨市場(chǎng)交易流程

當(dāng)前，南方(以廣東起步)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)采取的是“發(fā)電側(cè)報(bào)量報(bào)價(jià)，用戶側(cè)報(bào)量不報(bào)價(jià)”的形式，而在實(shí)際出清中，用戶側(cè)用電量以負(fù)荷預(yù)測(cè)為準(zhǔn)。此為單邊競(jìng)價(jià)模式，其優(yōu)點(diǎn)在于有效維護(hù)了市場(chǎng)改革的平穩(wěn)推進(jìn)，但由于價(jià)格信號(hào)無(wú)法傳導(dǎo)至用戶側(cè)，使得用戶側(cè)的需求響應(yīng)潛力得不到釋放，系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力提升空間受到限制。

1.2 試運(yùn)行開(kāi)展情況

南方(以廣東起步)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)作為中國(guó)首批電力現(xiàn)貨市場(chǎng)試點(diǎn)，于2018年8月31日投入模擬試運(yùn)行，隨后于2019年5月、6月分別開(kāi)展了2次按日結(jié)算試運(yùn)行，同年10月完成了“中長(zhǎng)期+現(xiàn)貨”完整市場(chǎng)體系的按周結(jié)算試運(yùn)行。2020年，歷經(jīng)6輪全月結(jié)算試運(yùn)行公開(kāi)測(cè)試后，南方(以廣東起步)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)在8月首次全月結(jié)算試運(yùn)行。

2021年5月1日，廣東正式啟動(dòng)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)結(jié)算試運(yùn)行，12日開(kāi)始出清價(jià)格逐漸升高，13日后發(fā)電側(cè)日前成交均價(jià)均高于燃煤基準(zhǔn)價(jià)，5月全月日平均電價(jià)為495.05元/MWh，而2020年8月平均價(jià)格僅為194.09元/MWh，價(jià)格漲幅高達(dá)155.06%。導(dǎo)致電價(jià)升高的原因有：一是負(fù)荷增長(zhǎng)迅猛，“西電東送”電量減少，電力供應(yīng)緊張；二是動(dòng)力煤價(jià)格持續(xù)高漲，發(fā)電企業(yè)抬高報(bào)價(jià)。此外，通過(guò)價(jià)格統(tǒng)計(jì)可知，試運(yùn)行中部分交易日出清價(jià)格出現(xiàn)“倒掛”現(xiàn)象，即峰時(shí)平均價(jià)格小于谷時(shí)平均價(jià)格。這是由于調(diào)峰緊張，為保障高峰時(shí)段市場(chǎng)運(yùn)行平穩(wěn)而不得不進(jìn)行的人工干預(yù)造成的。由此可見(jiàn)，緩解電力供應(yīng)壓力，提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)性已經(jīng)變得十分重要。

開(kāi)放需求側(cè)參與市場(chǎng)可以拓寬市場(chǎng)競(jìng)價(jià)空間，解決供需緊張和價(jià)格方面的問(wèn)題。為此，本文基于南方(以廣東起步)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)，對(duì)雙邊競(jìng)價(jià)的市場(chǎng)模式進(jìn)行仿真研究，對(duì)比不同報(bào)價(jià)方式對(duì)于實(shí)際市場(chǎng)的適用性，全面分析運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問(wèn)題并提出解決方法，為未來(lái)開(kāi)放負(fù)荷側(cè)競(jìng)價(jià)提供參考。

2 雙邊競(jìng)價(jià)模式

2.1 雙邊競(jìng)價(jià)

消費(fèi)者是具有彈性的，一般來(lái)說(shuō)：一種產(chǎn)品的價(jià)格越高，該產(chǎn)品的需求量就會(huì)越小；相反，價(jià)格越低，需求量越大。因此，需求曲線一般是一條向下的曲線。電力市場(chǎng)集中競(jìng)爭(zhēng)中，用戶或售電公司的報(bào)價(jià)實(shí)際上就是一種需求曲線：在不同的價(jià)格(降價(jià)幅度)下，電價(jià)越低(降價(jià)越多)，愿意購(gòu)買的電量越大。典型集中競(jìng)價(jià)市場(chǎng)中發(fā)電商與用戶的報(bào)價(jià)如圖3、圖4所示，前者為發(fā)電側(cè)單邊競(jìng)價(jià)，固定的用戶需求表現(xiàn)為一條直線。如果市場(chǎng)中有多個(gè)主體，將市場(chǎng)中所有需求者的需求以及生產(chǎn)者的報(bào)價(jià)曲線疊加，就可以得到市場(chǎng)整體的需求曲線和供給曲線，二者的交點(diǎn)即為供需平衡點(diǎn)。

圖3 單邊競(jìng)價(jià)模式報(bào)價(jià)

圖4 雙邊競(jìng)價(jià)模式報(bào)價(jià)

電力市場(chǎng)中，一些用戶缺乏對(duì)價(jià)格的響應(yīng)能力(至少在規(guī)定時(shí)段內(nèi))，其需求曲線表現(xiàn)為完全無(wú)彈性，如圖3中的用戶需求。這部分負(fù)荷只需要申報(bào)電量，而不需要申報(bào)電價(jià)，用戶需求呈現(xiàn)出一條豎直線，代表價(jià)格接受者。有些市場(chǎng)不要求市場(chǎng)成員申報(bào)負(fù)荷，直接由調(diào)度或交易機(jī)構(gòu)通過(guò)負(fù)荷預(yù)測(cè)得到市場(chǎng)的需求。

在競(jìng)爭(zhēng)比較充分的市場(chǎng)中，產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)格由所有的生產(chǎn)者和消費(fèi)者共同決定，每個(gè)消費(fèi)者都是市場(chǎng)價(jià)格的接受者，因此最佳的報(bào)價(jià)策略是按照真實(shí)的需求特性報(bào)價(jià)：考慮使用不同數(shù)量產(chǎn)品時(shí)可以產(chǎn)生的效益，據(jù)此進(jìn)行報(bào)價(jià)(如圖4所示)。由此，可以實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)機(jī)制對(duì)資源的優(yōu)化配置。

2.2 需求側(cè)申報(bào)方式

需求側(cè)參與雙邊競(jìng)價(jià)的申報(bào)方式一般可以分為按容量申報(bào)和按增量申報(bào)2種。這2種方式本質(zhì)上都是市場(chǎng)主體交易意愿的表達(dá)形式，但在實(shí)際應(yīng)用效果不同。

按容量申報(bào)是指：將負(fù)荷類比成發(fā)電機(jī)，認(rèn)為負(fù)荷也存在一個(gè)容量的概念，可以在容量范圍靈活調(diào)整出力；然后將容量拆分成多段報(bào)價(jià)，出力越大，報(bào)價(jià)越小，是一種負(fù)荷需求的直接申報(bào)方式。這種申報(bào)方式在PJM等成熟的電力市場(chǎng)中具有廣泛應(yīng)用，其特點(diǎn)是能夠給予負(fù)荷較大的自主權(quán)，有效促進(jìn)負(fù)荷響應(yīng)能力的發(fā)揮。但這種方式對(duì)市場(chǎng)完善程度和用戶成熟度的要求較高。由于模型對(duì)單邊競(jìng)價(jià)模型的改動(dòng)較大，將給市場(chǎng)運(yùn)行帶來(lái)較大的不穩(wěn)定性，同時(shí)由于負(fù)荷的用電效益、額定容量等指標(biāo)的量化不像發(fā)電機(jī)組一樣簡(jiǎn)單，同時(shí)報(bào)價(jià)的物理概念不清晰，將導(dǎo)致申報(bào)困難，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一定盲目性。

按負(fù)荷增量申報(bào)是指：以預(yù)測(cè)值為基準(zhǔn)，彈性負(fù)荷可在預(yù)測(cè)值的基礎(chǔ)上增出力和減出力，通過(guò)申報(bào)增出力價(jià)格和減出力價(jià)格，從而達(dá)到需求響應(yīng)的目的，是一種負(fù)荷需求的間接申報(bào)方式。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是報(bào)價(jià)的物理概念清晰，對(duì)單邊競(jìng)價(jià)模型的改動(dòng)小，同時(shí)可以控制負(fù)荷中標(biāo)曲線與預(yù)測(cè)曲線偏差。例如申報(bào)減出力報(bào)價(jià)為a元，意味著當(dāng)所在節(jié)點(diǎn)電價(jià)高于a元時(shí)彈性負(fù)荷才會(huì)削減負(fù)荷。極端情況下，如果將減出力報(bào)價(jià)設(shè)的很高，同時(shí)將增出力報(bào)價(jià)設(shè)的很低，則最后的中標(biāo)曲線近似于預(yù)測(cè)曲線。這種報(bào)價(jià)方式的靈活性不如容量申報(bào)方式，且沒(méi)有完全放開(kāi)需求側(cè)的響應(yīng)潛力，但對(duì)價(jià)格平穩(wěn)和市場(chǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性起到很好的維持作用，適用于市場(chǎng)改革的過(guò)渡階段。

2.3 分布式負(fù)荷聚合建模

目前，國(guó)外電力市場(chǎng)對(duì)負(fù)荷側(cè)參與市場(chǎng)的準(zhǔn)入條件比較低，大部分終端負(fù)荷均可以參與市場(chǎng)，但需要負(fù)荷聚合商來(lái)聚合分布式負(fù)荷參加電力市場(chǎng)，形成統(tǒng)一報(bào)價(jià)進(jìn)行批發(fā)側(cè)市場(chǎng)出清，再通過(guò)零售市場(chǎng)將電能賣給終端負(fù)荷。負(fù)荷聚合商是比較廣義的概念，主要用于聚合可調(diào)節(jié)資源并代理用戶參與需求響應(yīng)，例如國(guó)內(nèi)的售電公司是負(fù)荷聚合商的一種。大部分負(fù)荷側(cè)資源分布都比較分散，若不采用負(fù)荷聚合，市場(chǎng)出清模型的決策變量較多，不利于模型求解。

關(guān)于分布式資源參與市場(chǎng)競(jìng)價(jià)問(wèn)題，目前學(xué)術(shù)界仍沒(méi)有很好的解決方案。目前普遍將相鄰的分布式資源進(jìn)行聚合(包括不在同一個(gè)主網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的分散負(fù)荷)，確實(shí)可以降低模型規(guī)模，但基于分布因子的聚合近似模型可能會(huì)給輸電線路潮流帶來(lái)較大誤差，導(dǎo)致市場(chǎng)出清結(jié)果不理想，甚至不適用于實(shí)際物理系統(tǒng)。為了兼顧出清模型復(fù)雜度和線路潮流計(jì)算精度2個(gè)方面因素，可以將同一主網(wǎng)節(jié)點(diǎn)下的分布式負(fù)荷采用聚合建模，不同主網(wǎng)節(jié)點(diǎn)下的分布式負(fù)荷不進(jìn)行聚合。

3 考慮雙邊競(jìng)價(jià)的現(xiàn)貨市場(chǎng)出清模型

為了促進(jìn)雙邊競(jìng)價(jià)市場(chǎng)建設(shè)的推進(jìn)，本文基于負(fù)荷側(cè)的2種雙邊競(jìng)價(jià)模式進(jìn)行建模，模型以當(dāng)前南方(以廣東起步)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)出清模型為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)[20]。當(dāng)前市場(chǎng)出清模型的目標(biāo)函數(shù)是最小化購(gòu)電成本，而在完全開(kāi)放負(fù)荷側(cè)參與之后將變?yōu)樽畲蠡鐣?huì)福利，同時(shí)修改相應(yīng)的約束。

3.1 基于負(fù)荷容量報(bào)價(jià)

在基于負(fù)荷容量的報(bào)價(jià)模式中，用戶可以自主申報(bào)電量-電價(jià)曲線，在出清時(shí)將由市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)統(tǒng)一優(yōu)化供給與需求曲線，以最大化社會(huì)福利。

優(yōu)化目標(biāo)為社會(huì)福利最大化，即

(1)

約束條件如下：

a)系統(tǒng)負(fù)荷平衡約束為省內(nèi)機(jī)組出力與省間聯(lián)絡(luò)線功率之和等于省內(nèi)非彈性負(fù)荷與彈性負(fù)荷之和，即

(2)

b)中標(biāo)負(fù)荷上下限約束為

(3)

c)斷面潮流約束為

(4)

d)其他約束參考南方(以廣東起步)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)出清模型[20]。

3.2 基于負(fù)荷增量報(bào)價(jià)

在基于負(fù)荷增量的報(bào)價(jià)模式中，彈性負(fù)荷以負(fù)荷預(yù)測(cè)值為基準(zhǔn)申報(bào)增量?jī)r(jià)格，包括減出力報(bào)價(jià)和增出力報(bào)價(jià)。系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商在以最小化購(gòu)電成本為目標(biāo)出清時(shí)在原負(fù)荷預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上根據(jù)系統(tǒng)供需情況優(yōu)化得到負(fù)荷增量，相當(dāng)于負(fù)荷自動(dòng)參與了需求響應(yīng)，能起到削峰填谷的作用。

優(yōu)化目標(biāo)需要考慮彈性負(fù)荷的增減出力報(bào)價(jià)，即

(5)

約束條件如下：

a)系統(tǒng)負(fù)荷平衡約束為省內(nèi)機(jī)組出力與省間聯(lián)絡(luò)線功率之和等于省內(nèi)非彈性負(fù)荷與彈性負(fù)荷之和，即

(6)

b)彈性負(fù)荷上下限約束為：

(7)

(8)

c)狀態(tài)控制約束為

(9)

d)斷面潮流約束為

(10)

e)其他約束參考南方(以廣東起步)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)出清模型[20]。

4 仿真結(jié)果

4.1 算例設(shè)置

采用2021年某日(每15 min為1個(gè)時(shí)段)南方(以廣東起步)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)試運(yùn)行數(shù)據(jù)開(kāi)展算例分析，負(fù)荷總個(gè)數(shù)為1 209。

在按容量報(bào)價(jià)模式下，分別抽取100、200、400個(gè)負(fù)荷設(shè)置為彈性負(fù)荷，彈性負(fù)荷占總負(fù)荷比例情況如圖5所示。參與市場(chǎng)競(jìng)價(jià)(所抽取負(fù)荷涵蓋多種負(fù)荷類型和容量)，彈性負(fù)荷的報(bào)價(jià)范圍為300～600元/MW。

圖5 200個(gè)彈性負(fù)荷占總負(fù)荷比例情況

在按增量報(bào)價(jià)模式下，選擇200個(gè)負(fù)荷作為彈性負(fù)荷，其中100個(gè)為保守型彈性負(fù)荷，另100個(gè)為激進(jìn)型彈性負(fù)荷。2種負(fù)荷的參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表1。對(duì)于保守型負(fù)荷，其彈性程度較弱，需要更高的利潤(rùn)驅(qū)動(dòng)才能改變?cè)镜挠秒娪?jì)劃；對(duì)于激進(jìn)型負(fù)荷，其彈性程度較強(qiáng)，只需要較低的利潤(rùn)即可改變?cè)镜挠秒娪?jì)劃。

表1 按增量報(bào)價(jià)模式下的2種負(fù)荷參數(shù)設(shè)置

4.2 削峰填谷效果

單邊競(jìng)價(jià)和按容量報(bào)價(jià)模式下的負(fù)荷對(duì)比如圖6所示。按容量報(bào)價(jià)模式下，彈性負(fù)荷參與市場(chǎng)可以起到平緩負(fù)荷波動(dòng)的效果。彈性負(fù)荷數(shù)量為100、200、400時(shí)，負(fù)荷峰谷差分別下降5 941 MW、11 389 MW、13 737 MW，調(diào)峰效果明顯。

圖6 單邊競(jìng)價(jià)和按容量報(bào)價(jià)模式下的負(fù)荷曲線對(duì)比

單邊競(jìng)價(jià)和按增量報(bào)價(jià)模式下的負(fù)荷曲線對(duì)比如圖7所示。彈性負(fù)荷在負(fù)荷低谷時(shí)增出力，在負(fù)荷高峰時(shí)削減出力，負(fù)荷峰谷差下降1 528.8 MW，起到了削峰填谷的作用。

圖7 單邊競(jìng)價(jià)和按增量報(bào)價(jià)模式下的負(fù)荷曲線對(duì)比

單邊競(jìng)價(jià)和2種雙邊競(jìng)價(jià)模式(選擇同樣的200個(gè)彈性負(fù)荷)的調(diào)峰結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表2。從表2可知，2種雙邊競(jìng)價(jià)模式均能起到削峰填谷的作用，但按容量報(bào)價(jià)模式的調(diào)節(jié)效果更好。當(dāng)市場(chǎng)發(fā)展成熟時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用按容量報(bào)價(jià)模式，充分利用需求側(cè)的調(diào)節(jié)作用。

表2 單邊競(jìng)價(jià)和2種雙邊競(jìng)價(jià)模式的調(diào)峰結(jié)果對(duì)比

4.3 雙邊競(jìng)價(jià)對(duì)電價(jià)的影響

按容量報(bào)價(jià)模式與單邊競(jìng)價(jià)模式的電價(jià)曲線對(duì)比如圖8所示。在按容量報(bào)價(jià)模式下，隨著參與報(bào)價(jià)的彈性負(fù)荷個(gè)數(shù)增加，平均電價(jià)曲線趨于平緩，電價(jià)曲線偏離原始曲線的幅度也越來(lái)越大。

圖8 單邊競(jìng)價(jià)和按容量報(bào)價(jià)模式下的電價(jià)曲線對(duì)比

按增量報(bào)價(jià)模式與單邊競(jìng)價(jià)模式的電價(jià)曲線對(duì)比如圖9所示。在按增量報(bào)價(jià)模式下，雙邊競(jìng)價(jià)模式主要降低了負(fù)荷高峰時(shí)的電價(jià)，提高了負(fù)荷低估時(shí)的電價(jià)，其他時(shí)段的電價(jià)變化不大，電價(jià)曲線與原始曲線偏離幅度較小。

圖9 單邊競(jìng)價(jià)和按增量報(bào)價(jià)模式下的電價(jià)曲線對(duì)比

綜上，2種雙邊競(jìng)價(jià)模式均有降低峰谷電價(jià)差、平緩電價(jià)曲線的作用，但按容量報(bào)價(jià)模式下電價(jià)偏離原曲線幅度較大。因此，為保證市場(chǎng)平穩(wěn)推進(jìn)，在市場(chǎng)建設(shè)初期更適合采用按增量報(bào)價(jià)模式。

4.4 彈性負(fù)荷的成本分析

選擇同樣的200個(gè)彈性負(fù)荷時(shí)，2種雙邊競(jìng)價(jià)模式下彈性負(fù)荷的成本見(jiàn)表3?？梢?jiàn)，通過(guò)參與市場(chǎng)競(jìng)價(jià)，2種模式下彈性負(fù)荷的購(gòu)電成本和購(gòu)電單價(jià)均有不同程度的下降，需求側(cè)主動(dòng)參與市場(chǎng)的積極性得到了保證。

表3 不同模式下彈性負(fù)荷成本情況

5 結(jié)束語(yǔ)

需求側(cè)參與報(bào)價(jià)有利于發(fā)揮需求側(cè)資源的調(diào)節(jié)能力，削減高峰負(fù)荷，提升電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。本文針對(duì)南方(以廣東起步)現(xiàn)貨電能量市場(chǎng)的實(shí)際場(chǎng)景，研究按增量報(bào)價(jià)和按容量報(bào)價(jià)2種雙邊競(jìng)價(jià)模式，發(fā)現(xiàn)2種模式均能在一定程度上起到削峰填谷、降低購(gòu)電成本、提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的作用，但按容量報(bào)價(jià)模式下的電價(jià)曲線嚴(yán)重偏離原電價(jià)曲線；相比之下，按增量報(bào)價(jià)模式基于負(fù)荷預(yù)測(cè)值建模，電價(jià)曲線與原電價(jià)曲線較為接近，只是峰時(shí)電價(jià)略有下降、谷時(shí)電價(jià)略有上升。因此，為保證廣東現(xiàn)貨市場(chǎng)的平穩(wěn)推進(jìn)，建議廣東現(xiàn)貨市場(chǎng)優(yōu)先采用按增量報(bào)價(jià)模式，市場(chǎng)成熟后可逐漸轉(zhuǎn)為按容量報(bào)價(jià)模式，以充分發(fā)揮負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)潛力。