【新能源调度运行与市场交易创新】不同新能源跨省区现货交易模式对新能源消纳影响分析
编者按：国网能源院新能源与统计研究所持续跟踪新能源调度运行与市场交易创新专题，开展了新能源调度运行分析与优化、新能源市场交易分析与评估、新能源政策对市场交易的影响、适应高比例新能源接入的电力市场建设等方向研究，实现从理论分析到落地应用的贯通。本专栏将围绕新能源调度运行和市场交易的国际经验、我国实践与成效、未来发展趋势等，结合相关成果和研究思考与读者进行交流分享。
文章导读：从交易时间尺度来看，新能源跨省跨区交易包括中长期交易和跨区现货交易，其中跨区现货交易主要针对存在新能源发电受阻地区的弃风弃光电力交易。通过开展新能源富余电力现货交易，有效提高了新能源消纳能力。本文首先分析了我国新能源跨省区消纳现货交易机制现状，然后考虑到我国电力市场建设实际，设计了两种可以促进新能源跨省区消纳的市场机制，最后结合典型案例分析了本文所提机制的有效性。
不同新能源跨省区现货交易模式对新能源消纳影响分析
执笔人：袁伟、雷雪姣
国网能源院
新能源与统计研究所
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新能源跨省区消纳现货交易机制现状
2017年8月15日，北京电力交易中心发布《跨区域省间富裕可再生能源电力现货试点规则(试行)》，此次《规则》要求，跨区域现货交易市场的卖方主体为送端电网内水电、风电和光伏等可再生能源发电企业，买方主体为受端电网企业、大用户、售电公司和火电企业，输电方为电网公司。通过跨区域现货交易，充分利用通道资源和全网调节能力，提高电网整体可再生能源消纳水平。
通过开展新能源富余电力现货交易，有效提高了新能源消纳能力。然而新能源富余电力现货交易当前主要通过跨区通道开展，交易范围有限限制了交易总量，同时部分时段内新能源发电功率预测偏差导致现货交易难以执行。跨区域现货主要利用当前跨区直流通道的剩余输电能力，交易对象为本地区无法消纳的新能源弃风弃光。同时，因新能源发电出力个别时段预测偏差较大，通过现货的申报及执行情况来看，新能源发电出力大部分时段预测较准，但也存在个别时段因为预测偏差较大导致现货计划无法调出，主要是风电预测偏差。
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新能源跨省区市场化交易机制优化
考虑到我国电力市场建设实际，近期跨省区市场模式主要是中长期物理合约+省间增量现货模式。因此，以该模式为基础设计促进新能源跨省区消纳的市场机制。
优化机制1：省间增量现货市场机制
在市场主体方面，参与省间现货市场的市场主体可以分为送端市场主体和受端市场主体。送端市场主体主要包括水电、风电、光伏发电等可再生能源发电企业、火电企业及核电企业。受端市场主体主要是指受端电网企业。未来，逐步引入售电公司、电力用户等受端市场主体。
在交易品种方面，省间现货市场主要开展电能量交易。针对省间余缺电力，由送端各类发电企业（包括火电、水电、风电、光伏、核电等）和受端省级电网企业进行日前、日内集中竞价交易。
在组织方式方面，现货市场中所有的省间交易均提交申报，采用发电侧、购电测（受端电网公司）双向报价。发电侧可选择两种申报方式，一是价格接受者（或以零价）申报，因此将优先出清；二是竞价申报。由国调中心组织开展日前和日内交易。
在出清和价格机制方面，购电价格和售电价格按照集中竞价交易边际出清价格确定。
省间增量现货市场模式下跨省区消纳原理如下图所示。
图1 省间增量现货市场模式下跨省区消纳示意图
优化机制2：同通道外送电量置换交易机制
现有中长期发电权交易多为在年度、月度交易，当新能源发电企业在预期出现消纳困难时，与常规电源发电企业通过双边协商、挂牌等方式开展。由于发电权交易需在提前确定交易电量、未来还可能要求提前确定峰、谷、平交易曲线。因此，现有发电权交易虽然在一定程度上为新能源腾出发电空间，但并不一定能够为新能源腾出输电通道空间。
为新能源腾出发输电空间，是有效促进新能源跨省区消纳的关键。同通道外送电量置换交易作为一种新的发电权交易品种，可以实现这一效果。
在交易主体方面，新能源发电企业与同一区域内的常规能源发电企业，要求常规能源发电企业具有跨省区外送交易合同电量，且新能源发电企业与常规能源发电企业可以使用相同的跨区输电通道实现电力外送。
在交易方式方面，可以通过双边协商、集中撮合或挂牌等方式进行。对于双边协商，新能源发电企业与常规能源发电企业就转让的外送交易通道、转让的最大外送电力空间、转让价格达成一致。对于集中撮合或者挂牌交易，新能源发电企业在月度、数日前将申报信息提交到电力交易平台，申报信息包括愿意购买的替代发电曲线和价格信息；常规能源发电企业申报转让外送电力空间、跨省区外送转让通道、补偿价格意愿，电力交易机构根据申报情况进行集中撮合或形成挂牌交易结果。交易结果提交调度机构安全校核后形成正式交易结果。
在交易执行方面，在交易执行日前或日内时段，当通道已经满送，出现新增新能源外送需求时，根据交易置换结果，在常规电源中长期原外送交易计划中，减去同通道外送电量置换部分，新能源中长期外送交易计划中增加同通道外送交易电量置换部分，由新能源发电企业向常规能源发电企业支付置换费用。如未出现新增新能源外送需求，则交易置换结果不执行。
电量置换交易模式下跨省区消纳原理如下图所示。
图2 电量置换交易模式下跨省区消纳示意图
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不同新能源跨省区现货交易模式效果分析
以国内某典型省级电网为例，分析不同新能源跨省区现货交易模式促进新能源消纳效果。
（1）省间增量现货交易机制效果分析
使用生产模拟方法，求解开展增量现货市场后送端省份新能源全年消纳情况，下表对比了开展省间增量现货市场前后送端省份新能源全年消纳的情况。
表1 开展省间增量现货市场前后送端省份
新能源消纳情况对比
从上表可以看到在开展省间增量现货市场后，送端省份新能源消纳利用水平明显提高。在未开展省间增量现货市场时，送端省份新能源限电率为11.62%，在开展省间增量现货市场后，送端省份的新能源限电率下降到了3.9%。由于开展省间增量现货市场交易，送端省份新能源消纳量增加了31.11亿kWh，新能源增加的这部分电量通过外送联络线送出。
下图展示了开展省间增量现货市场后，某一天内跨省区联络线上的输送功率情况及送端省份新能源限电情况。
图3 跨省区联络线输送功率情况
从上图可以看出，在送端省份出现新能源弃电时，可以通过组织省间增量现货交易，提高新能源外送电量，从而提高新能源利用率。省间增量现货交易可以充分利用省间输电通道富余容量空间，不仅可以提高送端省份的新能源利用率，还可以提高通道利用水平。但当送端省新能源弃电过多时，受限于省间通道安全容量约束，无法将全部的新能源弃电通过省间联络线送出。
（2）同通道外送电量置换交易机制效果分析
下表对比了开展电量置换交易前后送端省份新能源全年消纳的情况。
表2 开展电量置换交易前后送端省份新能源消纳情况对比
从上表可以看到在开展电量置换交易后，送端省份新能源消纳利用水平有了一定提高。在未开展电量置换交易时，送端省份新能源限电率为11.62%，在开展电量置换交易后，送端省份的新能源限电率下降到了7.45%。由于开展电量置换交易，送端省份新能源消纳量增加了16.79亿kWh。该模式与省间增量现货市场模式对比后，可以发现电量置换模式在增加新能源消纳空间方面作用有限，该模式无法充分利用省间联络线通道富余容量，限制了新能源消纳能力的进一步提升。
下图展示了开展电量置换交易后，某一天内跨省区联络线上的输送功率情况及送端省份新能源限电情况。
图4 跨省区联络线输送功率情况
从上图可以看出，在新能源弃电时段，通过开展新能源与常规电源电量置换交易，可以减少新能源弃电。但由于受到中长期物理合约电量的约束，可以用来做电量置换的空间有限，可能无法消纳全部的新能源弃电。
专家介绍
雷雪姣，博士，国网能源院新能源与统计研究所高级研究员。长期从事新能源政策与市场机制、新能源运行与消纳机制、储能在电网中应用等研究。参与完成国家发改委、国家能源局委托项目、国网公司十大战略课题、国网公司科技项目等数十项重大课题。编写出版《重塑电力市场-低碳电力系统转型过程中的市场设计与监管》《中国新能源发电分析报告》《国内外能源与电力发展状况分析报告》等著作10余部。获得北京市科学技术奖三等奖1项，国网能源院科技进步一等奖多项。
团队简介：国网能源院新能源与统计研究所专注新能源、分布式电源、储能和农村能源的政策管理、规划运营和市场机制研究，以及国际能源电力信息统计分析，撰写材料经国家电网有限公司上报多次获得中央领导重要批示，长期支撑国家政府部门和国家电网有限公司决策，多次获得国家发改委和国家能源局发来的感谢信。
新能源所高质量完成了国家发改委委托的《清洁能源多发满发研究》《分布式能源发展和利用研究》《电网侧储能关键技术及应用研究》等近百项重大课题研究任务，配合制定了《关于改善电力运行调节促进清洁能源多发满发的指导意见》《关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知》等多份政策文件，出版《中国新能源发电分析报告》《中国分布式电源和微电网发展前景及实现路径》《重塑电力市场-低碳电力系统转型过程中的市场设计与监管》《世界能源与电力发展状况分析》等著作二十余部。
新能源所三十余次获得北京市科学技术奖、国家能源局软科学研究优秀成果奖、中国管理科学学会管理科学奖、中国能源研究会学术创新奖等省部级奖项。多次获评国家电网有限公司先进班组、营销工作先进集体等集体荣誉，多人次获评国家电网有限公司发展工作先进个人等称号。
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编辑：杨彪
审核：蒋东方
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