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图1 PJM 风电、光伏装机情况(2009-2019)[16]
Fig.1 Wind and PV capacity of PJM (2009-2019)[16]
新能源占PJM的未来电源规划比例很大,图2表明无论从在建项目数量还是容量,新能源都占了非常大的比例。
图2 PJM在建和规划中的电源
Fig.2 Generation under construction and planning of PJM
1.2 PJM各州的新能源指标
美国各州都有新能源中远期规划,表1列出了PJM区域各州未来新能源装机容量占比的目标。受政治、地缘、经济等因素影响,各州目标差异比较大,但总体趋势也体现在每年新增和未来计划中。
1.3 电力市场与新能源
1.3.1 市场参与
在PJM市场,新能源机组基本与其他类型机组一样,公平、无歧视、无特殊待遇地参与市场,但受物理上不可控自然因素影响,某些参数有一定约束。
参与竞价的机组主要分为接受调度指令的报价机组和自计划机组,其中自计划机组分为完全自计划机组和部分接受调度的自计划机组,自计划机组的自计划容量或自计划时段以固定出力形式参与市场。如表2和表3所示,2019年日前市场风、光机组以报价报量参与市场的容量占比分别为10.9%和13.1%,自计划形式占比稍高,分别达19.2%和15.1%。日前报量是新能源主体对第二天出力的预测值或最大经济出力。这个上限可以在日前出清后到实时1h前根据更新预测调整。风、光报价曲线和其他类型机组基本一致,由于变动成本接近0,这些曲线都有极低的报价甚至可能为负。
表1 PJM各州的新能源发展目标[16]
Table 1 New energy goals of PJM states[16]%
表2 日前市场参与报价机组类型和报价分布[17]
Table 2 Units types and bidding distribution in day ahead market[17]%
表3 日前市场自计划机组和参与报价自计划机组类型及报价分布[17]
Table 3 Types and bidding distribution of self-scheduling units and self-scheduling units participating in quotation[17]%
目前,风、光发电基本不参与辅助服务,但近年来储能和风光发电控制技术的发展,为未来混合互补型的风、光电站参与辅助服务提供了技术条件。
1.3.2 市场出清
风、光发电的出清机制和其他机组一样,PJM对所有机组公平的开放市场意味着机组之间的竞争是全方位的,从燃料到运行成本,从效率到策略都要求市场主体有所准备。新能源的优缺点都非常明显,在市场环境下,很低的变动成本使其在报价竞争中占有很大优势,但由于出力的不确定性和不可控性,只能有限制条件地参与市场并承受预测偏差带来的损失。这些对新能源发电提出更高的预测精度和控制性能要求,同时也给市场演变提供了机会。
表4和表5分别列出PJM实时和日前市场中不同类型边际机组的占比,风机在实时市场作为边际机组的机会达到3.8%,基本上都是在负荷水平很低的凌晨。
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