深度文章 | 考虑可再生能源保障性消纳的电力市场出清机制-第2页-北极星售电网

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1 市场机制设计的原则与流程

1.1 机制设计的原则

结合机制设计理论［16-17］与中国可再生能源保障性消纳的强制要求，本文所提出的保障可再生能源消纳的市场机制设计，应满足以下基本原则。

1）个体理性。与不参与市场相比，市场成员参与市场可获得净收益，以保障市场主体的参与意愿。

2）市场竞争。在未触发保障性消纳时，市场正常运行，应赋予可再生能源报价选择权与市场定价权，通过市场机制发现反映实时供需水平的真实价格信号；触发保障性消纳时，应按照原始的报价序列，优先安排低报价弃能机组消纳，获得强制消纳的弃能机组应作为价格接受者丧失定价权，以尽量避免价格扭曲与干扰。

3）激励相容。触发保障性消纳时，可再生能源应以高于变动成本、低于正常出清水平的较低价格结算消纳弃能；有调节能力的常规电源在2次出清时为可再生能源让出了消纳空间，应得到合理补偿。

4）收益中性。市场运营机构作为中立的非盈利方，应保障其收支平衡。

5）政策约束。在满足系统运行条件的基础上，保障可再生能源优先消纳。

1.2 市场机制的流程

以日前市场为例描述现货市场的组织流程，该流程可同理应用于日内或实时的市场组织，不再赘述。常规电源和可再生能源均申报多段量价曲线参与交易，市场运营机构在收集市场成员投标信息之后，基于电网运行模型与市场边界条件，通过运行安全约束机组组合（SCUC）程序得到日前市场出清结果，包括机组的开停机安排与发电曲线，并计算节点边际电价。

当市场出现可再生能源弃能时，触发保障性消纳出清机制，主要包括3个流程。

1）价格修正

修正弃能机组的投标价格。在保持机组原报价序列的前提下，引入一个较低的修正系数，将有弃能的可再生能源机组报价等比例调减至较低水平。一般来说，该修正系数应保证修正后的报价水平高于可再生能源机组的变动成本，考虑到风、光、水的运行特性，该比例系数可取一个较大值（如90%），具体数值由政府部门或市场管理委员会制定，从而生成了调整后的“弃能消纳报价”投标。

修正后的弃能消纳报价极低，因此在后续2次出清环节中，弃能电量得以优先出清，实现了可再生能源保障性消纳。除此之外，由于采用了报价区间缩放，维持弃能机组的报价排序不变，如图1所示。图中，P0和Q0分别为第1次市场出清中标价格和电量；P1和Q1分别为触发保障性消纳机制后市场出清中标价格和电量。

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因此，当系统所有调节资源用尽仍有弃能时，原始报价低的弃能机组将被优先安排消纳。需要说明的是，与所有可再生能源机组按零价参与出清的情况相比，保持弃能机组的经济序列尽管可能最终消纳量略低于理论最大值，但却充分体现了价格选择的市场属性，有助于维护市场公平，促使可再生能源理性报价。

考虑到市场建设初期，部分现货试点省份设有市场最低限价，因此修正后的弃能消纳报价应大于零且小于市场最低限价（或该省火电最低燃料成本），以最大程度调动火电的调节能力，达到较好的实施效果。

2）2次出清

维持其他机组原有报价，有弃能的机组按修正后的弃能消纳报价参与市场2次出清；若2次出清过程中出现在第1次出清中已经消纳的可再生能源机组产生新的弃能，则这些机组的原始报价也将被修正缩放，得到更优先的消纳；通过以上的迭代修正计算，在实现可再生能源保障性消纳的前提下，也确保了原始报价序列确定的消纳顺序。2次出清的最终结果将作为运行日的实际调度计划下发执行。

3）结算补偿

第1次出清的价格由市场成员的原始申报信息确定，没有受到保障性消纳政策的影响，体现了市场供需决定价格的功能。因此，所形成的电价与电量将作为全体用户以及未在2次出清中受到影响的机组的结算依据。

由于第2次出清考虑了保障性消纳政策，部分弃能机组将获得额外的发电量，而有一些常规机组则将出让部分发电量，本质上等同于产生了弃能机组与常规机组之间的发电权转让。由于第2次出清缩放了弃能机组原始的高报价信息，市场出清价格将出现一定程度的下降。对于弃能机组产生的增量消纳电量，按2次出清的节点电价结算；对于常规机组出让的发电量，则按2次出清的节点电价差获得补偿。此结算方法符合激励相容原理，首先，对于弃能机组的增发电量，其结算价格通常低于1次出清产生的价格，可有效抑制其博弈高价的冲动；其次，常规机组出让的发电量则可获得一定的价差补偿，以激励其出让发电空间，保障性消纳对1次出清的影响越大，价格的变化也越大，机组可获得的补偿也越多；反之亦然，如图1所示。

上述结算方法同时实现了收益中性，等效于在弃能机组与常规机组之间进行了收益转移结算，市场运营机构不会由于保障性消纳带来新的不平衡资金，可执行性强。

2 保障性消纳的现货市场出清模型

本章将对考虑可再生能源参与竞价的现货市场出清模型进行数学建模。考虑到水电较之风光电源具有更特殊复杂的运行约束，因此将重点对梯级水电的运行特性进行考虑，并结合可再生能源保障性消纳机制，对现货市场的出清模型进行修正重构。

2.1 考虑梯级水电竞价的现货市场出清模型

1）目标函数

此环节为一般性出清，不考虑可再生能源的弃能因素，出清模型目标函数为：

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该模型将流域梯级上下游水电站的水位、流量、出力等非线性耦合关系置于出清模型之外予以考虑，并将优化结果通过线性化水位控制约束条件的方式嵌入现货市场出清模型之中，从而保证求解精度和求解效率。在出清结果中，如果水电站在时段内没有到达水位限制，则水电站拥有定价权，报价参与节点价格计算；若水电站在某时段内水位到达水位限制，其情况类似于火电达到最小技术出力，报价不参与节点电价计算，成为价格接受者。

2.2 可再生能源保障性消纳出清修正模型

当上述一般性出清模型的出清结果存在可再生能源弃能电量时，触发可再生能源保障性机制，其出清模型将进行如下修正。

1）目标函数修正

考虑可再生能源保障性消纳的电力市场出清修正模型目标函数为：

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原标题：深度文章 | 考虑可再生能源保障性消纳的电力市场出清机制

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