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-北极星售电网

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摘要

以风电、光伏、水电为主的可再生能源已成为中国重要的能源供应形式，也广泛参与到电力市场交易之中。通过市场化机制保障并促进可再生能源消纳，已成为中国电力市场建设，尤其是现货市场建设的一项关键任务。文中将可再生能源的保障性消纳纳入电力市场的机制设计之中，提出了现货市场在发生弃能时触发的出清机制。在现货市场一般性出清计算的基础上，发生弃能时，首先修正弃能机组的投标价格，在保持机组报价序列的前提下进行价区缩放，调整为优先出清的价格接受者；其次，基于修正后的投标信息进行第2次出清，以实现可再生能源的保障性消纳；基于2次出清的结果，提出激励相容的结算补偿机制。为了充分考虑可再生能源的运行特性，文中还在出清模型中特别引入了梯级水电站的水位控制、水量平衡与梯级耦合等复杂约束。最后，基于改进的IEEE 30节点系统对文中所提出的市场机制进行了验证。

（来源：电力系统自动化作者：陈启鑫刘学房曦晨郭鸿业林庆标）

0 引言

随着全球气候变化与环境问题的日益凸显，以风电、光伏、水电为主的可再生能源在世界范围内受到广泛关注并迅速发展。截至2019年底，风电、光伏发电装机合计414 GW，占全国发电总装机的20.6%，中国水电装机容量356 GW，占比17.7%，均稳居世界第一位。未来可再生能源的消费比重还将持续高速增长，逐渐成为主要的能源供给形式。

当前，中国新一轮电力体制改革进展迅速，并以南方（以广东起步）等8个地区作为第一批试点，相继组织推动电力现货市场建设工作。电力现货市场是以变动成本为竞争基础的市场，天然有利于变动成本极低的可再生能源参与竞争，有利于促进可再生能源消纳。然而，由于市场报价行为具有随机性和非理性，可能出现可再生能源提交高于其发电成本的博弈性报价，导致无法中标而弃能的现象。这种情况在国外现货市场运行中较为普遍，但国外电力市场大多未应用可再生能源保障性消纳的强制要求，没有出台特殊的处理办法。文献总结了北美各电力市场可再生能源参与日前市场、实时市场、提供辅助服务、不平衡电量结算、预测成本分摊等问题。北欧电力市场建立了逐小时的日内市场，可再生能源发电商可根据最新预测结果更新报价，不平衡电量采用双价格系统结算。

中国目前对可再生能源实行保障性收购，这就为国内电力市场运行提出了一个强制性的边界条件。传统的电力市场机制显然无法同时实现市场化定价与保障性消纳的功能。一方面，若在保障消纳的前提下予以可再生能源充分的报价权，无疑等同于鼓励其“有恃无恐”抬价，从而利用政策“关照”高价中标。另一方面，若取消可再生能源的报价权，将其作为完全的价格接受者参与现货市场，则又违背了市场主体公平竞价的原则，且将导致高比例可再生能源省区出现“价格信号消失”的情况，即在低谷时出清价格极低甚至为零，从而导致大面积发电侧亏损，影响市场的平稳运行。因此，如何通过科学的电力现货市场机制设计，在保持市场定价与资源优化配置功能的前提下实现可再生能源的保障性消纳，将是中国电力市场机制建设中面临的新挑战。

基于上述分析，本文将可再生能源的保障性消纳纳入电力市场的机制设计之中，提出了现货市场在发生弃能时触发的保障性消纳出清机制。具体而言，在现货市场一般性出清计算的基础上，发生弃能时，首先对弃能机组的报价进行修正，在保持报价序列的前提下进行价区缩放，调整为优先出清的价格接受者；其次，基于修正后的投标信息进行第2次出清计算，以实现可再生能源的保障性消纳；最后，基于2次出清的结果，提出了激励相容的结算补偿机制，在保障弃能机组获得适度收益的基础上，对出让发电空间的常规机组给予合理的补偿。为验证所提市场机制的有效性，本文构建了含高比例可再生能源的现货市场出清模型，考虑到梯级水电复杂的运行特性，以其为代表进行融合建模，可对中国华南、西南、华中等地区含高比例水电现货市场的运行情况进行模拟分析。

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

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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