促進(jìn)新能源消納的電力交易偏差結(jié)算補(bǔ)償機(jī)制

劉敦楠, 湯洪海, 楊 沫, 李全茂, 徐 亮, 張圣楠

(1. 新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華北電力大學(xué)), 北京市 102206; 2. 北京電力交易中心有限公司, 北京市 100031)

促進(jìn)新能源消納的電力交易偏差結(jié)算補(bǔ)償機(jī)制

劉敦楠1, 湯洪海2, 楊 沫1, 李全茂2, 徐 亮2, 張圣楠2

(1. 新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華北電力大學(xué)), 北京市 102206; 2. 北京電力交易中心有限公司, 北京市 100031)

隨著新能源參與市場(chǎng)交易的比例不斷擴(kuò)大,由于其波動(dòng)性強(qiáng)、預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度低等特性,引起新能源電廠基數(shù)電量分配不均、合同電量滾動(dòng)到年底仍無(wú)法結(jié)算等問(wèn)題,使得設(shè)計(jì)新能源電廠參與電力市場(chǎng)交易偏差結(jié)算機(jī)制尤為關(guān)鍵。文中立足新能源參與電力交易現(xiàn)狀,提出新能源替代利益補(bǔ)償辦法。首先,基于結(jié)算日新能源電廠實(shí)際發(fā)電量減去事前合同電量,按機(jī)組裝機(jī)容量確定基數(shù)電量。然后,針對(duì)市場(chǎng)中各電廠參與交易的電量和電價(jià),確定新能源電廠結(jié)算綜合單價(jià),核定超發(fā)電廠對(duì)少發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。最后,通過(guò)具體算例得出該方法可以使得市場(chǎng)份額高的電廠獲得高利潤(rùn),同時(shí),按月結(jié)算電費(fèi)保證了交易合同的執(zhí)行力。

新能源消納; 電力交易; 偏差結(jié)算; 經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償

0 引言

隨著中國(guó)能源清潔化的發(fā)展,以光伏和風(fēng)電為主的新能源的裝機(jī)容量和消納量逐年上升,截至2016年年底,風(fēng)電、光伏的裝機(jī)容量分別為169 GW和77 GW[1-2]。然而,新能源消納存在的矛盾日漸顯著,2016年全國(guó)棄風(fēng)電量49.7 TW·h,同比增長(zhǎng)46.6%;棄光電量7.4 TW·h,同比增長(zhǎng)57.4%[3]。隨著電力交易的準(zhǔn)入范圍不斷擴(kuò)大,新能源參與市場(chǎng)交易的比例逐步提升,如何充分利用新能源發(fā)電、設(shè)計(jì)合理的電力交易模式,以保障新能源公平參與市場(chǎng)交易,提高新能源發(fā)電消納比例,減少棄風(fēng)、棄光率,已經(jīng)成為新能源交易規(guī)則制定、實(shí)施及管理者需要重點(diǎn)思考的問(wèn)題。

目前國(guó)內(nèi)開(kāi)展的電力中長(zhǎng)期交易合同具有實(shí)物合同的屬性,調(diào)度機(jī)構(gòu)需要根據(jù)各電廠的合同電量,制定相應(yīng)的發(fā)電計(jì)劃以保障各電廠發(fā)出合同所約定的電量[4]。對(duì)于新能源電廠來(lái)說(shuō),發(fā)電的波動(dòng)性對(duì)合同的完成情況都會(huì)帶來(lái)比傳統(tǒng)火電更大的偏差,如果再考慮由調(diào)度機(jī)構(gòu)進(jìn)行合同電量的細(xì)分,將會(huì)帶來(lái)更大的偏差。此外,非市場(chǎng)用戶用電需求的預(yù)測(cè)偏差、電網(wǎng)運(yùn)行約束等因素,也會(huì)引起新能源電廠事前簽訂的合同電量與事后結(jié)算的電量偏差較大的問(wèn)題[4-5]。

國(guó)外新能源參與市場(chǎng)交易開(kāi)展較早,解決偏差考核問(wèn)題有較多經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。北歐電力市場(chǎng)對(duì)新能源電廠預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度要求很高,由于自身預(yù)測(cè)誤差導(dǎo)致的不平衡量,風(fēng)電企業(yè)將受到懲罰。英國(guó)采用平衡價(jià)格機(jī)制來(lái)解決新能源偏差考核,電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)在結(jié)算前一個(gè)小時(shí)之內(nèi)安排結(jié)算剩余平衡。平衡機(jī)制的核心是把電網(wǎng)調(diào)度從市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)里抽離出來(lái),集中精力到物理平衡上,這種方式提高了合同準(zhǔn)確度,促進(jìn)新能源參與交易[6]。

國(guó)內(nèi)很多文獻(xiàn)對(duì)于電力交易的偏差機(jī)制進(jìn)行了研究,并對(duì)偏差電量產(chǎn)生的技術(shù)及管理原因進(jìn)行識(shí)別[7-8]。由于國(guó)內(nèi)跨區(qū)、跨省電力交易普遍存在,目前針對(duì)遠(yuǎn)距離交易偏差考核區(qū)域間分配方式的研究較多。針對(duì)當(dāng)前結(jié)算電價(jià)存在的問(wèn)題,考慮系統(tǒng)在不同負(fù)荷水平下的發(fā)電或購(gòu)電成本的差異,提出了基于區(qū)域發(fā)電成本核準(zhǔn)偏差電量的參考電價(jià),與合同電價(jià)分開(kāi)結(jié)算的模式[9]。針對(duì)跨省區(qū)電能交易結(jié)算結(jié)果中出現(xiàn)負(fù)線損率的問(wèn)題,提出一種計(jì)及偏差電量分解的跨省區(qū)電能交易結(jié)算方法[10]。針對(duì)偏差電量的實(shí)時(shí)價(jià)格屬性,提出了基于虛擬分時(shí)電價(jià)的偏差電量處理方法[11]。

已有文獻(xiàn)重點(diǎn)從電價(jià)構(gòu)成因素的角度設(shè)計(jì)新能源偏差考核結(jié)算電價(jià),對(duì)于結(jié)算機(jī)制研究有待深入。目前新能源電廠將作為市場(chǎng)主體參與交易,存在基數(shù)電量分配不均、月度滾動(dòng)結(jié)算不能及時(shí)完成的問(wèn)題。本文設(shè)計(jì)了促進(jìn)新能源消納的電力交易偏差結(jié)算補(bǔ)償機(jī)制,實(shí)現(xiàn)基數(shù)電量公平分配及交易電費(fèi)當(dāng)月結(jié)清,有效緩解調(diào)度機(jī)構(gòu)受合同電量約束的限制，提高新能源消納比例，多發(fā)電多收益合理分配市場(chǎng)主體利益,解決當(dāng)前存在的問(wèn)題。

1 新能源參與電力交易時(shí)的偏差電量產(chǎn)生原因及分析

1.1 偏差電量產(chǎn)生原因

新能源電廠在電力市場(chǎng)中參與電力交易,基于電力交易中心組織開(kāi)展的雙邊交易或集中競(jìng)價(jià)交易,與購(gòu)電方簽訂合同。最終將合同電量作為結(jié)算依據(jù),其與實(shí)際計(jì)量值的差值則為合同偏差電量。由于新能源發(fā)電自身隨機(jī)性強(qiáng)的特征,引起發(fā)電量預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性差,造成實(shí)際計(jì)量值與合同電量產(chǎn)生的偏差較常規(guī)火電廠大[11-12]。

目前開(kāi)展的電力交易合同電量偏差處理主要采用以下幾種方式[13-14]。

1)預(yù)招標(biāo)方式按月平衡偏差

預(yù)招標(biāo)月度交易結(jié)束后,通過(guò)預(yù)招標(biāo)方式確定次月上調(diào)電廠調(diào)用排序(按增發(fā)價(jià)格由低到高排序)和下調(diào)電廠調(diào)用排序(按補(bǔ)償價(jià)格由低到高排序)。這種處理方式限制新能源資源的充分利用,對(duì)發(fā)電預(yù)測(cè)要求高,針對(duì)傳統(tǒng)能源出力可控性高的電廠更有優(yōu)勢(shì)。

2)等比例調(diào)整方式

首先保障國(guó)家指令性和政府間協(xié)議的跨省、跨區(qū)合同電量以及新能源、可再生能源、以熱定電優(yōu)先發(fā)電合同電量執(zhí)行,其他類優(yōu)先發(fā)電合同電量和市場(chǎng)合同電量作為可調(diào)整合同電量,根據(jù)系統(tǒng)平衡情況統(tǒng)一等比例調(diào)整。調(diào)度機(jī)構(gòu)按“公平、公正、公開(kāi)”要求,每日跟蹤各發(fā)電企業(yè)的可調(diào)整合同電量執(zhí)行率,以可調(diào)整合同電量執(zhí)行率基本相當(dāng)為目標(biāo)安排日計(jì)劃,原則上發(fā)電企業(yè)之間的可調(diào)整合同執(zhí)行率相差不超過(guò)3%。這種處理方式增加了電力調(diào)度機(jī)構(gòu)人員的人工工作量。

3)事后合同電量轉(zhuǎn)讓交易調(diào)整偏差

月度交易執(zhí)行完畢后、月度交易結(jié)算前,超發(fā)電廠與少發(fā)電廠進(jìn)行合同電量轉(zhuǎn)讓交易。這是一種事后合同轉(zhuǎn)讓方法。對(duì)于發(fā)電受環(huán)境影響大、月度合約履行偏差大的新能源電廠較為試用。

4)滾動(dòng)調(diào)整方式

根據(jù)當(dāng)月偏差電量情況滾動(dòng)調(diào)整下月計(jì)劃值,當(dāng)月欠發(fā)(多發(fā))的電量在下月補(bǔ)發(fā)(扣除)。這種處理方式較適合沒(méi)有嚴(yán)格界定每月合同電量的年度合同,對(duì)于新能源參與年度交易市場(chǎng)存在長(zhǎng)期無(wú)法平衡的問(wèn)題。而且這種方法為了達(dá)到經(jīng)濟(jì)上的公平而有可能大幅調(diào)整調(diào)度計(jì)劃,將會(huì)給調(diào)度部門帶來(lái)新的難題[15]。

1.2 現(xiàn)行新能源的合同電量偏差處理辦法

目前,新能源參與中長(zhǎng)期交易的結(jié)算方法采用交易前與用戶簽訂合同電量,月末結(jié)算日新能源電廠按照合同電量和電價(jià)與用戶進(jìn)行結(jié)算。

1)基數(shù)電量確定方式

參與中長(zhǎng)期交易的新能源電廠按照交易前發(fā)布的分配至各電廠的計(jì)劃上網(wǎng)電量,扣除簽訂的合同電量,確定基數(shù)電量[15]。

Qbi=Qpi-Qci

(1)

式中：Qbi為單個(gè)電廠基數(shù)電量;Qpi為交易前發(fā)布的分配至各電廠的計(jì)劃上網(wǎng)電量;Qci為各電廠簽訂的合同電量。

其中,基數(shù)電量是指與國(guó)家價(jià)格主管部門批復(fù)價(jià)格相對(duì)應(yīng)的上網(wǎng)發(fā)電量;合同電量為發(fā)電企業(yè)與電力用戶、售電公司、電網(wǎng)公司簽訂的電力交易合同約束的電量。假設(shè)有A,B,C三家等容量新能源電廠,則基數(shù)電量核定方式如附錄A圖A1所示。

將各新能源電廠作為單獨(dú)的計(jì)量單位,通過(guò)事前公布的各新能源電廠次月計(jì)劃上網(wǎng)電量,優(yōu)先扣除各新能源電廠事前簽訂的合同電量,剩余部分為事前核定的基數(shù)電量,則會(huì)出現(xiàn)基數(shù)電量分配不均的問(wèn)題。

2)合同電量滾動(dòng)結(jié)算

月度交易執(zhí)行完畢后、月度交易結(jié)算前,將實(shí)際上網(wǎng)電量減去基數(shù)電量的部分與合同電量進(jìn)行比對(duì),前者大于后者的電廠視為超發(fā)電廠,反之,視為少發(fā)電廠。

基于某電廠事前發(fā)布的基數(shù)電量Qbi和新能源發(fā)電企業(yè)與電力用戶簽訂的交易合同電量Qci為結(jié)算的基準(zhǔn)。實(shí)際上網(wǎng)電量Qoi超過(guò)二者之和的電廠，視為超發(fā)電廠，超發(fā)電廠表示如下：

Qoi>Qbi+Qci

(2)

針對(duì)超發(fā)電廠的超發(fā)部分Qoi-Qbi-Qci，按上網(wǎng)電價(jià)結(jié)算。發(fā)電量少于二者之和的電廠，稱之為少發(fā)電廠，少發(fā)電廠表示如下：

Qoi

(3)

針對(duì)少發(fā)電廠，按照實(shí)際合同電量進(jìn)行結(jié)算，基數(shù)電量部分按照基數(shù)電價(jià)結(jié)算，少發(fā)部分Qbi+Qci-Qoi滾動(dòng)至次月進(jìn)行補(bǔ)發(fā)。若年終結(jié)算仍未能滿足合同電量，則滾動(dòng)至次年。

1.3 現(xiàn)行結(jié)算模式存在的問(wèn)題

1)基數(shù)電量分配不合理,各電廠間利潤(rùn)分配不均?，F(xiàn)有的結(jié)算方式按照計(jì)劃電量扣除合同電量的方式核算基數(shù)電量。導(dǎo)致交易前簽訂合同電量多的新能源電廠基數(shù)電量低于簽訂合同電量少的電廠,各新能源電廠基數(shù)電量分配方式不公平。對(duì)于積極參與市場(chǎng)交易、擴(kuò)大市場(chǎng)容量的新能源電廠,未對(duì)其進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì),反而由于合同電量擠壓基數(shù)電量,使得電廠利潤(rùn)受損,會(huì)制約新能源電廠參與市場(chǎng)交易的活躍度,對(duì)市場(chǎng)合約簽訂產(chǎn)生消極作用。

2)發(fā)電量不足合同電量,出現(xiàn)電量“倒欠”問(wèn)題。新能源發(fā)電隨機(jī)性強(qiáng),結(jié)算時(shí)優(yōu)先結(jié)算合同電量,但實(shí)際上網(wǎng)電量不足合同電量的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮,導(dǎo)致月度結(jié)算無(wú)法完成,電量滾動(dòng)至次月進(jìn)行補(bǔ)發(fā)。長(zhǎng)此以往,電量滾動(dòng)數(shù)量逐漸增多,最終產(chǎn)生電量“倒欠”問(wèn)題,新能源電廠無(wú)法與用戶進(jìn)行結(jié)算,極大削減合同履行力,市場(chǎng)權(quán)威性降低,對(duì)電力市場(chǎng)的健康有序發(fā)展帶來(lái)消極的影響。

3)約束電力調(diào)度機(jī)構(gòu),無(wú)法釋放新能源發(fā)電能力。電力調(diào)度機(jī)構(gòu)作為市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu),合理安排電網(wǎng)運(yùn)行方式,保障電力交易結(jié)果的執(zhí)行。對(duì)于可調(diào)控的傳統(tǒng)火電電廠,電力調(diào)度機(jī)構(gòu)可以參照交易結(jié)果嚴(yán)格控制調(diào)節(jié);對(duì)于新能源電廠,應(yīng)盡可能地安排其全額消納,同時(shí)減少調(diào)度機(jī)構(gòu)在安排出力時(shí)對(duì)合同電量的約束[16-17]?，F(xiàn)有的結(jié)算機(jī)制對(duì)電力調(diào)度機(jī)構(gòu)釋放新能源發(fā)電能力有所限制,并且電力調(diào)度機(jī)構(gòu)還有可能對(duì)結(jié)算承擔(dān)經(jīng)濟(jì)責(zé)任,不利于新能源電廠參與市場(chǎng)化交易的發(fā)展?，F(xiàn)行與改進(jìn)的方法對(duì)比見(jiàn)附錄A圖A2。

2 新能源替代利益補(bǔ)償偏差結(jié)算辦法

2.1 模型描述

為了最大限度地消納新能源發(fā)電,在電網(wǎng)接納新能源的限度范圍內(nèi),鼓勵(lì)新能源電廠積極參與電力市場(chǎng)交易,解決當(dāng)前存在的新能源電廠合同電量與基數(shù)電量相互制約問(wèn)題、交易結(jié)算未能按時(shí)準(zhǔn)確結(jié)算等問(wèn)題,最大限度釋放新能源發(fā)電能力,研究此辦法。

新能源電廠參與交易進(jìn)行結(jié)算時(shí),優(yōu)先結(jié)算簽訂合同的合同電量,核定區(qū)域內(nèi)各電廠的實(shí)際上網(wǎng)電量,扣除區(qū)域內(nèi)合同電量,其余部分按照各電廠裝機(jī)容量分配基數(shù)電量?；鶖?shù)電量按照標(biāo)桿電價(jià)結(jié)算,合同電價(jià)按照合同成交價(jià)結(jié)算;對(duì)于已簽訂的合約但未能履行的少發(fā)電廠,由超發(fā)電廠代替其完成未履約合同,并按照原始模式乘以補(bǔ)償系數(shù)確定。

2.2 結(jié)算方法的基本步驟

步驟1:基數(shù)電量核定。

每月結(jié)算日交易中心核定當(dāng)月新能源電廠上網(wǎng)電量總和,扣除當(dāng)月風(fēng)電或光伏參與市場(chǎng)化總合同電量,確定當(dāng)月新能源總基數(shù)電量,即網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電或光伏總上網(wǎng)電量(不包括特許權(quán)項(xiàng)目、分布式光伏、實(shí)驗(yàn)性項(xiàng)目等不受限發(fā)電的新能源上網(wǎng)電量)減去當(dāng)月風(fēng)電或光伏參與市場(chǎng)化總合同電量之差為風(fēng)電或光伏當(dāng)月基數(shù)電量。根據(jù)月度基數(shù)電量確定當(dāng)月該地區(qū)新能源基數(shù)利用小時(shí)數(shù)和各電廠的基數(shù)電量。

新能源電廠月度總上網(wǎng)電量(除特許權(quán)、分布式光伏、實(shí)驗(yàn)性等不受限的新能源發(fā)電廠發(fā)電量)Qo為:

(4)

式中：n為新能源電廠數(shù)量。

新能源電廠月度總交易合同電量Qc為：

(5)

新能源電廠月度總基數(shù)電量Qb：

Qb=Qo-Qc

(6)

單個(gè)新能源電廠月度基數(shù)電量：

(7)

式中：Wi為單個(gè)新能源電廠的裝機(jī)容量(不包含特許權(quán)項(xiàng)目、分布式光伏、試驗(yàn)性項(xiàng)目等不受限發(fā)電的新能源電廠)。

假設(shè)有A,B,C三家等容量新能源電廠,則基數(shù)電量核定方式如圖1所示。不同于圖1以單個(gè)新能源電廠為計(jì)量單位的方式,改進(jìn)后的基數(shù)電量確定方式以市場(chǎng)總體為計(jì)量單位。通過(guò)事后計(jì)量的市場(chǎng)總上網(wǎng)電量,扣除各電廠事前簽訂的合同電量之和,為市場(chǎng)全部的基數(shù)電量。再根據(jù)各新能源電廠裝機(jī)容量,分配事前核定的基數(shù)電量。解決了基數(shù)電量分配不均的問(wèn)題。

圖1 改進(jìn)后新能源電廠基數(shù)電量核定方式Fig.1 Approval mode for base quantity of electricity of improved renewable energy power plant

步驟2:超發(fā)、少發(fā)電量確定。

以步驟1核定的基數(shù)電量Qbi和新能源發(fā)電企業(yè)與電力用戶簽訂的交易合同電量Qci為結(jié)算的基準(zhǔn)。實(shí)際上網(wǎng)電量Qoi超過(guò)二者之和的電廠，視為超發(fā)電廠，其超發(fā)電量QEi表示如下：

QEi=Qoi-Qbi-Qci

(8)

其中，Qoi>Qbi+Qci。少發(fā)電廠的少發(fā)電量QLi表示如下：

QLi=Qbi+Qci-Qoi

(9)

其中，Qoi

圖2 超發(fā)、少發(fā)電量確定方式Fig.2 Determination method of excess and less output power

步驟3:月度超發(fā)合同電量綜合結(jié)算價(jià)格計(jì)算。

月度超發(fā)合同電量的結(jié)算價(jià)格是由新能源電廠參與各類交易品種的月度電量、價(jià)格、少發(fā)比例決定的。通過(guò)月度合同電量與當(dāng)月實(shí)際上網(wǎng)電量確定本廠本月少發(fā)比例, 按照少發(fā)合同電量比例計(jì)算出每個(gè)交易品種的月度少發(fā)合同電量, 報(bào)據(jù)各交易品種合同電價(jià)確定本廠月度少發(fā)合同電量的綜合價(jià)格。每月少發(fā)的合同電量由超發(fā)的新能源電廠按照月度超發(fā)合同電量的綜合結(jié)算價(jià)格結(jié)算合同電量。

單個(gè)新能源電廠月度少發(fā)合同電量的綜合價(jià)格為：

(10)

式中：N為交易品種總數(shù)；Qcij為單個(gè)電廠單一交易品種的月度合同電量；Cij為單個(gè)電廠單一交易品種價(jià)格；j表示多交易品種數(shù)量,如A電廠7月分別與山東、冀北兩家電力用戶簽訂交易合同,即進(jìn)行了兩筆交易,則j=1,2。

新能源電廠月度超發(fā)合同電量的綜合結(jié)算價(jià)格為：

(11)

步驟4:補(bǔ)充細(xì)則。

新能源發(fā)電廠當(dāng)月少發(fā)的基數(shù)電量次月進(jìn)行滾動(dòng)補(bǔ)發(fā), 相應(yīng)的在次月合同電量校核時(shí)要消減與少發(fā)基數(shù)電量相當(dāng)?shù)暮贤娏俊Ｈ羧昃鶡o(wú)法足額補(bǔ)發(fā)基數(shù)電量, 次年不再進(jìn)行補(bǔ)償, 視為自身發(fā)電能力不足。

交易申報(bào)前,確定本月總合同電量在近兩年新能源同期上網(wǎng)電量平均值中所占的比例(即交易比例),確定各新能源電廠合同電量申報(bào)上限,如月內(nèi)合同電量增加, 交易比例相應(yīng)的增加。各新能源電廠每月申報(bào)電量不得大于本廠同期兩年上網(wǎng)電量平均值乘以交易比例。如新并網(wǎng)或并網(wǎng)未滿一年的電廠, 按照全網(wǎng)平均值進(jìn)行申報(bào)。

步驟5:少發(fā)電廠補(bǔ)償款計(jì)算。

新能源電廠月度上網(wǎng)電量大于月度基數(shù)電量和月度合同電量的部分均按照月度超發(fā)合同電量綜合結(jié)算價(jià)格進(jìn)行結(jié)算。超發(fā)合同電量的新能源電廠應(yīng)對(duì)少發(fā)合同電量的新能源電廠按照一定比例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。

(12)

式中：Mi為每一少發(fā)電廠所得的補(bǔ)償款；QLij為單個(gè)新能源電廠每一交易品種當(dāng)月少發(fā)的合同電量；CLij為單個(gè)新能源電廠每一個(gè)交易品種的成交價(jià)格；χ為補(bǔ)償比例，一般取值為1～10，按各地區(qū)實(shí)際情況而定，還需要后續(xù)進(jìn)行深入的研究。

少發(fā)合同電量的新能源電廠所得補(bǔ)償款,由電力交易中心結(jié)算時(shí)統(tǒng)一進(jìn)行結(jié)算。當(dāng)月風(fēng)電或光伏上網(wǎng)電量小于風(fēng)電或光伏月度合同電量時(shí),本月風(fēng)電或光伏的基數(shù)電量視為零,各廠首先結(jié)算當(dāng)月合同電量,剩余電量進(jìn)行利益替代補(bǔ)償。補(bǔ)償后仍有少發(fā)合同電量將滾動(dòng)至次月合同電量中。

3 實(shí)例計(jì)算

選擇G地區(qū)7月的A,B,C,D四家等容量的新能源電廠,為簡(jiǎn)便計(jì)算,假定四家電廠7月均簽訂一筆省間交易,四家電廠總發(fā)電量為1 TW·h。針對(duì)現(xiàn)有的結(jié)算模式,模擬算例1和算例2兩種場(chǎng)景;采用本文提出的新能源替代利益補(bǔ)償偏差結(jié)算辦法,模擬算例3。

1)算例1:現(xiàn)行基數(shù)電量確定方法

由于A,B,C,D四家電廠的容量相同,故7月月度交易前分配其計(jì)劃上網(wǎng)電量均為25 GW·h,且發(fā)電能力充足。具體計(jì)算結(jié)果如表1所示。表中:Coi為基數(shù)電量結(jié)算的上網(wǎng)電價(jià)；Cci為合同交易電價(jià)；Poi為基數(shù)電量結(jié)算電廠獲得收益；Pci為合同電量結(jié)算電廠獲得收益；Pi為各電廠發(fā)電收益總計(jì)；S為各電廠合同電量市場(chǎng)占有率。

表1 現(xiàn)行基數(shù)電量確定方法Table 1 Determination method of current base quantity of electricity

A電廠市場(chǎng)占有率為40%,占比最高,但其基數(shù)電量為四個(gè)電廠中最低,且發(fā)電獲得收益也低于其余三個(gè)電廠,說(shuō)明占有市場(chǎng)份額高的新能源電廠并不能獲得高利潤(rùn)。反而,較低比例參與市場(chǎng)交易的電廠D獲得最高的收益。由此看來(lái),基數(shù)電量分配方式不合理,不符合電力市場(chǎng)化的原則。

2)算例2:現(xiàn)行合同電量滾動(dòng)方式

目前由于新能源發(fā)電預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率較低、受氣候環(huán)境影響較大等因素,導(dǎo)致實(shí)際上網(wǎng)電量低于合同電量的情況頻繁出現(xiàn),目前采用未完成電量滾動(dòng)至下月。

合同電量滾動(dòng)方式的計(jì)算結(jié)果如表2所示。表中:Qbfi為核定基數(shù)電量完成低電量；Qni為合同交易未完成，累計(jì)至次月的電量?？梢钥闯?A電廠按要求完成合同電量和基數(shù)電量;由于優(yōu)先結(jié)算合同電量,B電廠完成合同電量,但基數(shù)電量未完成;C,D電廠均未完成合同電量,簽訂交易的用戶由其余發(fā)電廠供電,雖然Qni滾動(dòng)累計(jì)至次月,但無(wú)法與用戶進(jìn)行本月電費(fèi)的結(jié)算,導(dǎo)致合同效力削減,市場(chǎng)交易出現(xiàn)問(wèn)題。

表2 合同電量滾動(dòng)方式Table 2 Scrolling mode for contracted electricity quantity

3)算例3:新能源替代利益補(bǔ)償偏差結(jié)算辦法

四家電廠總發(fā)電量100 GW·h,月初合同電量為20 GW·h,其上網(wǎng)電價(jià)為0.5元/(kW·h),交易電價(jià)為0.4元/(kW·h),補(bǔ)償比例χ選取7%，采用2.2節(jié)的方法進(jìn)行結(jié)算，計(jì)算結(jié)果如表3所示。表中：Pbi為各電廠基數(shù)電量結(jié)算收益；PEi為超發(fā)電廠超發(fā)電量所獲收益；粗體為補(bǔ)償出資方。

表3 新能源替代利益補(bǔ)償偏差結(jié)算辦法Table 3 Settlement method of compensation deviation for renewable energy replaces benefit

首先,采用新能源替代利益補(bǔ)償偏差處理方式,A,B,C,D四個(gè)電廠根據(jù)實(shí)際發(fā)電能力和月前簽訂的合同電量確定基數(shù)電量,滿足上網(wǎng)電量多的電廠多發(fā)電量,發(fā)電能力有限的電廠少發(fā)電量,四個(gè)電廠的發(fā)電能力為A大于B大于C大于D,則分配的基數(shù)電量QbA>QbB>QbC>QbD，最終收益也是PA>PB>PC>PD。其解決了現(xiàn)有方法基數(shù)電量和合同電量相互擠占的問(wèn)題,有效規(guī)避了新能源波動(dòng)性強(qiáng)、預(yù)測(cè)存在偏差的問(wèn)題,極大程度地釋放了新能源電廠發(fā)電能力。

然后,超發(fā)、少發(fā)電廠的利益分配趨于合理化。對(duì)于未能搶占更多合同但具有發(fā)電能力超發(fā)的電廠,采取經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償,電價(jià)為月度超發(fā)合同電量綜合結(jié)算價(jià)格,為加權(quán)平均電價(jià),增強(qiáng)其在下次交易中的積極性;對(duì)于占有市場(chǎng)合同但少發(fā)的電廠,獎(jiǎng)勵(lì)其獲取市場(chǎng)容量的能力,同時(shí)對(duì)于少發(fā)電量采取懲罰,使得其在下一輪交易中繼續(xù)參與交易,并提高自身預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度。這解決了現(xiàn)有結(jié)算方法中存在的合同電量完成不了,滾動(dòng)累計(jì)至下月,最終導(dǎo)致無(wú)法結(jié)算的問(wèn)題。

最后,合理有效的市場(chǎng)化偏差計(jì)算方法將會(huì)合理分配電廠間利益,使得超發(fā)電廠得到價(jià)格的激勵(lì)，少發(fā)電廠得到基本補(bǔ)償后實(shí)施懲罰。因此,電力調(diào)度機(jī)構(gòu)可以采用不同于傳統(tǒng)火電廠的調(diào)度模式,盡可能最大化地滿足新能源電廠的出力,使得新能源消納比例不受合同制約,促進(jìn)了新能源電廠的消納,一定程度上緩解當(dāng)前較為嚴(yán)重的棄風(fēng)、棄光問(wèn)題。這解決了電力調(diào)度機(jī)構(gòu)受合同制約,無(wú)法按出力能力安排發(fā)電計(jì)劃的問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)當(dāng)前新能源參與電力交易現(xiàn)狀,本文提出了新能源替代利益補(bǔ)償偏差處理辦法。實(shí)際算例證明合理有效的市場(chǎng)偏差計(jì)算辦法,可以最大限度地提高新能源設(shè)備利用率,充分釋放新能源發(fā)電能力,增添了市場(chǎng)活躍度。通過(guò)新能源企業(yè)之間的替代利益補(bǔ)償辦法,實(shí)現(xiàn)基數(shù)電量的統(tǒng)一公平,一定程度上解決了電力調(diào)度機(jī)構(gòu)受合同交易電量制約、無(wú)法充分發(fā)揮新能源發(fā)電能力的問(wèn)題。該方法能夠有效地平衡各新能源電廠間的經(jīng)濟(jì)利益,并且可操作性強(qiáng)。雖然偏差電量的產(chǎn)生不可避免,尤其是新能源電廠,但是合理有效的偏差處理方式,將會(huì)減少市場(chǎng)多方主體的風(fēng)險(xiǎn),實(shí)現(xiàn)新能源的充分利用。

補(bǔ)償價(jià)格仍是結(jié)算過(guò)程中最為關(guān)鍵的問(wèn)題,但目前只提出了χ作為補(bǔ)償比例,取值為1～10,并未對(duì)取值范圍及具體數(shù)值如何確定進(jìn)行詳細(xì)論證,這是未來(lái)需要深入研究的內(nèi)容。

附錄見(jiàn)本刊網(wǎng)絡(luò)版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。

[1] 徐濤.2016中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì)[J].風(fēng)能產(chǎn)業(yè),2017(2):36-44.

[2] 國(guó)家能源局.2016年光伏發(fā)電統(tǒng)計(jì)信息[EB/OL].[2017-02-04].http://www.nea.gov.cn/2017-02/04/c_136030860.htm.

[3] 中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).關(guān)于深入推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革做好新形勢(shì)下電力需求側(cè)管理工作的通知[EB/OL].[2017-09-27].http://www.ndrc.gov.cn/zcfb/gfxwj/201709/t20170926_861646.html.

[4] CHAIAMARIT K, NUCHPRAYOON S. Modeling of renewable energy resources for generation reliability evaluation[J]. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2013, 26(10): 34-41.

[5] TAN Y, MUTTAQI K M, MEEGAHAPOLA L. Impact of capacity value of renewable energy resources on raps system energy management[C]// IET Renewable Power Generation Conference, September 9-11, 2013, Beijing, China: 4p.

[6] GOUTARD E. Renewable energy resources in energy management systems[C]// IEEE PES Conference on Innovative Smart Grid Technologies Europe, October 11-13, 2010, Gothenburg, Sweden: 6p.

[7] 尚超,丁堅(jiān)勇,謝登,等.跨區(qū)電網(wǎng)輸電交易中偏差電量處理方法[J].電力建設(shè),2014,35(12):127-130.

SHANG Chao, DING Jianyong, XIE Deng, et al. Deviation electric quantity processing method in cross-regional grid transmission trading[J]. Electric Power Construction, 2014, 35(12): 127-130.

[8] 謝登,尚超,楊琦.跨區(qū)電力交易結(jié)算中的偏差電量分析[J].陜西電力,2015,43(2):5-8.

XIE Deng, SHANG Chao, YANG Qi. Analysis of power deviation in settlement of interregional electricity trade[J]. Shaanxi Electric Power, 2015, 43(2): 5-8.

[9] 趙博石,嚴(yán)宇,劉永輝,等.基于區(qū)域發(fā)電成本核準(zhǔn)的跨區(qū)跨省電力交易偏差電量定價(jià)方法[J].電網(wǎng)技術(shù),2016,40(11):3334-3341.

ZHAO Boshi, YAN Yu, LIU Yonghui, et al. Pricing method of deviation electric quantity based on regional generation cost of cross-regional and cross-province electricity transaction[J]. Power System Technology, 2016, 40(11): 3334-3341.

[10] 胡嘉驊,文福拴,蒙文川,等.計(jì)及偏差電量分解的跨省區(qū)電能交易結(jié)算新方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2016,40(18):135-142.DOI:10.7500/AEPS20160112006.

HU Jiahua, WEN Fushuan, MENG Wenchuan, et al. Settlement method for inter-provincial electricity trading considering allocations of unbalanced electric quantity[J]. Automation of Electric Power Systems, 2016, 40(18): 135-142. DOI: 10.7500/AEPS20160112006.

[11] 李竹,趙博石,延星.跨區(qū)跨省電力交易中的偏差電量分析與基于虛擬分時(shí)電價(jià)的偏差電量處理方法[J].電力建設(shè),2016,37(7):40-46.

LI Zhu, ZHAO Boshi, YAN Xing. Deviation electric quantity processing method in cross-regional and cross-province electricity transaction based on virtual time-of-use power price[J]. Electric Power Construction, 2016, 37(7): 40-46.

[12] 周競(jìng),王珂,王維洲,等.自備電廠參與新能源消納的交易模式效益分析及應(yīng)用探討[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2016,40(14):145-150.DOI:10.7500/AEPS20150812011.

ZHOU Jing, WANG Ke, WANG Weizhou, et al. Benefit analysis and application discussion of trading mode with self-owned power plant participating in renewable energy consumption[J]. Automation of Electric Power Systems, 2016, 40(14): 145-150. DOI: 10.7500/AEPS20150812011.

[13] 江健健,陳瑋,黃滔,等.區(qū)域電力市場(chǎng)考核結(jié)算新方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2008,32(13):40-44.

JIANG Jianjian, CHEN Wei, HUANG Tao, et al. New settlement methods in regional electricity markets[J]. Automation of Electric Power Systems, 2008, 32(13): 40-44.

[14] 李豐,張粒子.大規(guī)模風(fēng)電跨省消納與交易機(jī)制的研究[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2013,33(8):119-124.

LI Feng, ZHANG Lizi. Accommodation and transaction mechanism of transprovincial large-scale wind power[J]. Electric Power Automation Equipment, 2013, 33(8): 119-124.

[15] 中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).電力中長(zhǎng)期交易基本規(guī)則(暫行)[EB/OL].[2017-02-15].http://www.ndrc.gov.cn/zcfb/zcfbtz/201701/t20170112_834884.html.

[16] XIAO Y, WANG X, WANG X, et al. Trading wind power with barrier option[J]. Applied Energy, 2016, 182: 232-242.

[17] LYDIA M, KUMAR S S, SELVAKUMAR A I, et al. Wind resource estimation using wind speed and power curve models[J]. Renewable Energy, 2015, 83: 425-434.

SettlementCompensationMechanismofPowerTradingDeviationwithPromotionofRenewableEnergyConsumption

LIUDunnan1,TANGHonghai2,YANGMo1,LIQuanmao2,XULiang2,ZHANGShengnan2

(1. State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources (North China Electric Power University), Beijing102206, China;2. Beijing Power Exchange Center Co. Ltd., Beijing100031, China)

The proportion that renewable energy participates in the market transactions continues to increase. However, renewable energy has many characteristics such as strong volatility, poor prediction accuracy and so on, causing uneven distribution of cardinal electricity quantity among renewable energy power plants, low consumption ratio of renewable energy and other issues. As a result, design of renewable energy power plants to participate in the electricity market trading bias settlement model is particularly critical. The method of substitute compensation for renewable energy is put up according to the present situation of the renewable energy. Firstly, the actual generation of the renewable energy plant should minus the beforehand contract generation and make sure the base power generation according to installed capacity of units. Then, the comprehensive unit price of the renewable energy power plant settlement is determined based on electricity quantity and electricity prices in market transaction, and the economic compensation for less power plants from excess power plants is calculated. Finally, a specific example is given to show that the method can make the power plant with a high market share to obtain high profits, while the monthly power transaction execution is guaranteed.

This work is supported by National Natural Science Foundation of China (No.71401055), Beijing Social Science Foundation (No.15JDJGB034) and Fundamental Research Funds for the Central Universities (No.2015MS19).

renewable energy consumption; electricity trading; deviation settlement; financial compensation

2017-06-15;

2017-10-04。

上網(wǎng)日期: 2017-11-14。

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(71401055); 北京市社會(huì)科學(xué)基金資助項(xiàng)目(15JDJGB034);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(2015MS19)。

劉敦楠(1979—),男,博士,副教授,主要研究方向:電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化。E-mail： liudunnan@163.com

湯洪海(1975—),男,博士,高級(jí)工程師,主要研究方向:電力市場(chǎng)和電能交易組織。E-mail: honghai-tang@sgcc.com.cn

楊 沫(1993—),女,通信作者,碩士研究生,主要研究方向:電力市場(chǎng)。E-mail: momo_20080707@sina.com

(編輯萬(wàn)志超)