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深度文章|促进新能源消纳的交易机制及效益研究

北极星售电网  来源:中国电力    2020/4/10 11:25:50  我要投稿  
所属频道: 能源服务   关键词: 发电权交易 电价 电力市场

北极星售电网讯:摘 要:为了促进新能源高比例消纳,针对自备电厂发电权交易、备用辅助服务交易和分时电价交易三种市场机制,构建市场机制对新能源消纳贡献度模型;基于促进新能源消纳的市场机制,分析其环境效益、节省购电成本效益和供电可靠性提升效益,构建量化模型对市场机制效益进行量化。通过选取西北某地与东南沿海某地两地的数据进行效益测算,结果证明,有效的市场机制可促进高比例新能源的消纳,同时效益可观。

关键词:新能源消纳;市场机制;分时电价;辅助服务;贡献度;效益量化

(来源:中国电力 作者:杨建华 1 ,王雄飞 2 ,肖达强 1 ,赵佳伟 2 ,刘敦楠 2)

(1。 国网公司华中分部,湖北 武汉 430077;2。 华北电力大学 新能源电力系统国家重点实验室,北京 102206)

0 引言

中国能源结构不合理、供需空间分布不匹配、新能源技术高、市场机制不完善等一系列问题严重制约中国新能源高比例消纳 [1-3] 。为更加有效地解决新能源消纳问题,国家发展改革委、国家能源局联合印发了《清洁能源消纳行动计划(2018—2020 年)》 [4] 。在制约新能源消纳的因素中,能源结构、供需分布、新能源特性、技术成本的难题受客观因素限制需长时间演变发展,灵活性市场机制是适应新电改趋势下最适合突破的难点 [5-8] 。新能源发电企业参与经济高效的市场机制,可为系统调节性资源的技术改造和市场参与提供收益保障,激励新能源积极参与电力系统运行调节,从而提高电力市场灵活性,促进清洁电力发展,推动能源转型发展进程。

随着新能源发电去补贴政策逐步推进,国内外对市场环境下新能源消纳策略进行了大量研究。可再生能源配额制在中长期市场、日前市场、实时市场、辅助服务市场的实施有效缓解了可再生能源发电全额保障性收购带来的财政压力 [9-11] 。文献 [12-14] 提出日前发电合同转让和基于日前预挂牌的电力平衡机制等促进中国新能源消纳的短期交易机制,为完善新能源消纳的市场机制提供参考。文献 [15-17] 提出碳交易–发电权协同的市场机制,以利润最大化为目标构建了发电商竞价决策模型,对研究发电权交易机制促进新能源消纳具有借鉴性。在效益量化研究方面,文献 [18-20] 提出基于固定电价制与配额制并行的电力市场均衡模型,利用智能算法验证了市场有效性,但并未对总体效益进行量化分析。文献 [21-23]探讨了可再生能源发电在能源、环境、经济和社会等方面做出的贡献,研究各种有效方法进行货币量化,测量可再生能源发电的外部效益。

现有研究虽然对新能源参与配额制、辅助服务市场、发电权交易市场机制做了一定分析,对经济环保性做了有效性验证,但是现有机制并未对市场总体效益进行综合量化研究,而且单一市场机制增加了新能源高比例消纳的风险。因此,本文从分时电价(TOU)、备用辅助服务交易、发电权交易 3 个角度建立灵活性市场交易方式对新能源消纳的贡献度模型;分析灵活性市场化机制对促进新能源消纳带来的可量化效益;选取中国西北、东南沿海两地数据来测验模型的经济性。

1 交易机制对促进新能源消纳的贡献度

1.1 分时电价

云南快乐十分分时电价通过设计与时间相关的电价,从而促使电力用户改变自身用电习惯,改变系统用电曲线,达到促进新能源消纳效果的市场方式。设置分时电价,可以通过下调低谷时段电价促使低谷用电曲线上升,增加低谷新能源消纳,通过上调高峰时段电价促使高峰用电曲线下降,降低尖峰供电压力。这是一个缓慢渐进的过程,且电力价格对用电需求的调节效果与用户需求弹性有关。分时电价促进新能源消纳机制的模型可表示为

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云南快乐十分1.3 备用辅助服务市场

在风电、光伏等带有出力随机性特性的电源接入电力系统后,对于“负荷”的预测从负荷侧用电预测增加至供需双侧的预测,电力系统运行调度的难度增大。并且由于受自然条件影响,多数新能源提供电力过程中存在相当的不确定性。因此,在大规模新能源接入的电网中,因维持电力平衡保障供电安全所需的备用容量增加。

本文仅考虑运行备用即旋转备用需求的变化。通过以往的研究说明,以负荷预测线为基准,实际负荷的波动呈现正态分布,其方差主要受负荷预测精度的影响。于是根据失负荷概率的定义,新能源并网前后失负荷概率如图 1 所示,其计算公式可表示为

2 促进新能源消纳的效益量化模型

2.1 环境效益量化模型

云南快乐十分化石能源发电机组在电力生产过程中会产生大量二氧化硫、二氧化碳等污染气体,对环境十分不友好。而新能源发电在生产过程中不产生这些污染物,故可避免这些污染。通过实施灵活性市场机制促进高比例新能源消纳,可有效改善环境污染。以往研究总结得出各类电源生产过程中环境不友好气体排放的数据如表 1 所示。

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