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(不同天然气价格下的各电源报价)
维持比较合理的电价是德州电力系统运行追求的一个目标,原因在于,比较合理的低电价可以吸引人口和促进经济发展,推动整个用电量的上升,最终形成比较合理的电价趋势。德州是页岩气的主要产地,目前来说它的天然气运行在比较低的价格,一方面天然气供给充足,另一方面,大量新能源的接入,使得电力市场整体能量价格历史性降低,从每千度电77.39美元降低到24.77美元,去年平均价格是28.25美元。
与此同时,由于新能源发电的不确定性,以前主要由负荷引起的系统电价波动性相对大幅增加。体现在两方面,一是负价格的出现,这意味着传统机组发电不但没有利润反而要补贴负荷;二是高价格的出现次数比较多,反映了发电容量在负荷高峰时的稀缺。
在北美其它市场上是通过建设容量市场提供客户长期稳定补偿来保证容量的充足,煤电和核电可以能够有一定收益性;德州市场是另外一种思路,容量稀缺必然会反映到实时价格上,推动实时价格的上扬,稀缺电价也会对长期的电力投资起到一定促进作用,最终依靠市场的作用来促进用户需求和装机的容量的平衡。
(德州电源结构变迁)
电力市场不断改进设计
2010年12月1日,ERCOT 成功地从区域电力市场转换为节点电力市场。ERCOT设计节点市场的主要目标是改善价格信号,提高调度效率,直接分配局部拥堵费用。市场交易频率得到了改进,由以前的每15分钟出清一次变成了现在的每5分钟出清一次,使得新能源发力的情况能够比较准确地被预测,市场就可以更好的应对新能源的波动性。
这个重新设计的综合性节点市场主要有以下几个部分:金融输电权市场 CRR(CongestionRevenue Rights),能量和辅助服务联合优化的日前市场 DAM(Day-Ahead Market),可靠性机组组合 RUC(Reliability Unit Commitment),以安全约束下的经济调度 SCED(SecurityConstrainedEconomic Dispatch)为核心的实时市场。
德州电力市场建设遵循从易到难、从无到有的原则,目前辅助市场并没有跟实时市场进行很好的优化,现在仅仅是在日前市场进行出清,所以它不是最优的解决思路,所有资源配置进行综合考虑的时候才是最佳的方案。
根据ERCOT最新的评估,在今年发生的一次最高出清价格达到9000美金的事件中,如果在实时市场进行联合出清,在40分钟(5次出清)后整个系统可节省5850万美元,因此,只有不断进行市场的改革才能达到资源最佳的配置。当然,这种改进需要大量的人力物力财力的相应投资。
(橙色为联合出清价格,蓝色为现有出清价格)
辅助服务和能量市场是解决不同问题的两个市场,现阶段要通过市场力量来保证电力市场可靠运行、实时平衡,辅助市场反而更重要。
随着新能源占比越来越大,对辅助服务市场设计提出了更高的要求。在德州有三种辅助服务市场,二次调频、旋转备用和非旋转备用。由于大量新能源的接入,旋转惯量从富余变成稀缺资源。除此之外,对于一次调频和非旋转备用能力的需求有很大的提升。如果不改进,那么就只能造成两个后果,一种是辅助服务市场的价格会有很大的提高。第二,对新能源而言,不得不弃风弃光。
一些能够提供快速反应的技术,能够有效的提高系统可靠性,这种新技术主要由负荷反应和储能来提供。通过建立一个合适的价格机制,可以吸引新技术参与到辅助服务市场中来。
这些电力市场设计及改进,也对新能源的选址、运行和经营能力提高有一定的帮助,从而促进了德州新能源较快的发展。过去的几年中德州新能源渗透比不断创造记录,在2017年10月27日这天,新能源最高渗透比达到了54%,是第一次在有电力市场运行环境下规模比较大的电网达到这么高的可再生能源渗透率。德州新能源未来三年将继续稳健增长。目前德州光伏装机容量比较小,预测在2030年左右会超过现有风能的装机容量。目前ERCOT 也在建一条直流的线路,能够很大程度提高新能源输送的能力。
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