甘肅電投大容電力有限責(zé)任公司 闞磊旭

1 市場(chǎng)背景

自2018年11月電力現(xiàn)貨交易運(yùn)行至今，電站通過(guò)不斷地研究現(xiàn)貨交易規(guī)則，爭(zhēng)取電費(fèi)收益最大化的過(guò)程中面臨以下兩種困難。一是可調(diào)節(jié)庫(kù)容有限。電站額定蓄水位891.5m，死水位890.5m，總庫(kù)容280萬(wàn)m3，可調(diào)節(jié)庫(kù)容僅49萬(wàn)m3，單臺(tái)機(jī)組滿(mǎn)發(fā)引用流量86m3/s，在不計(jì)入庫(kù)流量的前提下，從額定水位到死水位單臺(tái)機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行僅1.5h。二是機(jī)組振動(dòng)區(qū)過(guò)寬。單機(jī)容量38.33MW，可運(yùn)行區(qū)間僅為13～15MW和33MW以上的負(fù)荷，其他區(qū)域均為振動(dòng)區(qū)所在?，F(xiàn)貨市場(chǎng)主要是以開(kāi)展日前、日內(nèi)實(shí)時(shí)電能量交易和備用、調(diào)頻等輔助服務(wù)交易。在以上兩種困難并存而無(wú)法避免的前提下，本文通過(guò)分析2020年、2021年現(xiàn)貨交易試運(yùn)行和結(jié)算，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)貨交易規(guī)則中日前電力計(jì)劃對(duì)電費(fèi)收益的影響，并通過(guò)計(jì)算建立了日前電力計(jì)劃申報(bào)規(guī)律，為電站創(chuàng)造效益提供了有價(jià)值的參考依據(jù)[1]。

2 技術(shù)原理及性能指標(biāo)

2.1 課題研究的內(nèi)容和方向

本文通過(guò)研究電力現(xiàn)貨市場(chǎng)結(jié)算規(guī)則，收集大量數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，日前上網(wǎng)電量計(jì)劃的高低和形狀，在一定程度上都影響著電費(fèi)收益。一是當(dāng)日前出清均價(jià)高于實(shí)時(shí)出清均價(jià)時(shí)，日前上網(wǎng)電量計(jì)劃越高，電費(fèi)總收益就會(huì)增加；當(dāng)日前出清均價(jià)低于實(shí)時(shí)出清均價(jià)低時(shí)，日前上網(wǎng)電量計(jì)劃越高，電費(fèi)總收益就會(huì)減少。二是日前電力曲線(xiàn)的形狀分直線(xiàn)型和凹凸型，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，直線(xiàn)型電力曲線(xiàn)較凹凸型電力曲線(xiàn)有提高收益的優(yōu)勢(shì)[2]。

2.2 現(xiàn)貨交易結(jié)算規(guī)則

R總電費(fèi)=R中長(zhǎng)期電費(fèi)+R日前偏差電費(fèi)+R實(shí)時(shí)偏差電費(fèi)。其中，R中長(zhǎng)期電費(fèi)=R跨省區(qū)中長(zhǎng)期交易+R省內(nèi)大用戶(hù)直購(gòu)電+R基數(shù)電量。

R日前偏差電費(fèi)=Σ[（Q日前上網(wǎng)電量.t-Q中長(zhǎng)期電量.t）＊P日前現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格.t]。

R實(shí)時(shí)偏差電費(fèi)=Σ[（Q實(shí)時(shí)市場(chǎng)出清電量.t-Q日前市場(chǎng)出清電量.t）＊P日前現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格.t]。

2.3 日前計(jì)劃上網(wǎng)電量的申報(bào)和日前電力曲線(xiàn)的生成

水電機(jī)組作為價(jià)格接受者參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)，在日前現(xiàn)貨市場(chǎng)中申報(bào)權(quán)益電量和次日計(jì)劃發(fā)電量，調(diào)度機(jī)構(gòu)根據(jù)來(lái)水預(yù)測(cè)、綜合利用需求，參考水電機(jī)組申報(bào)數(shù)據(jù)，依據(jù)當(dāng)日新能源發(fā)電預(yù)測(cè)，制定次日或多日水電站廠96點(diǎn)逐15min日前計(jì)劃出力曲線(xiàn)，并優(yōu)先予以出清。

2.4 日前上網(wǎng)電量計(jì)劃的高低對(duì)電費(fèi)收益的影響

現(xiàn)貨交易最終的電費(fèi)收益是由市場(chǎng)價(jià)格決定，日前上網(wǎng)電量計(jì)劃在一定程度上也影響著電費(fèi)的收益。本文分兩種情況分析日前上網(wǎng)電量對(duì)收益的影響，一是當(dāng)日前出清均價(jià)高于實(shí)時(shí)出清均價(jià)時(shí)；二是當(dāng)日前出清均價(jià)低于實(shí)時(shí)出清均價(jià)時(shí)，分別計(jì)算電費(fèi)收益情況。某天日前現(xiàn)貨市場(chǎng)中長(zhǎng)期平均負(fù)荷50MW，日前計(jì)劃平均出力100MW，實(shí)時(shí)出力150MW，計(jì)算全天電費(fèi)收益。

當(dāng)日前出清均價(jià)低于實(shí)時(shí)出清均價(jià)時(shí)。日前計(jì)劃上網(wǎng)電量較實(shí)際上網(wǎng)電量增加10%～50%和減少10%～50%對(duì)收益的影響。假設(shè)日前出清均價(jià)為219元/MW，實(shí)時(shí)出清均價(jià)為225元/MW。計(jì)算情況如圖1所示。

圖1 日前計(jì)劃上網(wǎng)電量較實(shí)際上網(wǎng)±（10%-50%）收益情況對(duì)比圖

當(dāng)日前出清均價(jià)高于實(shí)時(shí)出清均價(jià)時(shí)。日前計(jì)劃上網(wǎng)電量較實(shí)際上網(wǎng)電量增加10%～50%和減少10%～50%對(duì)收益的影響。假設(shè)日前出清均價(jià)為225元/MW，實(shí)時(shí)出清均價(jià)為219元/MW。計(jì)算情況如圖2所示。

圖2 日前計(jì)劃上網(wǎng)電量較實(shí)際上網(wǎng)±（10%-50%）收益情況對(duì)比圖

日前上網(wǎng)電量計(jì)劃的高低對(duì)電費(fèi)收益的影響總結(jié)。通過(guò)以上計(jì)算可見(jiàn)：當(dāng)日前出清均價(jià)高于實(shí)時(shí)出清價(jià)格高時(shí)，日前上網(wǎng)電量計(jì)劃越高，電費(fèi)總收益就會(huì)增加；當(dāng)日前出清均價(jià)低于實(shí)時(shí)出清均格時(shí)，日前上網(wǎng)電量計(jì)劃越高，電費(fèi)總收益就會(huì)減少。

實(shí)例分析：以電站11月18日現(xiàn)貨交易實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（圖3）為例，日前上網(wǎng)電量曲線(xiàn)形狀不變，將日前上網(wǎng)電量等比例分別升高和降低10%～30%，分別計(jì)算實(shí)際電費(fèi)收益情況：日前上網(wǎng)電量上浮10%、20%、30%對(duì)收益的影響（圖4、圖5）。

圖3 日前電力+10%和實(shí)時(shí)交易曲線(xiàn)

圖4 日前電力+20%和實(shí)時(shí)交易曲線(xiàn)

圖5 日前電力+30%和實(shí)時(shí)交易曲線(xiàn)

在原有交易的基礎(chǔ)上將該日日前市場(chǎng)電力曲線(xiàn)數(shù)值依次提高+10%、+20%、+30%（圖4、圖5），當(dāng)日中長(zhǎng)期、實(shí)時(shí)電量、電價(jià)保持不變，計(jì)算收益如下：根據(jù)計(jì)算公式帶入圖4、圖5所列數(shù)值可計(jì)算出日前電力曲線(xiàn)同比例增高依次提高+10%、+20%、+30%時(shí)，實(shí)際結(jié)算電費(fèi)為：333251.04元、332114.63元和330978.23元，比實(shí)際結(jié)算電費(fèi)依次降低1136.41元、2272.82元、3409.22元。降低率依次為：-0.34%、-0.68%、-1.03%。

在原有交易的基礎(chǔ)上將該日日前市場(chǎng)電力曲線(xiàn)數(shù)值依次降低-10%、-20%、-30%，當(dāng)日中長(zhǎng)期、實(shí)時(shí)電量、電價(jià)保持不變，計(jì)算收益如下：

根據(jù)計(jì)算公式帶入圖6、圖7所列數(shù)值可計(jì)算出日前電力曲線(xiàn)同比例依次降低-10%、-20%、-30%時(shí)，實(shí)際結(jié)算電費(fèi)為：336219元、337027元和337834元，比實(shí)際結(jié)算電費(fèi)依次增加1136元、2272元和3409元。增加率依次為：+0.34%、+0.68%、+1.03%。

圖6 日前電力-10%和實(shí)時(shí)交易曲線(xiàn)

圖7 日前電力-20%和實(shí)時(shí)交易曲線(xiàn)

產(chǎn)生的直接收益：同比例升高和降低日前電力曲線(xiàn)計(jì)劃的收益情況對(duì)比（圖8）。

圖8 各種情況下收益交易對(duì)比情況

在原有11月18日現(xiàn)貨交易曲線(xiàn)的基礎(chǔ)上將該日同比例依次升高+10%～30%，降低-10%～20%，日中長(zhǎng)期、實(shí)時(shí)電量、電價(jià)保持不變，計(jì)算收益進(jìn)行對(duì)比?？梢缘贸觯喝涨半娏η€(xiàn)同比例增加10%、20%、30%，電費(fèi)總收益依次減少0.34%、0.68%、1.03%，也就是說(shuō)日前電力曲線(xiàn)計(jì)劃較實(shí)際計(jì)劃發(fā)電量每增加10%，電費(fèi)總收益將減少0.34%。反之，日前電力曲線(xiàn)計(jì)劃較實(shí)際計(jì)劃發(fā)電量每降低10%，電費(fèi)總收益將增加0.34%。這是一個(gè)日前平均出清價(jià)格低于實(shí)時(shí)平均出清價(jià)格的實(shí)例，證明當(dāng)日前出清均價(jià)較實(shí)時(shí)出清均格低時(shí)，通過(guò)降低日前上網(wǎng)電量計(jì)劃的申報(bào)值，使電費(fèi)總收益增加。因此，水電廠在申報(bào)日前計(jì)劃上網(wǎng)電量時(shí)通過(guò)電力供需分析，合理準(zhǔn)確判斷日前電力價(jià)格和實(shí)時(shí)價(jià)格，采取升高或者降低日前發(fā)電量計(jì)劃增加收益[3]。通過(guò)分析電站三次現(xiàn)貨交易數(shù)據(jù)，日前出清均價(jià)都低于實(shí)時(shí)出清均價(jià)，電站可以適當(dāng)采用降低日前發(fā)電量計(jì)劃值增加收益。

3 日前上網(wǎng)電量曲線(xiàn)形狀對(duì)電費(fèi)收入的影響

根據(jù)目前市場(chǎng)運(yùn)行情況，日前電力計(jì)劃曲線(xiàn)分兩種（特殊情況下的特殊曲線(xiàn)除外），一種是直線(xiàn)型（圖9），另一種是凹凸型（圖10）。從本文（2.4）可見(jiàn)，日前電力曲線(xiàn)的高低對(duì)收益是有影響的，下面分別分析計(jì)算實(shí)時(shí)偏差為正、負(fù)兩種情況下，直線(xiàn)型和凹凸型日前電力曲線(xiàn)對(duì)電費(fèi)收益的影響。

圖9 直線(xiàn)型日前電力曲線(xiàn)

圖10 凹凸型日前電力曲線(xiàn)

3.1 實(shí)時(shí)偏差為正偏差

即實(shí)時(shí)發(fā)電量曲線(xiàn)高于日前發(fā)電量計(jì)劃曲線(xiàn)，對(duì)比兩種日前發(fā)電量曲線(xiàn)下的電費(fèi)收益。假設(shè)某天日前現(xiàn)貨市場(chǎng)出清價(jià)格：0～10時(shí)的價(jià)格為0.25元/kWh，10～16時(shí)的價(jià)格為0.05元/kWh，16～24時(shí)的價(jià)格為0.25元/kWh，實(shí)時(shí)市場(chǎng)出清價(jià)格與日前市場(chǎng)出清價(jià)格完全相同，中長(zhǎng)期負(fù)荷5MW，日前計(jì)劃平均出力10MW，實(shí)時(shí)平均出力15MW，計(jì)算全天電費(fèi)收益。

3.1.1 日前電力曲線(xiàn)為直線(xiàn)型時(shí)的電費(fèi)收益

總電費(fèi)=中長(zhǎng)期電量×中長(zhǎng)期電費(fèi)+日前偏差電量×日前出清價(jià)格+實(shí)時(shí)偏差電量×實(shí)時(shí)出清價(jià)格=36610.35+24750+22162.50=83522.85（元）。

3.1.2 日前電力曲線(xiàn)為凹凸型時(shí)的電費(fèi)收益

總電費(fèi)=中長(zhǎng)期電量×中長(zhǎng)期電費(fèi)+日前偏差電量×日前出清價(jià)格+實(shí)時(shí)偏差電量×實(shí)時(shí)出清價(jià)格=35160+22750+22750=80660（元）。

通過(guò)以上分析可見(jiàn)，在實(shí)時(shí)偏差為正偏差的情況下，直線(xiàn)型日前電力曲線(xiàn)在增大收益上有一定的優(yōu)勢(shì)。

3.2 實(shí)時(shí)偏差為負(fù)偏差

即實(shí)時(shí)發(fā)電量曲線(xiàn)低于日前發(fā)電量計(jì)劃曲線(xiàn)，對(duì)比兩種日前發(fā)電量曲線(xiàn)下的電費(fèi)收益。假設(shè)的日前和實(shí)時(shí)價(jià)格與3.1條相同，中長(zhǎng)期負(fù)荷5MW，日前計(jì)劃出力15MW，實(shí)時(shí)出力10MW，計(jì)算全天電費(fèi)收益。

3.2.1 日前電力曲線(xiàn)為直線(xiàn)型時(shí)的電費(fèi)收益

總電費(fèi)=中長(zhǎng)期電量×中長(zhǎng)期電費(fèi)+日前偏差電量×日前出清價(jià)格+實(shí)時(shí)偏差電量×實(shí)時(shí)出清價(jià)格=35160+47500-23750=58910（元）。

3.2.2 日前電力曲線(xiàn)為凹凸型時(shí)的電費(fèi)收益

總電費(fèi)=中長(zhǎng)期電量×中長(zhǎng)期電費(fèi)+日前偏差電量×日前出清價(jià)格+實(shí)時(shí)偏差電量×實(shí)時(shí)出清價(jià)格=35138+47500-26231=56406（元）。

通過(guò)以上分析可見(jiàn)，在實(shí)時(shí)偏差為負(fù)偏差的情況下，直線(xiàn)型日前電力曲線(xiàn)在增大收益上有一定的優(yōu)勢(shì)。

4 日前上網(wǎng)電量形狀對(duì)電費(fèi)收益的影響總結(jié)

在實(shí)時(shí)偏差為正偏差和負(fù)偏差兩種情況下，直線(xiàn)型日前上網(wǎng)電量計(jì)劃曲線(xiàn)對(duì)電費(fèi)收益的增加有一定的優(yōu)勢(shì)。因此，水電廠在申報(bào)日前計(jì)劃上網(wǎng)電量和自計(jì)劃時(shí)按照96點(diǎn)平均負(fù)荷進(jìn)行申報(bào)，確保出清后的日前上網(wǎng)電量為一條直線(xiàn)，為電廠爭(zhēng)取更大的利益創(chuàng)造前提條件。

實(shí)例分析：以電站11月18日現(xiàn)貨交易曲線(xiàn)為例，分別計(jì)算對(duì)比直線(xiàn)型和凹凸型日前上網(wǎng)電量對(duì)總電費(fèi)收益的影響。

4.1 直線(xiàn)型日前電力曲線(xiàn)

以電站11月18日現(xiàn)貨交易曲線(xiàn)為例，中長(zhǎng)期電量曲線(xiàn)（圖11）、日前和實(shí)時(shí)交易電價(jià)都保持不變，將日前上網(wǎng)電量曲線(xiàn)轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)計(jì)算總電費(fèi)收益。根據(jù)計(jì)算公式可算出結(jié)算電費(fèi)為：307667.58（中長(zhǎng)期電費(fèi)）+68618.08（日前偏差電費(fèi)）-25262（實(shí)時(shí)偏差電費(fèi)）=351023.66元（總收入）。

圖11 直線(xiàn)型日前電力現(xiàn)貨交易曲線(xiàn)

4.2 凹凸型日前電力曲線(xiàn)

以電站11月18日現(xiàn)貨交易數(shù)據(jù)（圖12）為例，計(jì)算實(shí)際電費(fèi)收益情況：根據(jù)計(jì)算公式可算出11月18日實(shí)際結(jié)算電費(fèi)為：307667.58（中長(zhǎng)期電費(fèi)）+73159.74（日前偏差電費(fèi)）-45415.40（實(shí)時(shí)偏差電費(fèi)）=335411.93元（總收入）。

圖12 11月18日現(xiàn)貨交易中長(zhǎng)期、日前和實(shí)時(shí)交易曲線(xiàn)

4.3 直線(xiàn)型和凹凸型日前上網(wǎng)電量對(duì)比情況分析

從電站11月18日現(xiàn)貨交易實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析計(jì)算可以得出：直線(xiàn)型電費(fèi)收益較凹凸型日前電力曲線(xiàn)電費(fèi)收益多15611.73元，增長(zhǎng)率4.65%。因此也可以得出：直線(xiàn)型日前計(jì)劃電量曲線(xiàn)對(duì)總電費(fèi)收益有較大的提高。

5 產(chǎn)生的直接收益

按照電站年設(shè)計(jì)發(fā)電量4.62億kWh，平均電價(jià)0.25元/kWh計(jì)算，總收益為1.155億元，按照增長(zhǎng)率4.65%計(jì)算，每年可增加收益537萬(wàn)元。

6 研究結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)市場(chǎng)交易規(guī)則的研究和探索，研究和總結(jié)出了在規(guī)則允許的條件下，通過(guò)分析市場(chǎng)交易價(jià)格，合理調(diào)整日前發(fā)電量計(jì)劃可以實(shí)現(xiàn)收益逐步增加的方法，并在實(shí)際電力市場(chǎng)現(xiàn)貨交易中得到了驗(yàn)證和應(yīng)用，為電力企業(yè)增收、創(chuàng)收提供了新的思路和方法。通過(guò)分析驗(yàn)證得出了直線(xiàn)型日前計(jì)劃曲線(xiàn)對(duì)發(fā)電收益有一定的優(yōu)勢(shì)。直線(xiàn)形狀在一定程度上減小發(fā)電負(fù)荷的受限程度，極大的釋放了市場(chǎng)可操作性空間，為爭(zhēng)取高價(jià)格下的實(shí)時(shí)現(xiàn)貨交易創(chuàng)造了條件。通過(guò)合理的降低日前現(xiàn)貨上網(wǎng)電量交易計(jì)劃，在一定程度上擴(kuò)大了實(shí)時(shí)市場(chǎng)的交易空間，使得機(jī)組運(yùn)行可調(diào)節(jié)范圍增大，可利用實(shí)時(shí)市場(chǎng)價(jià)格優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)貨交易年收入增加500余萬(wàn)元。