2015年3月15日,“中发9号文”印发,开启新一轮电力市场化改革。8年电改,“无现货、不市场”的观念深入人心。现货市场中,负电价渐成常态,这既是构建新型电力系统不可避免的阶段性特点,也是电力尚无法大规模储存的结果。同时也说明,是时候下更大力气进一步推动储能发展、完善需求响应机制了。
清洁低碳的实现离不开新能源
2023年7月3日是地球上有记录以来最热的一天,这是来自美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的最新数据。国家气候中心关于今年盛夏全国气候趋势的最新预测称,华北、华中中部和南部、西南地区东北部等地可能出现阶段性高温过程。虽未进入盛夏,全国高温已明显具有“出现时间早、影响范围广、极端性显著”等特征。世界气象组织(WMO)预计今后全球大部分地区气温将进一步升高,可能在5年内出现创纪录高温。
能源活动是我国二氧化碳的主要排放源,接近总排放量的90%。为了应对不断加剧的气候变化,亟需在能源生产与消费过程中降低碳排放量。我国二氧化碳排放将力争于2030年前达峰,努力争取2060年前实现碳中和。2022年,风电、光伏发电量首次突破1万亿千瓦时,达到1.19万亿千瓦时、同比增长21%,占全社会用电量的13.8%,在未来很长一段时间内将保持高速增长态势。
新能源存在多周期发电波动
受季节变化影响,新能源发电存在明显的月度不均衡。比如在华北地区,风力发电在2021年4、5、11、12月以及2022年3月发电较多,远超其他月份;光伏发电在2021年4、5、6、7、8月比较多,不同月份的相对量变化也非常大。如果以发电偏少的月份作为参考建设新能源,那么发电多的月份就会形成弃风弃光;如果以发电偏多的月份作为发展参考,那么发电少的月份就存在缺电风险,需要通过其他手段来进行保供。
由于大风与光照经常受气象过程的影响,在一次天气过程前后,新能源发电存在明显的变化。以山西2021年4月为例,风电发电量中旬是上旬的2倍、下旬是上旬的近3倍,跳动明显;2021年10月,光伏下旬发电量也比上旬翻了一番。
受光照与风力变化影响,日内不同时刻的新能源发电波动更为明显,这也是经常为大家所注意到的重点。在很多日子里,新能源发电高峰的几个小时,可能会导致电力系统出现消纳困难;而新能源不足的晚高峰或者晚间时段,则存在如何通过多种手段保障供电可靠性、避免限电发生的问题。
推动电力现货市场发展
相比在所有的路口都设置一个有人值守的交通指挥岗,现有的红绿灯信号系统很明显更加经济、更加有效,所有城市交通得以井然有序。现货市场也是类似于一种交通信号灯的机制,如图3所示,当新能源发电多的时候,现货价格低,此时火电越发预亏,而用户用电成本极低,乃至为0,因此火电会主动少发、用户有动力多用;当新能源发电少的时候,现货价格高,有时超过1000元/兆瓦时,此时火电发电能获得超额回报,而用户用电成本极高,因此火电会主动多发、抢发,用户用电意愿降低。价格信号与新能源发电匹配,发用两侧积极响应价格信号,以此实现发用两侧运行与新能源发电之间的高效协同。
由于气象预测本身的精度有限,新能源发电预测难度大,因此月、旬、周尺度的物理交易与发电调度偏差极大,难以真正有效实施。现货市场在日前进行机组组合、在日内进行调度调整,最大化地实现了调度管理与发电偏差之间的均衡,一方面确保预测偏差尽可能地小,另一方面也给调度管理足够的时间进行应对。
借助现货市场这个支点,在保障新型能源系统安全可靠运行的前提下,整个调度管理工作量将极大地降低,只需要执行传统的发电计划与发电调度程序即可;另外,现货市场也通过经济联系实现电网与发电、用户之间的高效协同,在实现资源优化配置的同时,有效地保障了新能源的消纳与电力保供要求的落实。
现货市场自动引导供需协同
相比在所有的路口都设置一个有人值守的交通指挥岗,现有的红绿灯信号系统很明显更加经济、更加有效,所有城市交通得以井然有序。现货市场也是类似于一种交通信号灯的机制,当新能源发电多的时候,现货价格低,此时火电越发越亏,而用户用电成本极低,乃至为0,因此火电会主动少发、用户多用;当新能源发电少的时候,现货价格高,有时超过1000元/兆瓦时,此时火电发电能获得超额回报,而用户用电成本极高,因此火电会主动多发、抢发,用户会主动少用。
通过价格信号与新能源发电匹配,发用两侧,包含火电、自备电厂、部分水电厂与可调负荷,均可积极响应价格信号,以此实现发用两侧运行与新能源发电之间的高效协同。
借助现货市场这个支点,在保障新型能源系统安全可靠运行的前提下,整个调度管理工作量将极大降低,只需要执行传统的发电计划与发电调度程序即可;另外,现货市场也通过经济联系实现电网与发电、用户之间的高效协同,在实现资源优化配置的同时,有效地保障了新能源消纳与电力保供要求的落实。
现货市场激发技术与模式创新
在现货市场价格信号的引导下,发电侧可以通过深调改造、配置储能、优化运行等方面的探索创新,提供更多的发电侧灵活性;随着电力现货市场的常态化运行,负荷侧生产工艺改造与优化运行、综合能源系统发展、分布式与自备电源投资,也将得到激发,负荷集成商与虚拟电厂等新的商业模式也会不断出现,推动负荷侧可调资源与发电侧实现源荷互动。
总之,为了国家能源安全与应对气候变化,需要建设新能源高占比的新型电力系统。但新能源、气候变化、电动汽车等新型负荷的变化会引发复杂的供需不平衡问题;为了控制平衡管理成本,保障长中短期的电力供应与新能源消纳,建立电力现货市场成为必然。以现货市场为基础,多种新的商业模式将得到有效发展,从而更好地创新多种类型的能源管理与交易服务,实现电价向用户侧的传导,激发更多的资源参与到电力平衡过程中来。
文章来源: 电联新媒,中国能源报
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