中國儲能網(wǎng)訊：
新型電力系統(tǒng)面臨挑戰(zhàn)
2024年11月，《全國統(tǒng)一電力市場發(fā)展規(guī)劃藍(lán)皮書》發(fā)布，明確提出“三步走”戰(zhàn)略：第一步，到2025年初步建成，實現(xiàn)跨省跨區(qū)市場與省內(nèi)市場有序銜接；第二步，到2029年全面建成，實現(xiàn)新能源在市場中的全面參與；第三步，到2035年完善提升，支持新能源大規(guī)模接入，形成市場、價格和技術(shù)全面協(xié)調(diào)的市場機制。相較于《關(guān)于加快建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場體系的指導(dǎo)意見》，新能源全面入市進(jìn)程進(jìn)一步提前。
我國多層次統(tǒng)一電力市場體系已初具雛形，初步形成“管住中間、放開兩頭”的體制架構(gòu)，基本建成“統(tǒng)一市場、協(xié)同運作”的電力市場總體框架。在雙碳目標(biāo)和建設(shè)新型電力系統(tǒng)的指引下，大力發(fā)展新能源已成為我國能源發(fā)展的主旋律。從裝機容量情況來看，截至2024年7月，全國全口徑發(fā)電裝機容量31.0億千瓦，同比增長14.0%。其中：水電裝機容量4.3億千瓦，火電裝機容量14.1億千瓦，風(fēng)電裝機容量約4.7億千瓦，太陽能發(fā)電裝機容量約7.4億千瓦；新能源裝機容量共12.1億千瓦，占總裝機容量的39.0%，提前2030年12億千瓦目標(biāo)。從電力市場交易情況看，截至2023年底，全國市場交易電量占全社會用電量比重為61.4%；全國電力市場累計注冊經(jīng)營主體74.3萬家，同比增長23.9%；全國新能源市場化交易電量達(dá)6845億千瓦時，占全部新能源發(fā)電的47.3%。部分大型發(fā)電企業(yè)新能源參與市場比例已超過50%。
我國正在加速建設(shè)的新型電力系統(tǒng)仍然面臨部分問題挑戰(zhàn)。一是新能源面臨消納困境?！笆奈濉逼陂g北方地區(qū)傳統(tǒng)煤電等調(diào)節(jié)資源逐漸耗盡，新能源消納“紅利”日漸消失，在風(fēng)光資源豐富的華北、西北地區(qū)，由于消納空間不足，風(fēng)光接入電網(wǎng)面臨較大的阻力，以山東分布式光伏為例，全省136個縣（市、區(qū)）有96個低壓配網(wǎng)接網(wǎng)預(yù)警為“受限”或“一般”。二是新的調(diào)節(jié)資源增長受限。除煤電、水電等傳統(tǒng)調(diào)節(jié)電源之外，新的調(diào)節(jié)資源尚面臨很多問題，如新型儲能雖然規(guī)模較大，但是大部分省份沒有建立合適的盈利機制，可持續(xù)發(fā)展后勁不足；虛擬電廠、智能微電網(wǎng)等還缺乏頂層設(shè)計，停留在示范階段。三是保供壓力越來越大。隨著風(fēng)光逐漸向主體電源轉(zhuǎn)變，其“靠天吃飯”的特性對電力系統(tǒng)安全保供是不利因素，事實上當(dāng)前電力系統(tǒng)的安全裕度對比傳統(tǒng)電力系統(tǒng)是下降的，大量的用戶側(cè)調(diào)節(jié)資源也尚未被充分挖掘，沒有在保供中發(fā)揮作用。四是當(dāng)前全國多層次電力市場協(xié)同運行亟待進(jìn)一步加強，電力市場功能和交易品種有待進(jìn)一步豐富，支撐新能源大規(guī)模發(fā)展和入市的政策機制仍需完善。
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)以火電作為主力電源，新型電力系統(tǒng)以新能源作為電能量主要提供者。新型電力系統(tǒng)由供給側(cè)可控性強的常規(guī)能源向波動性強的新能源轉(zhuǎn)變，但隨著新能源的大規(guī)模并網(wǎng)，新能源預(yù)測不準(zhǔn)、出力波動、供需不匹配、市場價格起伏大、經(jīng)營效益不穩(wěn)定等問題逐步凸顯，統(tǒng)籌保障電力可靠供應(yīng)和新能源高比例消納的難度持續(xù)增大。傳統(tǒng)邊際成本競爭形成的價格，難以完全體現(xiàn)為了消納新能源所付出的系統(tǒng)成本，亟需建立適應(yīng)高比例新能源接入的價格機制，依托相應(yīng)的交易品種、市場機制疏導(dǎo)相關(guān)成本。如何穩(wěn)妥推進(jìn)新能源參與電力市場交易，通過市場機制實現(xiàn)更大范圍更合理的資源優(yōu)化配置，成為下一階段電力市場建設(shè)的重點問題之一。
新能源參與市場的顯著風(fēng)險
如何妥善處理新能源發(fā)展與電力市場建設(shè)之間的矛盾迫在眉睫，新能源進(jìn)入電力市場交易主要存在以下問題：
（一）政策機制風(fēng)險
容量電價機制正式實施后，燃煤火電的電能量交易價格下降。綠電交易新能源場站通常錨定火電交易價格，在沒有容量電價補償和較高環(huán)境溢價的情況下，交易電價必然下降。
新能源參與市場交易承擔(dān)多項分?jǐn)傎M用，進(jìn)一步拉低新能源發(fā)電企業(yè)綜合結(jié)算電價。全國大部分省區(qū)現(xiàn)貨規(guī)則中均明確中長期超額偏差回收機制，對新能源中長期簽約未達(dá)到上網(wǎng)電量規(guī)定比例的部分，獲取的利益進(jìn)行回收。其它的分?jǐn)?、回收科目主要有調(diào)頻市場費用分?jǐn)?、市場結(jié)構(gòu)平衡費用分?jǐn)偂C組啟動補償費用分?jǐn)?、新能源偏差回收費用以及“兩個細(xì)則”分?jǐn)傎M用等。
環(huán)境溢價收益作為新能源收入的重要來源，有助于新能源場站回收固定成本投資，目前新能源環(huán)境機制體現(xiàn)尚不充分，可再生能源消納責(zé)任權(quán)重指標(biāo)未全面有效落實到用戶側(cè)，對用戶消費可再生能源的引導(dǎo)作用不足，新能源環(huán)境價值與國家整體節(jié)能降碳政策體系銜接仍有待完善。
（二）自然特性風(fēng)險
新能源出力的波動性、間歇性致使新能源無法發(fā)揮穩(wěn)定的電力供應(yīng)作用，最終被迫承擔(dān)高昂的系統(tǒng)調(diào)節(jié)成本。從氣象上看，風(fēng)電出力主要受風(fēng)電場所在地風(fēng)向和風(fēng)速的影響，而風(fēng)向和風(fēng)速的形成因素較為復(fù)雜，既受到大氣環(huán)流的影響，也與場站所在地周邊的地形、氣候有密切關(guān)系，是一個復(fù)雜的流體力學(xué)模型；光伏出力主要受太陽輻照度、云量、降雨、降雪以及相對濕度等因素影響，其中降雪過程可能會產(chǎn)生遮擋導(dǎo)致光伏發(fā)電功率接近為零。想要提高預(yù)測準(zhǔn)確率需要的氣象數(shù)據(jù)顆粒度也更高。
新能源發(fā)電出力曲線難以與用戶的用電曲線匹配，特別是難以實現(xiàn)長周期的與用戶曲線相匹配。在現(xiàn)貨市場中，常常出現(xiàn)負(fù)荷高峰時出力較低、負(fù)荷低谷時出力較高，因?qū)嶋H負(fù)荷偏差形成“高買低賣”現(xiàn)象；非現(xiàn)貨現(xiàn)場中，常常出現(xiàn)預(yù)測電量與實際上網(wǎng)電量偏差而承擔(dān)偏差考核成本。
（三）交易組織風(fēng)險
成熟的市場應(yīng)該給予經(jīng)營主體豐富的選擇。一是交易方式應(yīng)該包括集中交易和雙邊協(xié)商交易，其中集中交易包括集中競價交易、滾動撮合交易和掛牌交易三種形式，結(jié)合交易方式設(shè)定市場價格上下限。二是交易范圍應(yīng)該覆蓋省內(nèi)和跨區(qū)跨省交易，充分利用省間通道實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。三是靈活的調(diào)整手段可以規(guī)避高額的偏差考核。允許市場主體通過月內(nèi)（多日）交易實現(xiàn)月度發(fā)用電計劃調(diào)整，減少合同執(zhí)行偏差，現(xiàn)貨運行的時候應(yīng)該常態(tài)化開展中長期分時段交易。
新能源在參與中長期交易時主要依據(jù)對后續(xù)市場價格的研判和自身發(fā)電功率的預(yù)測來確定中長期合同持有量，同時滿足新能源對中長期細(xì)分市場的需求，降低因新能源預(yù)測不準(zhǔn)帶來的市場風(fēng)險。由于出力波動大、預(yù)測準(zhǔn)確率低，中長期倉位控制困難、決策難度大。即使存在年、月、日等多個顆粒度的交易窗口，新能源場站對自身持倉調(diào)整的精確度依然十分有限。中長期合同帶曲線簽約是市場趨勢，進(jìn)入分時段交易后，持倉過低或爆倉的情況較為頻繁，更加容易觸發(fā)中長期考核（回收）機制。即使是進(jìn)入日前申報階段和實時出清階段，日前功率預(yù)測與日內(nèi)超短期功率預(yù)測準(zhǔn)確率依然有限，仍然需要承擔(dān)偏差回收和“兩個細(xì)則”考核。中長期交易未能夠發(fā)揮“壓艙石”的作用，還使得未來一段時間的損益受到影響。
現(xiàn)貨價格預(yù)測也是新能源場站參與現(xiàn)貨市場的難題之一，全國現(xiàn)貨試點省份新能源電價均出現(xiàn)降價效應(yīng)。在遠(yuǎn)期情況下，氣象條件、社會活動、政策影響等因素不確定性較高，部分因素難以被量化，導(dǎo)致各種邊界條件如系統(tǒng)負(fù)荷、新能源出力、非市場化出力、跨區(qū)跨省交易電力、火電開機容量等預(yù)測準(zhǔn)確率較低，自然難以給出準(zhǔn)確的價格預(yù)測。新能源出力波動與現(xiàn)貨價格呈負(fù)相關(guān)性，中長期偏差電量只能承擔(dān)現(xiàn)貨價格波動的風(fēng)險。
新能源參與市場的應(yīng)對措施
（一）提高功率預(yù)測精度
在功率預(yù)測系統(tǒng)不斷更迭的過程中，誤差逐步縮小但卻無法根本消除。新能源主體參與交易時，除了要因時制宜，看天吃飯，及時關(guān)注極端條件；也要因地制宜，摸清場站的功率誤差分布規(guī)律，如何利用當(dāng)前的功率預(yù)測偏差情況預(yù)測未來預(yù)測偏差是至關(guān)重要的，從而減少偏差考核與回收的風(fēng)險。提高功率預(yù)測精度的常用方法包括：一是對比不同平臺氣象數(shù)據(jù)和功率預(yù)測軟件，對各類氣象因素進(jìn)行敏感度分析，利用歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合預(yù)測，尋找最優(yōu)結(jié)果。二是不斷升級高精度預(yù)測模型和算法，提高氣象分辨率，提高預(yù)測準(zhǔn)確率。比如針對高山風(fēng)場，要結(jié)合風(fēng)機覆冰情況修改預(yù)測算法；針對固定角度的光伏組件，要結(jié)合不同季節(jié)太陽直射角度調(diào)整預(yù)測算法等。三是依托風(fēng)速、光功率態(tài)勢感知模塊建立區(qū)域風(fēng)光功率預(yù)測系統(tǒng)，結(jié)合區(qū)域化風(fēng)光資源變化趨勢驗證預(yù)測模型的精確度，動態(tài)修正預(yù)測結(jié)果，不斷提升準(zhǔn)確率。
（二）加強周期特性分析
新能源場站出力存在一定季節(jié)性和周期性。通過歷史數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)相同月份在不同年份間利用小時數(shù)存在較大波動，我們要正確認(rèn)識新能源的出力特性，了解不同月份風(fēng)光出力的波動性，根據(jù)風(fēng)險大小規(guī)劃中長期交易量價。根據(jù)計算各月新能源出力標(biāo)準(zhǔn)差，發(fā)現(xiàn)度冬、度夏新能源波動情況要高于春秋季，主要原因是冬夏季更容易出現(xiàn)極寒、暴雪、酷暑、暴雨等極端天氣或自然災(zāi)害，容易出現(xiàn)極端盈利或虧損情況。針對新能源的周期性出力特性，新能源場站需從三個層面規(guī)劃中長期交易：一是在新能源出力波動性較小的月份，月度及以上中長期交易主要對交易價格進(jìn)行約束，交易電量按平均預(yù)測小時數(shù)等比例簽約。二是在新能源出力波動性較大的月份，月度及以上中長期交易還需要對交易電量進(jìn)行約束，一方面可通過對歷史數(shù)據(jù)跟蹤分析，制定相對保守的交易策略；另一方面可利用月內(nèi)或日滾動交易動態(tài)調(diào)整倉位。三是重視場站的歷史數(shù)據(jù)積累與分析工作，建立數(shù)據(jù)庫分析模型，不斷優(yōu)化交易策略，提高中長期電量預(yù)測準(zhǔn)確度。
（三）提升價格預(yù)測水平
現(xiàn)貨市場運行期間，價格預(yù)測可分為日前價格預(yù)測和實時價格預(yù)測。日前價格預(yù)測更多的是依賴電網(wǎng)披露信息和對市場博弈的把控，可以基于統(tǒng)計模型進(jìn)行預(yù)測，這種方法通過對歷史數(shù)據(jù)、歷史外部條件進(jìn)行分析，結(jié)合時序模型或者回歸模型，擬合出一個較為準(zhǔn)確的價格預(yù)測，這種方法的局限性在于需要大量數(shù)據(jù)支撐。實時價格預(yù)測則是在日前市場基礎(chǔ)上，對披露信息的準(zhǔn)確性進(jìn)行分析，例如新能源出力曲線的準(zhǔn)確性，通過各類信息的敏感度分析，調(diào)整對市場價格的判斷，進(jìn)而再調(diào)整日前申報策略。
圖1 現(xiàn)貨市場出清K線圖
日常工作中，提升價格預(yù)測水平主要通過以下幾個方面：一是關(guān)注火電報價規(guī)律、火電出力限制，綜合分析市場出清價格。二是關(guān)注市場出清結(jié)果，結(jié)合節(jié)點電價開展專項阻塞分析。如圖1所示，K線圖最早用來記錄米市的行情與價格波動，后被引入到股市及期貨市場。K線圖包含開盤價、最高價、最低價、收盤價四個數(shù)據(jù)，可以反映大勢的狀況和價格信息。利用K線圖可以開展價格預(yù)測和阻塞分析，當(dāng)出現(xiàn)上下影線時說明系統(tǒng)各節(jié)點出清價格存在差異，需要重點分析。同樣方法也可畫出周K線圖、月K線圖等。
（四）加強極端天氣應(yīng)對
極端天氣和自然災(zāi)害（如暴雨、暴雪、極端氣溫、臺風(fēng)洪水等）可能對電力供應(yīng)和需求產(chǎn)生重大影響，從而引發(fā)交易風(fēng)險，因此了解極端天氣對電力市場的影響并采取相應(yīng)的風(fēng)險管理措施是非常有必要的。極端天氣情況由于歷史經(jīng)驗和樣本數(shù)據(jù)較少，不具有普遍適應(yīng)性，通常根據(jù)團隊或個人的主觀判斷來規(guī)避預(yù)測偏差帶來的風(fēng)險。應(yīng)對極端天氣主要從兩個層面規(guī)避交易風(fēng)險：一是以穩(wěn)定收益為前提，調(diào)整中長期合同簽約量。由于極端天氣具有突發(fā)性，往往中長期合約調(diào)整相對滯后，需要及時利用月內(nèi)或分時段交易的窗口期進(jìn)行調(diào)整。極端天氣經(jīng)常造成發(fā)電曲線不規(guī)則變化，市場出清價格反?；瑧?yīng)該以穩(wěn)定收益為前提，合理調(diào)整中長期合同。在出力受影響的時段市場通常出清高電價，應(yīng)該爭取少簽約中長期電量；在出力未受影響的時段市場正常出清，應(yīng)該適當(dāng)多簽約中長期電量；在無法準(zhǔn)確判斷出力變化時，按保守性原則執(zhí)行。二是以風(fēng)險管控為目標(biāo)，調(diào)整功率預(yù)測申報量。由于極端天氣會導(dǎo)致功率預(yù)測誤差變大，當(dāng)日前市場與實時市場的分歧加劇時，場站可能將承擔(dān)高額的偏差考核（回收）費用。新能源場站在進(jìn)行日前申報時不應(yīng)將套利作為交易目標(biāo)，而應(yīng)將重點落在風(fēng)險管控上，應(yīng)該針對極端天氣情況完善前期預(yù)警、功率預(yù)測曲線調(diào)整預(yù)案等，在發(fā)現(xiàn)可能存在極端天氣時提前對功率預(yù)測曲線進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，避免產(chǎn)生偏差考核。
（五）做好中長期與現(xiàn)貨銜接
中長期交易普遍被視為“壓艙石”來規(guī)避交易風(fēng)險，但對新能源并不友好，為平衡供需、穩(wěn)定市場預(yù)期而設(shè)計的交易品種卻成為新能源企業(yè)虧損的重要原因。新能源場站中長期交易應(yīng)把握一個基本原則，在長周期的交易中以風(fēng)險對沖為目標(biāo)，在短周期的交易中結(jié)合功率預(yù)測分析進(jìn)行倉位滾動優(yōu)化調(diào)整。相對旬及以上周期的交易，日滾動交易的交易頻率更高，距離交割日更近，對于倉位調(diào)整和短期套利都是較好的選擇，在特定條件下可保證穩(wěn)定收益，降低偏差考核費用。現(xiàn)貨市場運行期間，可以通過預(yù)判現(xiàn)貨市場價格走勢，調(diào)整中長期合同比例合理金融套利或減虧，實現(xiàn)“中長期+現(xiàn)貨”整體效益最優(yōu)。以美國PJM市場的經(jīng)驗數(shù)值測算，中長期市場合約占比以70%為宜；日前交易量則應(yīng)視負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確度，保持占比為20～30%左右；日內(nèi)交易量不超過總電量的10%，盡可能控制在3%以內(nèi)；實時市場需要彌補不平衡量，盡可能控制在1%以內(nèi)。
綜上所述，新能源場站應(yīng)結(jié)合發(fā)電特性和市場分析預(yù)測，加強中長期與現(xiàn)貨市場的銜接。一是由遠(yuǎn)及近分步調(diào)整持倉比例；二是利用日滾動融合交易頻繁優(yōu)化分時曲線；三是統(tǒng)籌考核中長期合約約束，避免超額偏差回收考核。
（六）推進(jìn)設(shè)備升級改造
新能源是建設(shè)新型電力系統(tǒng)的主角，儲能設(shè)備是保障新能源消納重要手段。近年來國家層面相繼出臺了《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》、《國家能源局關(guān)于促進(jìn)新型儲能并網(wǎng)和調(diào)度運用的通知》（國能發(fā)科技規(guī)〔2024〕26號）等文件，要求加大力度發(fā)展電源側(cè)新型儲能，推動系統(tǒng)友好型新能源電站建設(shè)。從實際效果來看，新能源與儲能的融合，在平抑新能源出力、提升新能源消納、降低發(fā)電計劃偏差、提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定性等方面能夠發(fā)揮重大作用。在現(xiàn)貨市場條件下，新能源配儲是有優(yōu)勢的。一是可以通過充放過程優(yōu)化新能源的發(fā)電曲線，擇機參與電能量市場，獲得更高的電費收入。二是有效提升新能源場站的偏差控制水平，儲能可以對預(yù)測偏差進(jìn)行修正，減少偏差考核損失。三是新能源配儲后可以全面參與輔助服務(wù)市場，提供調(diào)節(jié)服務(wù)增加收益。
（七）拓展新型應(yīng)用場景
近日，國家能源局出臺《關(guān)于支持電力領(lǐng)域新型經(jīng)營主體創(chuàng)新發(fā)展的指導(dǎo)意見》。無論是單一技術(shù)類和資源聚合類新型經(jīng)營主體，新能源都可以成為重要組成部分。新型經(jīng)營主體可以在一定程度上解決新型電力系統(tǒng)面臨的保供、調(diào)節(jié)、消納難題，近年來發(fā)展較快。分布式電源可以提供局部供電支撐，提高可靠性，新型儲能和虛擬電廠提供了新的調(diào)節(jié)電源，智能微電網(wǎng)可局部平衡，就地消納，減小了大電網(wǎng)調(diào)節(jié)壓力。我國新型經(jīng)營主體裝機規(guī)模在近幾年實現(xiàn)快速增長，2023年我國新增并網(wǎng)分布式光伏9628.6萬千瓦，新型儲能2260萬千瓦/4870萬千瓦時，虛擬電廠和智能微電網(wǎng)也有少量試點落地?！兑庖姟诽岢隽诵滦徒?jīng)營主體的若干應(yīng)用場景，并提出國家能源局派出機構(gòu)可對新型經(jīng)營主體豁免辦理電力業(yè)務(wù)許可證，并對電網(wǎng)企業(yè)提出接入服務(wù)要求，從建設(shè)程序方面支持了新型經(jīng)營主體的發(fā)展。
結(jié) 語
最后借用《全國統(tǒng)一電力市場發(fā)展規(guī)劃藍(lán)皮書》中的一句話與大家共勉：“‘雙碳’目標(biāo)背景下，電力市場化改革是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，新型電力系統(tǒng)對電力市場建設(shè)提出了更高的要求。隨著新能源逐步轉(zhuǎn)為主體能源，不僅要求我們在技術(shù)上不斷突破，更需在市場機制上勇于破冰”。
