CN110555757A - 一种适用于高比例新能源参与的电量库现货交易方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种适用于高比例新能源参与的电量库现货交易方法，根据高比例新能源地区的源网特性和电力市场化情况，提出了包含电能量、调峰辅助服务和发电权三种交易标的的日前现货市场，通过市场化的方式促进新能源消纳；在日内市场和实时市场中，针对新能源的波动性特点，设计了相应的市场措施保证新能源消纳；考虑到高比例新能源的地区特性，创新设计了配合现货市场交易的电量库交易，对无法完全消纳的新能源电量组织电量库交易，设计了平抑新能源出力波动性的电量库“存入”、“支取”的交易方式，提出了针对不平衡电量的交易价格和结算方案，可以进一步挖掘资源互补潜力，丰富市场化交易品种，提升电力市场的资源配置效率，促进新能源的消纳和能源结构的优化。

Description

一种适用于高比例新能源参与的电量库现货交易方法

技术领域

本发明属于电力市场领域，尤其涉及一种适用于高比例新能源参与的电量库现货交易方法。

背景技术

在新一轮产业革命的背景下，第三次能源革命推动世界能源向低碳化和清洁化转型。作为能源大国，中国承诺在2030年实现碳排放量达到峰值、非化石能源消耗比例达到20％。为实现该目标，中国必须坚定地走绿色低碳清洁高效的能源转型之路，进一步提升新能源在能源消费中的比例。中发〔2015〕9号文件及一系列配套文件的颁布标志着新一轮电力体制改革的开始。本次电力体制改革明确提出：要构建主体多元、竞争有序的电力交易格局，逐步建立以中长期交易规避风险，以现货交易集中优化配置电力资源、发现真实价格信号的电力市场体系，提高资源利用效率。

在能源短缺和环境污染的双重压力下，中国的新能源能源近几年获得了巨大的发展，新能源装机比例逐渐提高。但是，受经济发展的影响，新能源装机容量较大的地区最大负荷增长和用电量增长很低，地方电量长期供大于求，弃风弃光现象严重，迫切需要一套适合高比例新能源地区电力系统发展的新能源消纳方案。

因此，为了促进电量交易的充分竞争，实现能源在更大空间内进行地域性互补与资源优化配置，促进新能源的充分消纳，有必要根据高比例新能源地区的基本特点，考虑适合地区特性的现货市场发展，提出相应的新能源消纳方案。

发明内容

本发明目的在于基于高比例新能源地区弃风弃光现象严重、新能源消纳困难的背景，提出一种以促进新能源消纳为核心、适用于高比例新能源参与的电量库现货交易方法，提升电力市场的资源配置效率，促进新能源的消纳和能源结构的优化，适合高比例新能源地区发展建设，具有良好的实用性，为市场规划人员提供重要参考，。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于高比例新能源参与的电量库现货交易方法，包括以下步骤：

1)根据参与现货市场的发电机组在日前电能量市场中的报价信息和用户申报的用电需求曲线，电力调度机构综合考虑负荷预测、发电机组运行约束条件、电网安全运行约束条件等因素，以社会福利最大化为优化目标，通过运行安全约束机组组合程序(SCUC)得到现货市场开机组合和相应的机组出力。

2)在步骤1)获得的现货市场开机组合和相应的机组出力基础上，根据火电机组申报的调峰辅助服务报价信息和电力调度机构发布的调峰市场信息，以调峰费用最小为目标，组织开展调峰辅助服务交易，根据出清结果得到调峰辅助服务机组在调峰辅助服务市场中的计划出力，并将其作为实时市场的机组出力，在现货市场交易过程中保持不变。

3)在步骤1)和步骤2)获得的现货市场开机组合和调峰辅助服务机组出力的基础上，运行安全约束经济调度程序(SCED)计算得到次日机组出力曲线，并对出清结果进行潮流安全校核，得到日前现货市场出清结果。

4)在步骤3)获得的日前现货市场出清结果基础上，若新能源具备富余发电能力时，在日前电能量市场出清基础上开展日前发电权交易，根据交易结果更新日前现货市场出清结果。

5)在步骤4)获得的日前现货市场出清结果上，若新能源仍具备多余的电量，组织开展日前电量库交易，将新能源“存入”电量库，促进新能源的完全消纳，避免出现电量库交易替代市场化交易的情况，进一步更新日前现货市场出清结果。

6)在步骤5)获得的日前现货市场出清结果基础上开展日内市场，引入滚动修正过程，优先新能源发电企业调整电量报价方案，根据发电企业修改的报价方案、用电负荷预测变化及电网运行状态的改变，滚动更新调整现货市场交易计划并公布。

7)在步骤6)获得的现货市场交易计划的基础上开展实时市场，电力调度机构在系统实际运行前15分钟开展实时电能量市场交易出清，根据负荷实时偏差，实行新能源机组出力优先上调出力，火电机组优先下调出力，进一步增加新能源消纳，保证电力实时平衡。

与现有市场方案相比，本发明的有益效果在于：

本发明提出了包含电能量、调峰辅助服务和发电权三种交易标的现货市场，通过市场化的方式促进新能源消纳：日前市场设计包含发电权、电能量和调峰辅助服务的联合运行，实现资源的优化配置；日内市场优先新能源调整出力，保证电力市场稳定和新能源发电商的市场利益；实时市场优先新能源上调市场出力，进一步促进新能源消纳。

本发明考虑到高比例新能源的地区特性，提出了配合现货市场交易的电量库交易，对无法完全消纳的新能源电量组织电量库交易，设计了平抑新能源出力波动性的电量库“存入”、“支取”的交易方式，提出了针对不平衡电量的交易价格和结算方案，可以进一步挖掘资源互补潜力，丰富市场化交易品种。

附图说明

图1为电量库现货市场运行流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明一种适用于高比例新能源参与的电量库现货交易方法，具体分为以下步骤：

1)、组织日前电能量市场时应该基于政府间框架协议、国家分电计划等形式向外省送电电量，综合考虑年度合同、省间市场化交易结果、新能源消纳需求以及电网安全运行要求，作为日前电能量市场交易的边界条件。日前电能量市场采用同时申报、集中优化出清的方式开展，每15分钟为一个交易出清阶段。竞价日内，根据参与现货市场的发电机组在日前电能量市场中的报价信息和用户申报的用电需求曲线，电力调度机构综合考虑负荷预测、发电机组运行约束条件、电网安全运行约束条件等因素，以社会福利最大化为优化目标，通过运行安全约束机组组合程序(SCUC)得到现货市场开机组合和相应的机组出力。新能源企业借助边际成本低的优势，可以实现优先调度。

2).在步骤1)获得的现货市场开机组合基础上，组织开展调峰辅助服务市场。每日12：00前，电力调度机构发布调峰辅助服务市场信息，包括但不限于：可参与调峰市场的调峰服务提供者、次日调峰需求曲线、和调峰市场其他要求等；每日13：00前，参与调峰辅助服务市场的火电机组申报调峰价格及调峰容量，采用集中竞价的组织方式，以调峰费用最小为目标，得到辅助服务市场出清结果。并且根据出清结果得到调峰辅助服务机组在调峰辅助服务市场中的计划出力，并将其作为实时市场的机组出力，在现货市场交易过程中保持不变。

其中，调峰辅助服务市场模型以调峰费用最小为目标函数：

其中：C_i,t为调峰辅助服务机组申报调峰价格，P_tfi,t为机组i在t时刻的中标出力，N表示机组的总台数,T表示所考虑的总时段数，每天考虑96个时间段。

约束条件：

(1)调峰功率平衡

其中：F_t为市场调峰需求曲线。

(2)调峰机组出力约束

其中：为调峰机组最小技术出力，为步骤1)中得到的日前电能量市场中调峰机组的相应出力。

(3)机组爬坡约束

其中：P_tfi,t-1为机组i在t-1时刻的出力，为机组i的最大上爬坡速率，为机组i的最大下爬坡速率。

3.在步骤1)和步骤2)获得的现货市场开机组合和调峰辅助服务机组在调峰辅助服务市场中的计划出力的基础上，运行安全约束经济调度程序(SCED)计算机组出力曲线，并对运行日的机组开机组合、机组出力曲线进行交流潮流安全校核，若不满足交流潮流安全约束，则在安全约束机组组合程序和安全约束经济调度程序中添加相应的约束条件，重新进行上述运行过程，直至满足交流潮流安全约束，得到日前电能量市场的出清结果。

4.在日前电能量市场结束后，新能源具备富余发电能力时，在日前电能量市场出清结果基础上开展发电权交易。发电权交易采用出受双方集中报价、撮合交易的模式，由电网机构综合考虑火电机组日前电能量市场出清结果和新能源机组的剩余消纳电量给出发电权可交易曲线，出受双方双向申报(交易时段、电力电量、价格等)信息，火电机组作为出让发电权方，申报出让价格和出让电量；新能源作为受让发电权方，申报受让价格和受让电量。出让价最高的交易单元与受让价最低的交易单元最先匹配，当出让方报价大于等于受让方报价时，撮合成交，出清价格为出让方报价和受让方报价之和的平均值，依次类推，得到出清结果。

其中，发电权交易模型以新能源发电权收益最低为目标函数：

其中：C_qi,t为高低匹配价格，P_wsi,t为新能源机组i在时刻t的发电权交易中标出力，N为新能源发电权交易机组，T为发电权交易时间段。

约束条件：

(1)发电权交易曲线平衡

其中：Q_t为发电权可交易曲线。

(2)机组可售发电权约束

其中：为新能源机组i在时刻t的日前电能量市场出清出力，为新能源机组i在时刻t的最大输出功率。

(3)机组爬坡约束

其中：P_wsi,t-1为新能源机组i在t-1时刻的出力，为新能源机组i的最大上爬坡速率，为新能源机组i的最大下爬坡速率。

5.在步骤4)获得的日前现货市场出清结果上，若新能源仍具备多余的电量，组织开展日前电量库交易，将新能源“存入”电量库，促进新能源的完全消纳，避免出现电量库交易替代市场化交易的情况，进一步更新日前现货市场出清结果。电量库交易是省间短期、实时交易的补充，主要作用是平抑新能源短期波动，缓解部分省份短时电能缺额，短周期调剂省间调峰资源，是市场化交易的辅助方式。配合现货交易的组织方式，电量库交易可主要组织日前电量库。新能源电量库的交易方式主要是电量库的“存入”和“支取”：在新能源大发时段，向电量库存入富余电量；在新能源小发时段，从电量库取出电量。

5.1)针对一定周期的电量库不平衡电量结算时设计相应的电量库交易价格。电量库不平衡电量是指在某一时间点电量库存入电量与取出电量对冲低消后剩余的电量。同一类型的电量库，同一需求方与同一提供方之间存取方向相反的电量可以冲抵。不同类型的电量库，不同提供方之间的存取电量不可冲抵。对一定交易周期内没有对冲互抵的电量库不平衡电量按照交易价格进行结算，交易价格按以下方式确定。

5.1.1)有限偏差范围内的不平衡电量交易价格

电量库存取冲抵后不超过该电量库3％的部分为有限偏差不平衡电量，其交易价格按照以下原则制定：当市场主体事先以框架协议的形式协商约定电量库交易价格时，实际发生的有限偏差不平衡电量按框架协议约定价格结算；当市场主体事先未能约定电量库交易价格时，实际发生“存入”(“支取”)不平衡电量时，参考交易电价以购电省份(送电省份)平均上网电价为基础，并考虑跨省(区)输电费确定。

5.1.2)有限偏差范围外的不平衡电量交易价格

电量库存取冲抵后超过该电量库不平衡电量3％的部分为强迫存入(或支取)电量。其中：强迫存入电量，按交易参考电价下浮30％结算；强迫支取电量，按交易参考购电价上浮10％结算。强迫存入(或支取)电量的支取(或存入)方为被强迫方，被强迫方支取(或存入)电价按照强迫存入(或支取)考虑跨省(区)输电费后进行结算。

5.2)针对一定周期内的电量库不平衡电量进行结算。电量库交易结算采用日清月结方式，即按工作日清算各品种电量库交易电量，按月进行电量电费结算。电网企业调度部门每日将次日日前交易结果、前一日日内交易结果和交易实际执行情况等信息提供电力交易机构。调控机构每月3日前，将上月各品种电量库冲抵情况和不平衡电量等信息提供交易机构。交易机构对实际发生的省间购(售)电量进行确认、分割、汇总，形成月度交易电量结算单，于每月5日前，向各省交易中心发布。

6.在步骤5)获得的日前现货市场出清结果基础上开展日内市场。由于新能源装机容量大，随着新能源的参与市场，日前新能源预测的误差量较大，日内交易为市场提供一个调整日前交易计划的平台，主要用于解决日内与日前电力平衡出现较大的偏差、需要日内调用快速启停机组开停机的问题。日内交易按照固定的时间窗口滚动组织，在日前市场关闭后开始，每15分钟滚动出清未来2-4小时的日内市场，直至实时运行前一个小时。在日内电能量交易中，引入滚动修正修订过程，优先新能源发电企业调整电量报价方案(针对新能源更精确的功率预测后，进行下调机组出力，新能源无法申请上调机组出力)，然后根据发电企业修改的报价方案、用电负荷预测变化及电网运行状态的改变，滚动更新调整交易计划并公布。

7.在步骤6)获得的现货市场交易计划的基础上开展实时市场。在电网实际运行中，由于天气变化、风光新能源及用电负荷的波动等不确定因素，实时阶段与日前所确定的发用电曲线会产生一定偏差。开展实时电能量市场，有利于保证含高比例新能源电力系统的实时供需平衡，提高系统运行效率。

实时电能量市场交易每15分钟组织未来10-15分钟的实时交易，主要用于解决实时平衡偏差调整问题。在实时运行时，电力调度机构基于实时市场中新能源发电机组申报的信息，根据超短期负荷预测等电网运行边界条件，将基于安全约束经济调度对日内机组启停状态进行的优化决策，作为实时电能量市场出清的边界条件。实时电能量市场以社会福利最大化为优化目标，采用安全约束经济调度优化算法进行计算，出清得到各新能源发电机组需要实际执行的发电计划和实时偏差调整电价。

电力调度机构在系统实际运行前15分钟开展实时电能量市场交易出清。实时交易中，根据负荷实时偏差，实行新能源出力优先上调，火电优先下调，进一步增加新能源消纳。

Claims (5)

1.一种适用于高比例新能源参与的电量库现货交易方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据参与现货市场的发电机组在日前电能量市场中的报价信息和用户申报的用电需求曲线，电力调度机构综合考虑负荷预测、发电机组运行约束条件和电网安全运行约束条件，以社会福利最大化为优化目标，通过运行安全约束机组组合程序SCUC得到现货市场机组开机组合及相应的机组出力；

2)在步骤1)获得的现货市场开机组合和相应的机组出力基础上，根据火电机组申报的调峰辅助服务报价信息和电力调度机构发布的调峰市场信息，以调峰费用最小为目标，组织开展调峰辅助服务交易，根据出清结果，获得调峰辅助服务机组在调峰辅助服务市场中的计划出力；

3)在步骤1)和步骤2)获得的现货市场开机组合和调峰辅助服务机组在调峰辅助服务市场中的计划出力的基础上，运行安全约束经济调度程序SCED计算得到次日机组出力曲线，并对出清结果进行潮流安全校核，得到日前现货市场出清结果；

4)在步骤3)获得的日前现货市场出清结果基础上，若新能源具备富余发电能力时，在日前电能量市场出清结果基础上开展日前发电权交易，根据交易结果更新日前现货市场出清结果；

5)在步骤4)获得的日前现货市场出清结果上，若新能源仍具备多余的电量，组织开展日前电量库交易，将新能源“存入”电量库，促进新能源的完全消纳，避免出现电量库交易替代市场化交易的情况，进一步更新日前现货市场出清结果；

6)在步骤5)获得的日前现货市场出清结果基础上开展日内市场，引入滚动修正过程，根据发电企业修改的报价方案、用电负荷预测变化及电网运行状态的改变，滚动更新调整现货市场交易计划并公布。

7)在步骤6)获得的现货市场交易计划的基础上开展实时市场，电力调度机构在系统实际运行前15分钟开展实时电能量市场交易出清，保证电力实时平衡。

2.根据权利要求1所述一种适用于高比例新能源参与的电量库现货交易方法，其特征在于，在步骤2)中：根据调峰辅助服务的交易结果得到调峰辅助服务机组在调峰辅助服务市场中的计划出力，并将其作为实时市场的机组出力，在现货市场交易过程中保持不变。

3.根据权利要求1所述一种适用于高比例新能源参与的电量库现货交易方法，其特征在于，在步骤5)中：在日前现货市场和发电权交易结束后，针对富余的新能源进行电量库交易，将新能源“存入”电量库，实现新能源的全面消纳，避免出现电量库交易替代市场化交易的情况。

4.根据权利要求1所述一种适用于高比例新能源参与的电量库现货交易方法，其特征在于，在步骤6)中：在发电企业更新市场报价信息过程中，优先新能源发电企业调整电量报价方案，保障新能源企业的收益。

5.根据权利要求1所述一种适用于高比例新能源参与的电量库现货交易方法，其特征在于，在步骤7)中：在实时电能量市场交易过程中，根据负荷实时偏差，实行新能源机组出力优先上调出力，火电机组优先下调出力，进一步增加新能源消纳。