深度文章｜美国加州辅助服务市场发展解析及其对我国电力市场的启示

1）分阶段合理全面地考虑辅助服务产品类型。加州的实践表明辅助服务市场和实时市场可以独立于日前市场运营。我国各省市在建设电力市场的过程中,也可以考虑各地电网运行实际情况和市场成熟度、技术可行性等,按照实际需求分阶段建立合适的辅助服务市场规则。辅助服务与主能量交易可以先分离再耦合。目前国内现货市场中只考虑了调频辅助服务,随着市场的发展与成熟,还应丰富其它辅助服务品种。在现货市场发展的初级阶段,这些辅助服务可以先不在市场上购买,而是与提供这些服务的资源签订中长期合同得以保证。

2）高效经济地求解辅助服务出清优化问题。对比分析CAISO中辅助服务的两种出清方法：分离顺序法和协同优化法,基于合理性购买者算法的分离顺序法采用穷举搜索来进行求解,基于SCUC的协同优化法的属于MIP问题,求解起来更为复杂,计算时间比分离顺序法要长得多[19-20]。

从经济性的角度,CAISO中基于合理性购买者算法的分离顺序法与早期的分离顺序法相比,考虑了各种辅助服务之间的可替代性,当较高质量的辅助服务MCP更低时有利于节约总的购买成本。虽然现行的协同优化法与分离顺序法相比,能够求解出总的购买成本的最小值,并且能够解决计算节点电价时遇到的网络阻塞的问题,但是能够支持协同优化法的系统的开发和实施要付出昂贵的代价。

在辅助服务市场逐步稳妥发展后,可以从分离顺序法逐步发展成为协同优化法。我国存在较为明显的网络阻塞问题[21],可能导致节点电价的升高。因此最终选择协同优化法会有助于提高系统的经济效率。

3）辅助服务市场运行稳定性与总经济成本最优性。辅助服务的主要用于在保证主能量顺利传输与交易的同时保证系统的安全稳定。本文分析了辅助服务市场中参与投标的各种辅助服务产品之间的可替代性,通过放松需求约束来提高系统运行的稳定性,此外也提供了降低总经济成本的机会;辅助服务的提供方多可作为主能量市场中的竞争主体,将主能量市场与辅助服务市场耦合,所有能量产品协同出清能促进资源提供辅助服务的积极性。辅助服务市场运行稳定性和总经济成本的最优性是发展我国电力市场需要考虑的重点,也是影响其发展的重要因素。

4）针对可再生能源并网带来的新需求开发新产品。虽然美国在辅助服务产品的市场设计和改革不一定对中国都适用,但是可再生能源对电力系统的挑战在中国和美国乃至全球都是有相同之处的。加州在应对可再生能源并网带来的挑战方面对中国非常有借鉴价值。为解决可再生能源不可控和不确定性带来的对管理系统可靠性的挑战,需要重复考虑系统对辅助服务的需求,针对这种需求优化产品开发的品种和规格要求,如CASIO新开发的灵活性爬坡产品FRP就是针对新需求的积极探索。但是在CASIO在FRP实行过程中的失误也充分说明,在辅助服务市场设计中对产品类型的划分以及价格的定位一定要经过周密的考虑、细致的分析、充分的模拟来避免造成失误和社会资源的浪费。

6 结论

本文通过对美国加州辅助服务市场发展历程的解析,分析了各种辅助服务之间的可替代性与辅助服务出清方法：早期的分离顺序法、基于合理性购买者算法的分离顺序法与基于SCUC的协同优化法,并且总结了它们的优缺点,提出了CAISO经验对我国辅助服务市场的启示。我国仍处于电力市场的探索阶段,需要结合体制改革与市场化进程合理规划辅助服务市场,兼顾达到系统运行稳定性与市场竞争公平性。在现货市场发展的初级阶段,可以考虑除必须的调频辅助服务之外,其他辅助服务签订中长期合同;在市场经过一段培育时期,可以发展多种辅助服务产品,多类型辅助服务产品的出清可以参考加州电力市场早期的分离顺序法以及合理性购买者算法;在主能量市场以及辅助服务市场都发展到一定程度后,考虑协同优化法;针对可再生能源并网带来的新需求开发新产品。

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