深度 | 面向高比例可再生能源的电力市场研究综述-第2页-北极星售电网

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1.2 可再生能源市场交易模式

与传统能源相同，可再生能源也可通过双边合同与集中竞价的模式交易。

在双边合同交易模式下，供需双方谈判确定交易细节，合同价格往往与集中竞价出清电价相关。在美国，随着市场电价的降低，风电合同的价格也逐年降低。双边合同增强了可再生能源交易的灵活性，但因缺少直接的竞争环节，难以获得最低的购电价格;此外，大规模的双边交易可能降低系统调度的效率，增加对辅助服务的需求。

多数国家允许可再生能源参与集中竞价。文献总结了北美各电力市场可再生能源参与日前市场、实时市场、提供辅助服务、不平衡电量结算、预测成本分摊等问题。北欧、西班牙电力市场分别建立了逐小时、每 4h 一次的日内市场，可再生能源发电商可根据最新预测结果更新报价 ;不平衡电量采用双价格系统结算，其价格与系统不平衡情况有关。现货市场价格波动带来的风险还可通过购买期货、期权等电力金融产品来管控。

2 可再生能源参与电力市场的特殊问题

可再生能源发电与传统能源发电存在诸多不同之处，参与电力市场时会带来一些特殊的问题，在研究中应着重考虑。这些问题主要包括：

1)成本特性。在成本构成中，可再生能源发电机组固定成本较高而边际生产成本很低。以丹麦陆上大型风电场的平均数据为例，投资建设成本为1070000EUR/MW ，固定运行及维护成本为25600EUR/MW/Year，而可变成本仅为 2.8EUR/(MW⋅h) 。

2)生产特性。可再生能源发电的生产呈现出较强的间歇性、波动性、随机性、不可控性(可减出力但不可增出力)、利用小时数低等特征，商业应用最为成熟的风电还往往具有反调峰特性。

3)出力描述的概率性。可再生能源发电出力无法准确预测，通常以概率的方法描述，且随着(交易)时间的临近，预测准确度逐渐提高。因而，可再生能源发电出力的描述涉及多时空维度的信息，应设计合理的市场机制促进信息的及时披露。

4)电量风险。由于出力预测误差的存在，可再生能源参与电力市场不仅面临电价风险，还面临较大的电量风险，而现有的方法和工具大多只针对管理电价风险而设计。

5)外部性。可再生能源发电与传统能源发电相比，具有节能减排的正外部性，以及增加系统平衡和备用成本等负外部性。

6)发电主体多元化。可再生能源的发展引入了大量的分布式电源，很多传统电力用户拥有发电资源，应建立灵活、公平的市场机制适应发电主体多元化的发展趋势。

3 面向高比例可再生能源的电力市场的研究现状

3.1 概述可再生能源的发展使得发电主体多元化，发电主体间博弈行为复杂化，市场机制和交易模式多样化。图 1 总结了面向高比例可再生能源的电力市场的研究内容以及与本文章节的对应情况。

3.2 可再生能源的参与对电力市场的影响

由于可再生能源发电具有很多与传统能源发电不同的特点，可再生能源参与电力市场会影响市场均衡、电价、风险、社会效益、节能减排等方面。

表 1 对比了一些相关典型文章。

3.3 包含可再生能源的电力市场中市场主体的行为策略

由于可再生能源会对电力市场中收益、风险等方面产生影响，因而很多学者对市场主体在包含可再生能源的电力市场中的规避风险、提升收益的行为策略开展了丰富的研究。

前期的研究主要包括可再生能源发电商独立参与主能量市场的策略。主要思路为采用合理的数学模型描述风电出力，如离散马尔科夫过程(discrete markov process，DMP)、自回归滑动平均模型(auto-regressive moving average model，ARMA) 、核密度估计(kernal density estimation，KDE)等概率预测方法 ;针对不同的市场机制，如两阶段结算市场、包含日内市场的三阶段结算市场;考虑不同的不平衡价格，如单一价格系统、双价格系统;根据可再生能源发电量的占比，认为其为价格接受者或价格决定者;以条件风险价值描述风险，以可再生能源发电商参与市场的效用最大化为目标函数，建立优化模型，进行求解，得到市场中的最优策略。文献[58]研究了风电商通过集中竞价和双边合同交易组合规避交易风险、提高收益的策略。文献[56]还对风电商运用市场力操纵电价的行为进行了建模，并提出设置合理的不平衡电量惩罚价格以削弱风电商的市场力。以两阶段结算市场机制为例，模型的一般形式为使风电商在全交易时段售电效用最大化，各时段的日前申报电量 P t为决策变量，即：

此后一些文献探讨了可再生能源发电商与其他发、用电主体联合参与主能量市场的策略。文献提出了多个风电商的联合交易策略，并基于合作博弈理论分摊收益。文献分别探讨运用掌握相对可调的发、用电资源的火电厂、抽水蓄能电厂、储能系统、需求响应、售电商平抑风电不确定性，以提升风电商收益的模型。文献研究风电商与区域供热机组形成虚拟电厂以提升效益的方案。

近来也有一些研究关注可再生能源发电商通过参与调频、备用等辅助服务市场，扩展自身获利方式，管理交易风险，提升系统安全性和经济性。讨论风电供热的交易机制，并对市场可行性进行分析。

市场主体间的博弈行为也是研究关注的重点。建立风电商和传统能源发电商在主能量市场和双边备用市场中的博弈模型。发现风电会增加对火电机组爬坡的需求，但会降低火电系统成本及排放。考虑线路阻塞问题，提出水电生产商与风电商的协调策略，结果表明二者的协调能够减少弃风并提升输电线路利用率。对风电消纳过程中电网、传统发电企业、社会方等利益主体经济性进行分析。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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