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1 研究背景
隨著新能源裝機(jī)容量進(jìn)一步增加、源荷不確定性進(jìn)一步增強(qiáng)，通過市場化手段滿足資源更大范圍優(yōu)化配置的需求愈發(fā)強(qiáng)烈。為充分利用跨省區(qū)資源保障電力電量平衡、促進(jìn)新能源消納，國家電網(wǎng)有限公司在跨區(qū)市場實(shí)踐的基礎(chǔ)上組織設(shè)計(jì)了省間電力現(xiàn)貨市場機(jī)制。經(jīng)過2年多的試運(yùn)行，省間電力現(xiàn)貨市場在擴(kuò)大市場范圍、豐富交易主體等方面都取得了顯著成效。各地積極通過省間電力現(xiàn)貨交易滿足省內(nèi)平衡，存在缺口時(shí)申報(bào)購電保供應(yīng)，消納困難時(shí)申報(bào)售電促消納，大幅減小了用電緊張地區(qū)電力缺口，助力保障民生用電，為構(gòu)建“中長期為基礎(chǔ)、現(xiàn)貨余缺互濟(jì)、應(yīng)急調(diào)度救急”的跨省跨區(qū)資源調(diào)配機(jī)制提供了有利條件。本文首先全面總結(jié)了省間電力現(xiàn)貨市場結(jié)算試運(yùn)行情況及其成效；然后對省間現(xiàn)貨交易機(jī)制進(jìn)行了分析；最后，對省間現(xiàn)貨市場未來發(fā)展方向進(jìn)行了展望。
2 研究內(nèi)容
2.1 省間電力現(xiàn)貨交易試運(yùn)行情況分析
省間電力現(xiàn)貨交易已連續(xù)不間斷結(jié)算試運(yùn)行超2年，截至2024年上半年，累計(jì)成交電量74.68 TW·h，日均成交電量83.32 GW·h，單日最大成交電力達(dá)19.05 GW，送端成交均價(jià)為0.54元/(kW·h)。
從購售電地區(qū)來看，28個(gè)地區(qū)新能源、火電和水電企業(yè)參與省間現(xiàn)貨售電，主要集中在東北、華北、西北和西南地區(qū)；27個(gè)省級電網(wǎng)公司參與省間現(xiàn)貨購電，主要集中在華東、華中、西南地區(qū)，主要購售電省份成交情況如圖1所示。
圖1 分省成交情況
從成交電源類型來看，火電、水電、風(fēng)電、光伏成交量分別為39.82、15.96、13.83、5.07 TW·h，分別占總成交量的53.32%、21.37%、18.52%、6.78%。由于成交時(shí)段不同，各類型電源成交價(jià)格差異較大，截至2024年上半年，火電、水電、風(fēng)電、光伏成交均價(jià)分別為0.77、0.24、0.30、0.23元/(kW·h)。
圖2 分月分能源類型成交電量
2.2 省間電力現(xiàn)貨交易試運(yùn)行成效分析
省間現(xiàn)貨在落實(shí)跨省跨區(qū)中長期交易的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新市場交易組織機(jī)制設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌保供應(yīng)和促消納需求，發(fā)揮市場價(jià)格信號引導(dǎo)作用，在激發(fā)火電機(jī)組頂峰發(fā)電積極性、提升全網(wǎng)電力供應(yīng)能力、促進(jìn)清潔能源消納等方面發(fā)揮了重要作用，為建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
1）多層次統(tǒng)一市場體系基本確立，經(jīng)受長周期多場景運(yùn)行檢驗(yàn)。省間、省內(nèi)現(xiàn)貨市場開展長周期試運(yùn)行以來，市場運(yùn)行經(jīng)受了大范圍寒潮、高溫大負(fù)荷、重大保電等全范圍、多場景的檢驗(yàn)和考驗(yàn)，“統(tǒng)一市場、兩級運(yùn)作”的市場架構(gòu)得以確立。
2）省間電能量市場體系完整構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)電力跨省區(qū)市場化余缺互濟(jì)。各地區(qū)可在省間中長期交易剛性執(zhí)行的基礎(chǔ)上，積極通過省間電力現(xiàn)貨交易滿足省內(nèi)平衡。
3）發(fā)揮市場價(jià)格信號引導(dǎo)作用，提升全網(wǎng)電力保供能力。全網(wǎng)用電高峰時(shí)段，火電機(jī)組在省間現(xiàn)貨市場的成交均價(jià)明顯提升，有效激勵(lì)了火電企業(yè)頂峰發(fā)電的積極性。
4）創(chuàng)新市場交易組織機(jī)制設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌保供應(yīng)和促消納需求。省間現(xiàn)貨市場創(chuàng)新交易組織方式，各地可根據(jù)供需狀況靈活改變購售電角色。
5）發(fā)揮市場優(yōu)化配置資源作用，助力經(jīng)濟(jì)發(fā)展和節(jié)能減排。省間現(xiàn)貨大幅減少了度夏期間中東部用電緊張地區(qū)的需求響應(yīng)和有序用電規(guī)模，保障了經(jīng)濟(jì)社會和民生用電的平穩(wěn)有序。與直接采取負(fù)荷管理措施相比，省間現(xiàn)貨交易間接增加了中東部地區(qū)生產(chǎn)總值，助力經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。
2.3 省間現(xiàn)貨交易機(jī)制分析
省間電力現(xiàn)貨交易在落實(shí)跨省跨區(qū)中長期交易的基礎(chǔ)上，當(dāng)送端有富余能力、通道有剩余空間、受端有購電需求時(shí)，組織送受端市場主體自主報(bào)量報(bào)價(jià)，在日前、日內(nèi)市場集中競價(jià)，以社會福利最大化為目標(biāo)開展電能量現(xiàn)貨交易，實(shí)現(xiàn)電力余缺互濟(jì)和清潔能源大范圍消納，交易機(jī)制設(shè)計(jì)如圖3所示。
圖3 省間現(xiàn)貨交易框圖
省間現(xiàn)貨交易采用考慮通道安全約束、網(wǎng)損和輸電價(jià)的集中競價(jià)出清機(jī)制，按節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)結(jié)算，省間現(xiàn)貨交易出清主要分為如下4個(gè)步驟。為更直觀地描述，本文設(shè)計(jì)某4節(jié)點(diǎn)算例推演出清過程，如圖4所示。
圖4 某4節(jié)點(diǎn)算例模型
步驟1：買方申報(bào)電力和電價(jià)折算至賣方。考慮路徑輸電費(fèi)和網(wǎng)損，將買方申報(bào)的電力和價(jià)格按照所有可用交易路徑折算到各賣方節(jié)點(diǎn)，買方根據(jù)不同交易路徑分別向各賣方折算申報(bào)電力和價(jià)格，折算過程見圖5。
圖5 電力電價(jià)折算
步驟2：交易對匹配。將賣方報(bào)價(jià)從低到高排序，買方報(bào)價(jià)按照交易路徑折算到賣方后從高到低排序。按照高低匹配的方式，計(jì)算各交易組合價(jià)差并形成價(jià)差序列，交易對匹配情況如表1所示。按照價(jià)差遞減的原則，報(bào)價(jià)最低的賣方和報(bào)價(jià)最高的買方優(yōu)先成交。
表1 成交電力匹配情況
步驟3：成交量分配。將交易對成交電力依照成交路徑分配至相關(guān)省間通道，并根據(jù)省間通道的可用容量對成交電力進(jìn)行校驗(yàn)調(diào)整。交易對按價(jià)差序列成交（價(jià)差相同時(shí)按申報(bào)電力分配成交電力），直至買方或賣方申報(bào)電力全部成交，或買賣雙方價(jià)差為負(fù)，或輸電通道無可用空間時(shí)交易結(jié)束。
步驟4：出清電價(jià)計(jì)算。每個(gè)賣方節(jié)點(diǎn)最后一筆成交交易對的買賣雙方價(jià)格算術(shù)平均值為該賣方節(jié)點(diǎn)競價(jià)出清的節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)，該節(jié)點(diǎn)所有成交交易按此價(jià)格結(jié)算。買方節(jié)點(diǎn)購電價(jià)格為賣方節(jié)點(diǎn)出清電價(jià)基礎(chǔ)上疊加輸電價(jià)格以及網(wǎng)損折價(jià)。經(jīng)計(jì)算A省賣方節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)為178元/(MW·h)，B省賣方節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)為132元/(MW·h)，疊加輸電價(jià)格及網(wǎng)損折價(jià)并加權(quán)平均后計(jì)算得到C省買方電價(jià)為305元/(MW·h)。
2.4 思考和展望
隨著電力體制改革和新型電力系統(tǒng)建設(shè)持續(xù)深入推進(jìn)，市場建設(shè)的基礎(chǔ)條件發(fā)生重大變化，市場建設(shè)面臨“保供應(yīng)、促消納、穩(wěn)價(jià)格”的多元要求，現(xiàn)貨市場建設(shè)運(yùn)行難度進(jìn)一步加大。面對新的形勢，為全面加快推動(dòng)省間現(xiàn)貨市場建設(shè)，需在擴(kuò)大主體規(guī)模、提升市場主體效率、研究市場交易機(jī)制、開展市場協(xié)同研究等重點(diǎn)方面進(jìn)一步深化關(guān)鍵問題研究和機(jī)制探索。
1）研究進(jìn)一步擴(kuò)大省間現(xiàn)貨市場參與主體規(guī)模。為更充分發(fā)揮省間現(xiàn)貨市場電力余缺互濟(jì)和大范圍資源優(yōu)化配置作用，提升全網(wǎng)電力保供能力、促進(jìn)清潔能源消納，未來需進(jìn)一步推動(dòng)所有網(wǎng)調(diào)直調(diào)電廠參與，同時(shí)研究跨區(qū)特高壓工程配套電源參與省間現(xiàn)貨交易方案，研究推動(dòng)虛擬電廠、新型儲能等以獨(dú)立或者聚合方式參與。
2）研究提升省間現(xiàn)貨市場出清效率。隨著市場主體參與規(guī)模不斷擴(kuò)大、市場交易模型更加復(fù)雜，對市場出清效率和穩(wěn)定性提出更高要求。需要利用電網(wǎng)拓?fù)渚酆系戎?、稀疏矩陣、分布式存儲等方式，通過傳統(tǒng)解析與人工智能結(jié)合、并行計(jì)算、分布式計(jì)算等方式，提升計(jì)算速度和求解精度。
3）探索研究省間現(xiàn)貨市場綠電交易機(jī)制。省間現(xiàn)貨交易中發(fā)電側(cè)申報(bào)時(shí)，風(fēng)電、光伏、火電等不同電源類型均有數(shù)據(jù)標(biāo)簽，為開展省間現(xiàn)貨綠電交易奠定了基礎(chǔ)。未來，可基于區(qū)塊鏈技術(shù)，采用哈希運(yùn)算、區(qū)塊鏈溯源、高速共識算法等技術(shù)，探索研究開展省間現(xiàn)貨綠電交易。
4）開展“一次申報(bào)、兩次出清”的省間、省級現(xiàn)貨市場協(xié)同研究。隨著市場建設(shè)更加成熟，為加快推進(jìn)全國統(tǒng)一電力市場建設(shè)，加強(qiáng)省間、省內(nèi)市場銜接，需開展“一次申報(bào)，兩次出清”的模式探索。同時(shí)，為加強(qiáng)多層次現(xiàn)貨市場間的銜接，需綜合考慮負(fù)荷水平、新能源出力、機(jī)組運(yùn)行方式等多種因素，優(yōu)化完善通道可用輸電能力計(jì)算，進(jìn)一步提升結(jié)果精度。
3 結(jié)論
本文全面總結(jié)了試運(yùn)行以來的情況和取得成效，重點(diǎn)分析了省間電力現(xiàn)貨交易機(jī)制設(shè)計(jì)，并對未來的發(fā)展方向進(jìn)行了思考分析。作為多層次統(tǒng)一電力市場體系的重要組成部分，省間電力現(xiàn)貨市場在提升全網(wǎng)保供能力、促進(jìn)清潔能源消納、大范圍優(yōu)化配置資源等方面發(fā)揮了重要作用。隨著電力體制改革和新型電力系統(tǒng)建設(shè)持續(xù)深入推進(jìn)，需要繼續(xù)完善交易機(jī)制，開展關(guān)鍵技術(shù)研究，助力電力供應(yīng)保障和能源清潔低碳轉(zhuǎn)型。
