動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電力供需負(fù)電價(jià)激發(fā)電力市場(chǎng)正效應(yīng)

2023-08-17 09:44:28 來源: 科技日?qǐng)?bào)

◎本報(bào)記者張曄

(資料圖)

過去，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷降低時(shí)，電廠機(jī)組必須下調(diào)發(fā)電功率，一般下調(diào)到50%就已是極限。引入電力現(xiàn)貨市場(chǎng)后，市場(chǎng)機(jī)制促使企業(yè)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，許多電廠已經(jīng)把功率下調(diào)的極限降到38%。有企業(yè)表示，經(jīng)過技術(shù)改造，發(fā)電功率還有進(jìn)一步下調(diào)空間。

近期，負(fù)電價(jià)在多國(guó)上演。7月4日，德國(guó)與荷蘭部分時(shí)段電力出現(xiàn)-500歐元/兆瓦時(shí)的價(jià)格。無獨(dú)有偶，今年5月，我國(guó)某些地區(qū)也出現(xiàn)過類似的負(fù)電價(jià)。什么是負(fù)電價(jià)？負(fù)電價(jià)的出現(xiàn)意味著什么？

電力現(xiàn)貨市場(chǎng)促能源效益提升

負(fù)電價(jià)是指市場(chǎng)中的電力價(jià)格低于零，它意味著發(fā)電企業(yè)在銷售電力時(shí)不僅賺不到錢，反而要給電網(wǎng)企業(yè)或者電力用戶支付一定費(fèi)用，吸引他們將多余的電力消納掉。

中國(guó)電力科學(xué)研究院電力自動(dòng)化研究所（以下簡(jiǎn)稱電力自動(dòng)化研究所）黨委書記楊爭(zhēng)林告訴記者，電力是一種特殊的“商品”，不能大規(guī)模存儲(chǔ)，需要實(shí)時(shí)保持發(fā)用平衡。

新能源的大量并網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性提出了更高要求。一天中新能源發(fā)電量較大的時(shí)段，往往用電需求不足，而一些新能源企業(yè)發(fā)電享受政府補(bǔ)貼且發(fā)電邊際成本較低，就會(huì)選擇報(bào)負(fù)電價(jià)的方式來確保發(fā)出的電量可以上網(wǎng)，從而促進(jìn)新能源消納。對(duì)于煤電、核電等傳統(tǒng)機(jī)組而言，短期啟停成本較高、損耗大，為了維持機(jī)組正常運(yùn)行，只能倒貼錢買需求。

負(fù)電價(jià)并不一定是壞事，它使得電價(jià)波動(dòng)范圍擴(kuò)大，對(duì)發(fā)電端和需求端都能形成一定的激勵(lì)。在發(fā)電端，價(jià)格高的電源將失去競(jìng)爭(zhēng)力，這有助于糾正盲目的電源投資。同時(shí)，負(fù)電價(jià)的出現(xiàn)還可引導(dǎo)企業(yè)加大儲(chǔ)能設(shè)施建設(shè)力度，激勵(lì)火電企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造，以更好地匹配電網(wǎng)需求和新能源的不穩(wěn)定性。在需求端，負(fù)電價(jià)的出現(xiàn)會(huì)激勵(lì)耗電大戶改變用電模式、實(shí)施錯(cuò)峰生產(chǎn)，引導(dǎo)企業(yè)主動(dòng)優(yōu)化工藝、降低能耗。此外，它還將增加電力消費(fèi)側(cè)的彈性，通過電力需求靈活度的增強(qiáng)，解決電力系統(tǒng)中短期供需波動(dòng)的問題。

以山西省為例，開展電力現(xiàn)貨市場(chǎng)試點(diǎn)建設(shè)后，過去少有人問津的谷電現(xiàn)在更受歡迎，用電負(fù)荷峰谷差降低了4%，取得的能源效益相當(dāng)于少建一座120萬千瓦的發(fā)電廠。

同時(shí)，發(fā)電側(cè)的變化也在悄然進(jìn)行。過去，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷降低時(shí)，電廠機(jī)組必須下調(diào)發(fā)電功率，一般下調(diào)到50%就已是極限。引入電力現(xiàn)貨市場(chǎng)后，市場(chǎng)機(jī)制促使企業(yè)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，許多電廠已經(jīng)把功率下調(diào)的極限降到38%。有企業(yè)表示，經(jīng)過技術(shù)改造，發(fā)電功率還有進(jìn)一步下調(diào)空間。

“在市場(chǎng)中，負(fù)荷調(diào)整就像見縫插針。調(diào)節(jié)能力強(qiáng)的機(jī)組參與上網(wǎng)的機(jī)會(huì)多，調(diào)節(jié)能力差的有機(jī)會(huì)也上不去，這就倒逼發(fā)電企業(yè)通過技術(shù)進(jìn)步提升發(fā)電效率。” 電力自動(dòng)化研究所電力市場(chǎng)研究室主任馮樹海表示。

“看不見的手”優(yōu)化電力資源配置

我國(guó)自2015年開啟新一輪電力體制改革以來，完善電力市場(chǎng)建設(shè)就一直是改革的重中之重，其中價(jià)格機(jī)制又是市場(chǎng)機(jī)制的核心。負(fù)電價(jià)的產(chǎn)生并不意味著市場(chǎng)調(diào)控的失靈，相反，它意味著我國(guó)的電力體制機(jī)制改革又進(jìn)了一步。負(fù)電價(jià)的背后，正是電力市場(chǎng)在通過“看不見的手”優(yōu)化資源配置。

楊爭(zhēng)林解釋道，電力市場(chǎng)可以分為中長(zhǎng)期交易中心和現(xiàn)貨市場(chǎng)。其中，中長(zhǎng)期交易中心主要以年、月、周為時(shí)間單位進(jìn)行電力買賣，而現(xiàn)貨市場(chǎng)主要開展當(dāng)日和次日電力交易。負(fù)電價(jià)的出現(xiàn)，正是后者起作用的表現(xiàn)。

電力現(xiàn)貨市場(chǎng)，顧名思義就是“一手交錢一手交貨”的電力市場(chǎng)。電力現(xiàn)貨市場(chǎng)有何特點(diǎn)？楊爭(zhēng)林打了個(gè)比方：“比如去菜場(chǎng)買白菜，早上開市的時(shí)候1元一斤，而到了晚上快收攤的時(shí)候可能會(huì)降到5毛一斤。一天不同的時(shí)間，白菜的價(jià)格不一樣，這說明白菜在一天中產(chǎn)生了時(shí)序價(jià)格。同時(shí)，菜市場(chǎng)和地?cái)傔@兩個(gè)不同位置的白菜價(jià)格也不一致，這說明白菜交割點(diǎn)不同產(chǎn)生了位置信號(hào)。受供需等因素影響，電也有時(shí)序價(jià)格的差異，且不同地區(qū)發(fā)電成本不同，電的價(jià)格也不同。”

電力現(xiàn)貨市場(chǎng)有利于發(fā)揮市場(chǎng)在資源優(yōu)化配置中的決定性作用，使那些能源稟賦強(qiáng)、發(fā)電能力強(qiáng)的地區(qū)能夠?qū)㈦娰u到耗電量大的地區(qū)，從而提高經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)促進(jìn)新能源消納，大大降低新能源發(fā)電波動(dòng)性和不確定性對(duì)電網(wǎng)的影響。

技術(shù)創(chuàng)新支撐電力市場(chǎng)建設(shè)

電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的構(gòu)建，離不開相應(yīng)的技術(shù)支持。

記者了解到，電力自動(dòng)化研究所研發(fā)的電力市場(chǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)，將電力中長(zhǎng)期交易市場(chǎng)與現(xiàn)貨市場(chǎng)有效銜接，既有利于新能源消納，也助推了火電技術(shù)進(jìn)步，還提升了電力大戶的用能效益，有效推動(dòng)了我國(guó)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，促進(jìn)了電力資源優(yōu)化配置。“在安全有保障的情況下，要保證優(yōu)先購(gòu)買低價(jià)電來滿足用電需求。這背后的技術(shù)支撐體系就是我們研究的重點(diǎn)。”楊爭(zhēng)林說。

電力現(xiàn)貨市場(chǎng)因交易和交付的間隔時(shí)間較短，價(jià)格會(huì)隨時(shí)間波動(dòng)。在我國(guó)試點(diǎn)建設(shè)的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)中，電力日前市場(chǎng)以15分鐘為一個(gè)交易時(shí)段，每天96個(gè)時(shí)段；日內(nèi)市場(chǎng)每個(gè)交易時(shí)段為15—60分鐘；實(shí)時(shí)市場(chǎng)以交割時(shí)點(diǎn)前一小時(shí)的電能交易為準(zhǔn)。為了精確計(jì)算電價(jià)、撮合交易，電力市場(chǎng)必須考慮上百萬個(gè)變量，這將消耗極大的算力。

面對(duì)未知且復(fù)雜的電力市場(chǎng)運(yùn)行邊界，如何設(shè)計(jì)出符合我國(guó)國(guó)情的電力市場(chǎng)體系？楊爭(zhēng)林表示，實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)正在探索使用人工智能，根據(jù)過去電力供需的特點(diǎn)分析市場(chǎng)規(guī)律，預(yù)測(cè)未來的市場(chǎng)走勢(shì)。“我們利用人工智能找出了限制因素，將約束變量從上百萬個(gè)減少到原有的一成不到。”

“團(tuán)隊(duì)已成功研發(fā)了省級(jí)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)云架構(gòu)支撐平臺(tái)，提出了多維度數(shù)據(jù)統(tǒng)一建模技術(shù)、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)混合存儲(chǔ)與聯(lián)動(dòng)展示技術(shù)、客戶端和服務(wù)端圖形組態(tài)技術(shù)和微服務(wù)持續(xù)交付技術(shù)等。”楊爭(zhēng)林表示，基于這個(gè)平臺(tái)，研發(fā)人員可以像拼“樂高”模型一樣，實(shí)現(xiàn)一部分功能需求的敏捷開發(fā)，這極大地提升了研發(fā)效率，有助于團(tuán)隊(duì)快速響應(yīng)市場(chǎng)規(guī)則的變化。

從整體上看，我國(guó)能源資源與用電負(fù)荷呈逆向分布態(tài)勢(shì)，東部地區(qū)用電量大但資源有限，西部地區(qū)資源豐富但供過于求。同時(shí)，我國(guó)水電、氣電等靈活調(diào)節(jié)資源占比較低，新能源規(guī)模大但分布地區(qū)較為集中。開展大規(guī)模的電力市場(chǎng)交易，將成為實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)電力資源優(yōu)化配置的重要途徑。

立足全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)要求，該研究所在國(guó)內(nèi)外尚無同類實(shí)踐案例的情況下，歷時(shí)2年，自主研發(fā)了計(jì)及ATC的省間中長(zhǎng)期集中優(yōu)化出清技術(shù)，取得了該領(lǐng)域從“0”到“1”的突破。ATC即“可用傳輸容量”，是指電網(wǎng)在已有交易或合同基礎(chǔ)上可進(jìn)一步用于交易的剩余輸電容量。該技術(shù)的成功研發(fā)，為全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)深化改革提供了決策支撐。

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