深度文章｜甘肃电力现货市场双边交易机制设计

假设电力用户不参与现货市场时，用电量全部执行电网销售的目录电价，以甘肃省110 kV的大工业用户的平段电网销售电价为例，取目录电价为443.2元/MWh。考虑到开展双边现货市场前，电力用户对于现货价格的预测依据主要来源单边现货市场的出清信息，参与现货市场后电力用户的用电价格等于节点电价和输配电价之和，本文取甘肃电网110 kV大工业用电的输配电价128.7元/MWh。进而结合单边现货市场的系统边际出清价格、输配电价、目录电价以及上述各时段的需求价格弹性系数，同时考虑电力用户调整后的负荷需求，最大值和最小值不超过原用电负荷的最大值和最小值，得到在双边现货市场中，本系统的用电负荷曲线如图6所示。

用户侧调整用电曲线参与现货市场后，新能源在现货市场的中标出力曲线如图7所示，系统边际出清电价如图8所示。

4.4 结果分析

从电网系统负荷的峰谷特性来看，根据甘肃电网的高峰、平段、低谷3个时段的划分，高峰时段为每天8:00-11:30、15:00-16:00、18:30-22:00，低谷时段为23:00-次日7:00，其余时间为平段，则单边现货市场和双边现货市场下，系统市场用户在不同时段的用电情况如表4所示。

由上表可知，开展双边现货市场后，系统中的市场用户在低谷时段的用电量明显提升，有利于消纳夜间大发的风电资源；在高峰时段，系统用电负荷主要在日间光伏发电的时段有所提升，有利于促进光伏电量的大量消纳；由于平段主要处于日间，因此系统用电负荷的提升也可促进光伏发电的消纳。

从新能源实际消纳情况来看，单边现货市场和双边现货市场中，弃风弃光情况如表5所示。可见，系统用户根据现货价格信号调整用电需求后，可减少弃风电量3 585.86 MWh、弃光电量1 561.05 MWh。

从节点电价来看，用户侧参与现货市场后，以所在节点的节点电价作为结算价格，该运行日内，系统中各电力用户所在节点的平均价格如表6所示。可见，在电源相对集中的节点附近，特别是新能源场站附近，用户所在节点的节点电价更低。

从用电成本方面来看，假设在单边现货市场中，系统用户按目录电价与电网公司结算用电量，则系统用户单位电量的购电成本为443.2元/MWh；电力用户作为价格接受者参与现货市场后，实际用电量均按照现货价格加输配电价结算，则系统用户平均购电成本为339.76元/MWh。

综上所述，在高比例风光新能源地区，新能源出力和市场出清电价之间具有较强的负相关性，若允许用户侧参与现货交易，则能够形成与新能源的出力曲线更加匹配的系统负荷曲线，增加新能源消纳空间。通过对电力用户执行节点电价，不仅能够降低用户侧的用电成本，同时能够引导在不同空间节点的用户合理用电，促进新能源就近消纳、缓解电网阻塞。

5 结论及建议

本文以甘肃省为例，基于高比例新能源地区特性和电力市场现状，分析了新能源市场化消纳现状以及现货市场机制的改进方向，针对大规模新能源消纳的需求，提出以发用电双边参与的现货市场机制，包含组织方式、中长期合约分解、出清模型、价格和结算机制。采用IEEE-39节点的系统模型，模拟单边现货市场和双边现货市场机制下高比例风光新能源电力系统的现货市场的出清。算例分析表明，双边现货市场机制可节约电力用户的用电成本，激励用户形成对新能源发电友好的用电曲线，有效促进高比例风光新能源电力的消纳，通过节点电价反映电能的空间价值、促进新能源就近消纳。

未来，随着电力市场的成熟运行和交易范围的扩大，将进一步完善高比例风光新能源现货市场机制。

1）加快构建发电侧市场力监管体系，防止发电侧联盟导致现货价格大幅上涨，导致用电企业成本负担增加，降低市场运行效率和资源配置效率。通过科学全面的市场力监管，形成能真实反映市场供需的电力价格，使电力用户更合理地使用、消费电能。

2）加大用户侧参与现货市场的深度，逐步过渡到用户侧以“报量报价”方式参与现货市场，促进电力用户与新能源高效互动，使生产成本低的电力用户多消纳新能源，以尽可能小的社会成本消纳更多的新能源电力。

3）建立调频、备用等辅助服务与电能量在现货市场中的一体化出清机制，实现现货与辅助服务的联合出清，扩大新能源在更短周期内的消纳途径。

参考文献

[1]国家统计局.中华人民共和国2019年国民经济和社会发展统计公报—2020年2月28日[N].中国信息报，2020-03-02(2).

[2]王彩霞，雷雪姣，刘力华，等.市场过渡期促进中国新能源消纳的短期交易机制设计[J].全球能源互联网，2018，1(5)：565-573.WANG Caixia,LEI Xuejiao,LIU Lihua,et al.Design of shortterm renewable energy integration mechanism in the electricity market transition period[J].Journal of Global Energy Interconnection,2018,1(5):565-573(in Chinese).

[3]王春玮.甘肃省新能源现货市场应对策略研究[J].节能与环保，2019(4)：84-85.WANG Chunwei.Research on coping strategies of Gansu new energy spot market[J].Energy Conservation &Environmental Protection,2019(4):84-85(in Chinese).

[4]王小海，齐军，姜希伟，等.电力市场中灵活性产品的设计及交易机制研究[J].中国市场，2020(5)：65-68.

[5]王珂，姚建国，姚良忠，等.电力柔性负荷调度研究综述[J].电力系统自动化，2014，38(20)：127-135.WANG Ke,YAO Jianguo,YAO Liangzhong,et al.Survey of research on flexible loads scheduling technologies[J].Automation of Electric Power Systems,2014,38(20):127-135(in Chinese).

[6]何桂雄，曹年林，蒋利民，等.风电富裕区域高载能负荷参与电网调峰研究[J].可再生能源，2015，33(4)：491-496.HE Guixiong,CAO Nianlin,JIANG Limin,et al.Research on peak-load regulating with participation of high-use industrial consumers in wind power rich area[J].Renewable Energy Resources,2015,33(4):491-496(in Chinese).

[7]白学祥.需求响应资源在智能电力系统中的应用及其效益评估研究[D].北京：华北电力大学（北京），2017.

[8]姚春晓.广域可调节负荷的辨识方法研究[D].北京：华北电力大学（北京），2019.

[9]邹鹏，陈启鑫，夏清,等.国外电力现货市场建设的逻辑分析及对中国的启示与建议[J].电力系统自动化，2014，38(13)：18-27.ZOU Peng,CHEN Qixin,XIA Qing,et al.Logical analysis of electricity spot market design in foreign ries and enlightenment and policy suggestions for China[J].Automation of Electric Power Systems,2014,38(13):18-27(in Chinese).

[10]薛晓岑，吴巧玲，张继广.国外电力现货市场模式与我国现货市场建设探讨[C]//中国电机工程学会电力市场专业委员会2018年学术年会暨全国电力交易机构联盟论坛论文集.上海，2018：62-67.

[11]马辉，陈雨果，陈晔，等.南方(以广东起步)电力现货市场机制设计[J].南方电网技术，2018，12(12)：42-48.MA Hui,CHEN Yuguo,CHEN Ye,et al.Mechanism design of Southern China(starting from Guangdong Province)electric spot market[J].Southern Power System Technology,2018,12(12):42-48(in Chinese).

[12]梁志飞，陈玮，张志翔，等.南方区域电力现货市场建设模式及路径探讨[J].电力系统自动化，2017，41(24)：16-21.LIANG Zhifei,CHEN Wei,ZHANG Zhixiang,et al.Discussion on pattern and path of electricity spot market design in southern region of China[J].Automation of Electric Power Systems,2017,41(24):16-21(in Chinese).

[13]徐唐海，鲁宗相，乔颖，等.源荷储多类型灵活性资源协调的高比例可再生能源电源规划[J].全球能源互联网，2019，2(1)：27-34.XU Tanghai,LU Zongxiang,QIAO Ying,et al.High penetration of renewable energy power planning considering coordination of source-load-storage multi-type flexible resources[J].Journal of Global Energy Interconnection,2019,2(1):27-34(in Chinese).

[14]白帆，陈红坤，陈磊，等.基于确定型评价指标的电力系统调度灵活性研究[J].电力系统保护与控制，2020，48(10)：52-60.BAI Fan,CHEN Hongkun,CHEN Lei,et al.Research on dispatching flexibility of power system based on deterministic evaluation index[J].Power System Protection and Control,2020,48(10):52-60 (in Chinese).

[15]赵勇强，Ella Chou，刘坚.促进系统灵活性和可再生能源消纳的电力市场体系[J].中国能源，2019，41(1)：19-24.ZHAO Yongqiang,CHOU E,LIU Jian.Electric power market design to promote flexibility and renewable energy integration[J].Energy of China,2019,41(1):19-24(in Chinese).

[16]王晶.甘肃新能源消纳现状及分析[J].电力需求侧管理，2016，18(6)：49-51.WANG Jing.Analysis of Gansu new energy accommodation [J].Power Demand Side Management,2016,18(6):49-51(in Chinese).

[17]张翔，陈政，马子明，等.适应可再生能源配额制的电力市场交易体系研究[J].电网技术，2019，43(8)：2682-2690.ZHANG Xiang,CHEN Zheng,MA Ziming,et al.Study on electricity market trading system adapting to renewable portfolio standard[J].Power System Technology,2019,43(8):2682-2690(in Chinese).

[18]马子明，钟海旺，谭振飞，等.以配额制激励可再生能源的需求与供给国家可再生能源市场机制设计[J].电力系统自动化，2017，41(24)：90-96.MA Ziming,ZHONG Haiwang,TAN Zhenfei,et al.Incenting demand and supply of renewable energy with renewable portfolio standard:mechanism design of national renewable energy market[J].Automation of Electric Power Systems,2017,41(24):90-96(in Chinese).

[19]张馨瑜，陈启鑫，葛睿，等.考虑灵活块交易的电力现货市场出清模型[J].电力系统自动化，2017，41(24)：35-41.ZHANG Xinyu,CHEN Qixin,GE Rui,et al.Clearing model of electricity spot market considering flexible block orders[J].Automation of Electric Power Systems,2017,41(24):35-41(in Chinese).

[20]沈同，夏清.实现资源时空优化配置的现货市场及其应用研究[J].智慧电力，2018，46(1)：1-6.SHEN Tong,XIA Qing.Spot market with temporal and spatial distribution optimization of resource and its application in China[J].Smart Power,2018,46(1):1-6(in Chinese).

[21]郭鸿业，陈启鑫，钟海旺，等.基于标准化金融交割曲线的现货市场建设路径设计[J].电力系统自动化，2017，41(17):1-8.GUO Hongye,CHEN Qixin,ZHONG Haiwang,et al.Spot market mechanism design and path planning based on standard curve for financial delivery[J].Automation of Electric Power Systems,2017,41(17):1-8(in Chinese).

[22]骆子雅，季天瑶，荆朝霞，等.电力差价合约机制设计与应用[J].电网技术，2019，43(8)：2743-2751.LUO Ziya,JI Tianyao,JING Zhaoxia,et al.Design and application of contract for difference in electricity market[J].Power System Technology,2019,43(8):2743-2751(in Chinese).

[23]艾欣，周树鹏，赵阅群.考虑风电不确定性的用户侧分时电价研究[J].电网技术，2016，40(5)：1529-1535.AI Xin,ZHOU Shupeng,ZHAO Yuequn.Study on time of use pricing of user side considering wind power uncertainty[J].Power System Technology,2016,40(5):1529-1535(in Chinese).