動態(tài)調節(jié)電力供需負電價激發(fā)電力市場正效應

2023-08-17 09:44:28 來源: 科技日報

◎本報記者張曄

(資料圖)

過去，當電網負荷降低時，電廠機組必須下調發(fā)電功率，一般下調到50%就已是極限。引入電力現貨市場后，市場機制促使企業(yè)進行技術升級，許多電廠已經把功率下調的極限降到38%。有企業(yè)表示，經過技術改造，發(fā)電功率還有進一步下調空間。

近期，負電價在多國上演。7月4日，德國與荷蘭部分時段電力出現-500歐元/兆瓦時的價格。無獨有偶，今年5月，我國某些地區(qū)也出現過類似的負電價。什么是負電價？負電價的出現意味著什么？

電力現貨市場促能源效益提升

負電價是指市場中的電力價格低于零，它意味著發(fā)電企業(yè)在銷售電力時不僅賺不到錢，反而要給電網企業(yè)或者電力用戶支付一定費用，吸引他們將多余的電力消納掉。

中國電力科學研究院電力自動化研究所（以下簡稱電力自動化研究所）黨委書記楊爭林告訴記者，電力是一種特殊的“商品”，不能大規(guī)模存儲，需要實時保持發(fā)用平衡。

新能源的大量并網，對電網穩(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)電享受政府補貼且發(fā)電邊際成本較低，就會選擇報負電價的方式來確保發(fā)出的電量可以上網，從而促進新能源消納。對于煤電、核電等傳統(tǒng)機組而言，短期啟停成本較高、損耗大，為了維持機組正常運行，只能倒貼錢買需求。

負電價并不一定是壞事，它使得電價波動范圍擴大，對發(fā)電端和需求端都能形成一定的激勵。在發(fā)電端，價格高的電源將失去競爭力，這有助于糾正盲目的電源投資。同時，負電價的出現還可引導企業(yè)加大儲能設施建設力度，激勵火電企業(yè)進行技術改造，以更好地匹配電網需求和新能源的不穩(wěn)定性。在需求端，負電價的出現會激勵耗電大戶改變用電模式、實施錯峰生產，引導企業(yè)主動優(yōu)化工藝、降低能耗。此外，它還將增加電力消費側的彈性，通過電力需求靈活度的增強，解決電力系統(tǒng)中短期供需波動的問題。

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

同時，發(fā)電側的變化也在悄然進行。過去，當電網負荷降低時，電廠機組必須下調發(fā)電功率，一般下調到50%就已是極限。引入電力現貨市場后，市場機制促使企業(yè)進行技術升級，許多電廠已經把功率下調的極限降到38%。有企業(yè)表示，經過技術改造，發(fā)電功率還有進一步下調空間。

“在市場中，負荷調整就像見縫插針。調節(jié)能力強的機組參與上網的機會多，調節(jié)能力差的有機會也上不去，這就倒逼發(fā)電企業(yè)通過技術進步提升發(fā)電效率?！?電力自動化研究所電力市場研究室主任馮樹海表示。

“看不見的手”優(yōu)化電力資源配置

我國自2015年開啟新一輪電力體制改革以來，完善電力市場建設就一直是改革的重中之重，其中價格機制又是市場機制的核心。負電價的產生并不意味著市場調控的失靈，相反，它意味著我國的電力體制機制改革又進了一步。負電價的背后，正是電力市場在通過“看不見的手”優(yōu)化資源配置。

楊爭林解釋道，電力市場可以分為中長期交易中心和現貨市場。其中，中長期交易中心主要以年、月、周為時間單位進行電力買賣，而現貨市場主要開展當日和次日電力交易。負電價的出現，正是后者起作用的表現。

電力現貨市場，顧名思義就是“一手交錢一手交貨”的電力市場。電力現貨市場有何特點？楊爭林打了個比方：“比如去菜場買白菜，早上開市的時候1元一斤，而到了晚上快收攤的時候可能會降到5毛一斤。一天不同的時間，白菜的價格不一樣，這說明白菜在一天中產生了時序價格。同時，菜市場和地攤這兩個不同位置的白菜價格也不一致，這說明白菜交割點不同產生了位置信號。受供需等因素影響，電也有時序價格的差異，且不同地區(qū)發(fā)電成本不同，電的價格也不同?！?/p>

電力現貨市場有利于發(fā)揮市場在資源優(yōu)化配置中的決定性作用，使那些能源稟賦強、發(fā)電能力強的地區(qū)能夠將電賣到耗電量大的地區(qū)，從而提高經濟效益；同時促進新能源消納，大大降低新能源發(fā)電波動性和不確定性對電網的影響。

技術創(chuàng)新支撐電力市場建設

電力現貨市場的構建，離不開相應的技術支持。

記者了解到，電力自動化研究所研發(fā)的電力市場技術支持系統(tǒng)，將電力中長期交易市場與現貨市場有效銜接，既有利于新能源消納，也助推了火電技術進步，還提升了電力大戶的用能效益，有效推動了我國能源綠色低碳轉型，促進了電力資源優(yōu)化配置。“在安全有保障的情況下，要保證優(yōu)先購買低價電來滿足用電需求。這背后的技術支撐體系就是我們研究的重點?！睏顮幜终f。

電力現貨市場因交易和交付的間隔時間較短，價格會隨時間波動。在我國試點建設的電力現貨市場中，電力日前市場以15分鐘為一個交易時段，每天96個時段；日內市場每個交易時段為15—60分鐘；實時市場以交割時點前一小時的電能交易為準。為了精確計算電價、撮合交易，電力市場必須考慮上百萬個變量，這將消耗極大的算力。

面對未知且復雜的電力市場運行邊界，如何設計出符合我國國情的電力市場體系？楊爭林表示，實驗室團隊正在探索使用人工智能，根據過去電力供需的特點分析市場規(guī)律，預測未來的市場走勢。“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減少到原有的一成不到?！?/p>

“團隊已成功研發(fā)了省級電力現貨市場云架構支撐平臺，提出了多維度數據統(tǒng)一建模技術、異構數據庫混合存儲與聯動展示技術、客戶端和服務端圖形組態(tài)技術和微服務持續(xù)交付技術等。”楊爭林表示，基于這個平臺，研發(fā)人員可以像拼“樂高”模型一樣，實現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，有助于團隊快速響應市場規(guī)則的變化。

從整體上看，我國能源資源與用電負荷呈逆向分布態(tài)勢，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，我國水電、氣電等靈活調節(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)模的電力市場交易，將成為實現全國范圍內電力資源優(yōu)化配置的重要途徑。

立足全國統(tǒng)一電力市場建設要求，該研究所在國內外尚無同類實踐案例的情況下，歷時2年，自主研發(fā)了計及ATC的省間中長期集中優(yōu)化出清技術，取得了該領域從“0”到“1”的突破。ATC即“可用傳輸容量”，是指電網在已有交易或合同基礎上可進一步用于交易的剩余輸電容量。該技術的成功研發(fā)，為全國統(tǒng)一電力市場深化改革提供了決策支撐。

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