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北極星售電網訊:摘要
隨著新能源並網增加,各時間尺度下的現貨市場功能正逐步改變,整體呈現出強化日內市場定位、重視日內環節設計的趨勢。作爲市場從空間維度的進一步劃分,省間日內市場面臨特有的設計難點與挑戰。首先,從空間範圍、交易需求、功能定位、設計複雜度4個方面,討論日內市場特征變化趨勢;然後,從省間日內現貨市場設計出發,針對省內市場耦合、區域市場融合、通道容量建模、新能源消納 4個方面問題,分析市場建設所面臨的挑戰;最後,基于中國日內跨區富余可再生能源電力現貨市場的實踐,對省間日內現貨市場設計進行思考,並提出基于順序出清的耦合模式、區域市場設計應遵循的基本原則、基于潮流和關鍵支路的通道建模方法、基于滾動重疊的日內交易機制。
關鍵詞 :日內市場;省間市場;市場耦合;阻塞管理;滾動設計;
省間日內現貨市場設計的挑戰與思考
（來源：電網技術 作者：胡超凡1, 王揚1, 趙天陽2, 崔達1）
1．國家電網有限公司 國家電力調度控制中心,北京市 西城區 100031
2．南洋理工大學 能源研究中心,新加坡 639798
王揚(1989),男,博士,工程師,通信作者,研究方向爲電力系統經濟調度、電力市場,E-mail：[email protected]。
0 引言
中國正在加快推進電力現貨市場建設,力圖設計高效運行的市場體系,促進資源的優化配置[1-2]。省間日內市場是現貨市場的重要組成部分,市場定位及設計具有重要意義。作爲日內市場,其交易組織在日前市場之後,在時間維度發揮超短期資源調節作用;作爲省間市場[3],在空間維度發揮資源大範圍優化配置作用。
在中國電力現貨市場建設過程中,日內跨區富余可再生能源電力市場作爲省間日內市場的初期形態,2018年完成交易4000余筆、交易量超過 31億kW·h,其設計、運行起到了重要的實踐作用。隨著新能源並網比例增加,各時間尺度現貨市場的功能特征正在逐步改變,日內市場愈發重要。
目前,北美、歐洲等地區的跨區日內市場交易模式差異較大,北美日內市場分爲若幹區域,由各電網運營機構(independent system operator,ISO)負責交易組織,跨區域交易較爲松散,多爲雙邊交易形式。歐洲通過共享訂單、價格耦合等市場機制,建立了統一日內市場,由各交易中心聯合運營。雖然北美、歐洲等地區在現貨市場模式、規則設計等方面各有側重;但隨著新能源占比提高,整體呈現出強化日內市場定位、重視日內市場設計的趨勢[4-7]。
日內市場在激勵參與者進行偏差調整、優化資源配置、促進新能源消納等方面具有重要作用。本文基于中國日內跨區富余可再生能源電力現貨市場的實踐,針對日內市場特征變化變化進行討論,對省間日內現貨市場建設所面臨的挑戰進行分析,最後對省內日內現貨市場設計進行思考,並提出相關建議。
1 日內市場特征變化趨勢
1.1 日內市場空間範圍擴大
日內市場空間維度逐漸變化,交易範圍呈擴大趨勢,這主要源于大規模新能源並網,對跨區域電力平衡的訴求。一方面新能源發電具有強波動性的特征,其並網比例逐年增加;另一方面傳統電源受爬坡能力、最小出力等技術因素限制,調節能力有限。因此,大範圍的資源優化配置已經成爲提升新能源消納水平的重要途徑[8]。
歐洲、北美等地區的現貨市場交易範圍呈擴大融合趨勢。2009年和2018年,歐盟分別頒布“第三能源法案”(Third Energy Package)和“清潔能源法案”(Clean Energy Package),推動建立歐洲統一電力市場,並提出相應的區域價格耦合(price coupling of region,PCR)方法[9]。截至2018年底,歐洲已實現27個國家在日前跨境市場耦合,14個國家在日內跨境市場耦合,此外,歐洲正在設計推進統一實時市場[10]。在北美地區,以加州獨立電網運營機構(CAISO,California ISO)爲例,在2014年CAISO啓動了美國西部跨區域電力不平衡市場(Energy Imbalance Market,EIM),EIM中15min市場與日內市場特征較爲相似,EIM市場交易範圍同樣呈現出逐漸擴大趨勢[11]。
1.2 日內市場交易需求提升
日內市場交易量、交易占比增加,部分交易由日前延後至日內階段開展。受限于能源禀賦,新能源發電具有較強不確定性,難以准確預測。與傳統(火電)參與者不同,新能源參與者往往越臨近執行時刻,其出力預測精度越高[12]。由于這一特征,在不考慮其他影響因素的情況下,新能源參與者更傾向于參與日內市場交易,導致日內交易需求提升。
日內市場交易逐年增長,變相導致部分交易時間延後。同時,日內出清結果與日前變化增大,電網運行風險增加,日內價格波動加劇[13-14]。
1.3 日內市場功能定位強化
日內市場功能定位轉變,亟待價格信號進行引導。日前市場與實時市場的偏差增大,需要更加完備的日內市場,實現平滑過渡。在北美市場初期設計中,日內環節主要目的是爲ISO提供相應時間尺度下的電網調節手段,因此在市場參數設計方面,日內市場相關時間參數與機組性能參數一致,如表1所示。隨著新能源並網比例增加,日內市場功能並非僅僅是被動確定是否調用相應時間尺度下的調節手段,激勵市場參與者主動盡早進行偏差調節、降低調節成本,正成爲日內市場的重要職能之一[15]。
通過價格信號引導是激勵市場參與者主動進行偏差調節的重要方式。在市場初期設計中,北美日內市場大多采用沒有獨立的出清價格機,而是采用與實時市場相同的價格進行出清。在現階段日內市場設計中,利用價格信號引導偏差修正,在降低預測偏差導致的價格波動、激勵新能源參與者提升自身預測水平、提升電網運行安全性等方面,均具有重要意義。
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