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深度文章|省间日内电力现货市场设计的挑战与思考

北极星售电网  来源:电网技术    2020/9/15 9:19:08  我要投稿  

北极星售电网讯:摘要

随着新能源并网增加,各时间尺度下的现货市场功能正逐步改变,整体呈现出强化日内市场定位、重视日内环节设计的趋势。作为市场从空间维度的进一步划分,省间日内市场面临特有的设计难点与挑战。首先,从空间范围、交易需求、功能定位、设计复杂度4个方面,讨论日内市场特征变化趋势;然后,从省间日内现货市场设计出发,针对省内市场耦合、区域市场融合、通道容量建模、新能源消纳 4个方面问题,分析市场建设所面临的挑战;最后,基于中国日内跨区富余可再生能源电力现货市场的实践,对省间日内现货市场设计进行思考,并提出基于顺序出清的耦合模式、区域市场设计应遵循的基本原则、基于潮流和关键支路的通道建模方法、基于滚动重叠的日内交易机制。

关键词 :日内市场;省间市场;市场耦合;阻塞管理;滚动设计;

省间日内现货市场设计的挑战与思考

(来源:电网技术 作者:胡超凡1, 王扬1, 赵天阳2, 崔达1)

1.国家电网有限公司 国家电力调度控制中心,北京市 西城区 100031

2.南洋理工大学 能源研究中心,新加坡 639798

王扬(1989),男,博士,工程师,通信作者,研究方向为电力系统经济调度、电力市场,E-mail:wyang@sgcc.com.cn。

0 引言

中国正在加快推进电力现货市场建设,力图设计高效运行的市场体系,促进资源的优化配置[1-2]。省间日内市场是现货市场的重要组成部分,市场定位及设计具有重要意义。作为日内市场,其交易组织在日前市场之后,在时间维度发挥超短期资源调节作用;作为省间市场[3],在空间维度发挥资源大范围优化配置作用。

在中国电力现货市场建设过程中,日内跨区富余可再生能源电力市场作为省间日内市场的初期形态,2018年完成交易4000余笔、交易量超过 31亿kW·h,其设计、运行起到了重要的实践作用。随着新能源并网比例增加,各时间尺度现货市场的功能特征正在逐步改变,日内市场愈发重要。

目前,北美、欧洲等地区的跨区日内市场交易模式差异较大,北美日内市场分为若干区域,由各电网运营机构(independent system operator,ISO)负责交易组织,跨区域交易较为松散,多为双边交易形式。欧洲通过共享订单、价格耦合等市场机制,建立了统一日内市场,由各交易中心联合运营。虽然北美、欧洲等地区在现货市场模式、规则设计等方面各有侧重;但随着新能源占比提高,整体呈现出强化日内市场定位、重视日内市场设计的趋势[4-7]。

日内市场在激励参与者进行偏差调整、优化资源配置、促进新能源消纳等方面具有重要作用。本文基于中国日内跨区富余可再生能源电力现货市场的实践,针对日内市场特征变化变化进行讨论,对省间日内现货市场建设所面临的挑战进行分析,最后对省内日内现货市场设计进行思考,并提出相关建议。

1 日内市场特征变化趋势

1.1 日内市场空间范围扩大

日内市场空间维度逐渐变化,交易范围呈扩大趋势,这主要源于大规模新能源并网,对跨区域电力平衡的诉求。一方面新能源发电具有强波动性的特征,其并网比例逐年增加;另一方面传统电源受爬坡能力、最小出力等技术因素限制,调节能力有限。因此,大范围的资源优化配置已经成为提升新能源消纳水平的重要途径[8]。

欧洲、北美等地区的现货市场交易范围呈扩大融合趋势。2009年和2018年,欧盟分别颁布“第三能源法案”(Third Energy Package)和“清洁能源法案”(Clean Energy Package),推动建立欧洲统一电力市场,并提出相应的区域价格耦合(price coupling of region,PCR)方法[9]。截至2018年底,欧洲已实现27个国家在日前跨境市场耦合,14个国家在日内跨境市场耦合,此外,欧洲正在设计推进统一实时市场[10]。在北美地区,以加州独立电网运营机构(CAISO,California ISO)为例,在2014年CAISO启动了美国西部跨区域电力不平衡市场(Energy Imbalance Market,EIM),EIM中15min市场与日内市场特征较为相似,EIM市场交易范围同样呈现出逐渐扩大趋势[11]。

1.2 日内市场交易需求提升

日内市场交易量、交易占比增加,部分交易由日前延后至日内阶段开展。受限于能源禀赋,新能源发电具有较强不确定性,难以准确预测。与传统(火电)参与者不同,新能源参与者往往越临近执行时刻,其出力预测精度越高[12]。由于这一特征,在不考虑其他影响因素的情况下,新能源参与者更倾向于参与日内市场交易,导致日内交易需求提升。

日内市场交易逐年增长,变相导致部分交易时间延后。同时,日内出清结果与日前变化增大,电网运行风险增加,日内价格波动加剧[13-14]。

1.3 日内市场功能定位强化

日内市场功能定位转变,亟待价格信号进行引导。日前市场与实时市场的偏差增大,需要更加完备的日内市场,实现平滑过渡。在北美市场初期设计中,日内环节主要目的是为ISO提供相应时间尺度下的电网调节手段,因此在市场参数设计方面,日内市场相关时间参数与机组性能参数一致,如表1所示。随着新能源并网比例增加,日内市场功能并非仅仅是被动确定是否调用相应时间尺度下的调节手段,激励市场参与者主动尽早进行偏差调节、降低调节成本,正成为日内市场的重要职能之一[15]。

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通过价格信号引导是激励市场参与者主动进行偏差调节的重要方式。在市场初期设计中,北美日内市场大多采用没有独立的出清价格机,而是采用与实时市场相同的价格进行出清。在现阶段日内市场设计中,利用价格信号引导偏差修正,在降低预测偏差导致的价格波动、激励新能源参与者提升自身预测水平、提升电网运行安全性等方面,均具有重要意义。

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