深度文章 | 促进新能源消纳的省间、省内两级电力现货市场运行机制-第4页-北极星售电网

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4 算例分析

本文以陕西省2020年6月夏季典型日的电网运行数据为研究对象，基于本文建立的两级电力市场机制，分析省间与省内市场、电能与调峰辅助服务市场如何相互协调配合实现新能源最大化消纳。

省级现货市场参与的火电机组容量为18 000 MW，风电机组最大出力为1 500 MW，光伏电站最大出力为3 000 MW。系统96点负荷曲线如图4所示。省内火电机组可提供的深度调峰容量为650 MW。由于日前市场与日内市场运行流程相似，本算例以日内市场为例进行仿真计算验证。

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1）模式1：两级市场协调配合

根据市场运行流程，首先在Tr-120时刻进行系统电力平衡计算，由平衡结果可得到系统Tr时刻无法消纳的新能源富余电力（对24 h市场运行结果进行分析），如图5所示。

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由图5可见，凌晨02：15—05：30、中午11：00—16：00系统下备用不足，存在无法消纳的富余新能源。按照市场交易流程，针对上述时段申请省间电能现货交易。交易结果如表1所示。

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开展省间电能现货交易之后，省内仍有部分时段的新能源无法消纳，按照市场交易流程应当随后开展省间调峰辅助。申请调峰需求前，应当根据省间电能市场交易结果以及省内机组深度调峰能力核算调峰容量缺额，据此在Tr-90时刻前申请省间调峰辅助服务。其中省内机组最大调峰容量为650 MW。根据核算，在03：30—4：30、12：15—14：00等新能源大发时段，系统仍存在省间调峰需求。根据两级市场交易流程，申请跨省调峰支援。通过省间调峰辅助服务市场交易，邻省可提供的调峰容量最大为290 MW，省内剩余的富余新能源得到有效消纳。同时，对于除03：30—04：30、12：15—14：00之外的其他时段，省内调峰容量在满足本省需求外仍存在调峰空间，有调峰裕度的深度调峰机组可以参与省间调峰辅助服务市场，为邻省新能源消纳提供支撑。

省间调峰辅助服务市场出清后，分中心下发省际联络线，作为省内电能市场出清的边界条件。随后，在Tr-60时刻省内电能市场出清，确定机组出力。由省内电能市场计算的电力平衡结果可以确定无法消纳的富余新能源电量，根据这一结果在Tr-30时刻启动省内调峰辅助服务市场，进行深度调峰，市场出清结果见附录A图A1。

经过上述两级市场各项交易流程，省内全部富余新能源在日内市场环节成功被消纳，具体消纳结果见附录A图A2。可见根据本文构建的省间、省内两级市场相互协调配合，通过多个市场在时序上的有效衔接，逐步实现了新能源的最大化消纳。

日内市场结束后，Tr-15时刻再次更新新能源超短期预测出力，根据各市场出清结果再次校核系统电力平衡，如果新能源超短期预测出力较之前预测结果发生调整，偏差量将影响系统平衡和新能源消纳。如果新能源出力较前期预测增加，将开启应急交易促进新能源消纳。新能源超短期预测出力偏差及应急交易结果见附录A图A3。从图中可以看出，03：45—04：30及13：00—14：15这2个时段因为系统调峰手段用尽，已无法进一步消纳新能源，将产生弃电。

2）模式2：两级市场时序错配

考虑两级市场间按照非最优的方式进行衔接的情况，第1步开展省内调峰辅助服务交易，第2步开展省内电能现货交易，第3步开展省间调峰辅助服务交易，第4步开展省间电能现货交易。

首先，进行省内调峰辅助服务交易，交易结果见附录A图A4。与模式1中省内调峰辅助服务市场交易结果（附录A图A1）对比可见，市场出清电量在部分时段有所增加，因为在该场景中省内调峰辅助服务为最先采用的手段。

下一步进行省内电能现货交易市场出清，确定各机组出力。随后开展省间调峰辅助服务交易，出清结果见附录A图A5，与模式1的省间调峰辅助服务市场交易结果基本相同。此时，通过省内调峰辅助服务市场与省间调峰辅助服务市场交易已完成全部富余新能源的消纳，无需开展省间电能现货交易。

经过两级多市场的递次交易，富余新能源的消纳结果见附录A图A6。从图中可见，由于首先开展省内调峰辅助服务市场交易，当富余新能源小于省内最大调峰容量（650 MW）时，可通过省内机组调峰完成富余新能源的消纳。其余时段无法消纳的部分再进一步通过省间调峰辅助服务市场和省间电能现货交易市场予以解决。对比2种不同市场运行模式下的消纳结果，可见模式2将模式1中的省间电能现货交易量通过省内调峰辅助服务予以消纳。但深度调峰会提高火电机组运行费用，使得市场总体成本增加，社会福利减少，产生了能源资源的浪费。此外，模式2中首先进行省内交易再进行省间交易，省间交易完成后只是对省际联络线进行了修改，并未直接对应到各机组出力，需要重新迭代省内电能市场，增加市场衔接流程。

通过上述对不同两级多市场不同时序方式下市场运行结果的模拟对比分析可见，不同的市场安排方式对电网运行会产生很大影响。本文建立的省间、省内两级电力市场协调运行机制可以实现各市场间的时序优化衔接以及调峰资源的有效利用，实现新能源的最大化消纳。

5 结语

本文基于中国新能源消纳任务艰巨的发展趋势，在分析西北区域现行两级调峰辅助服务市场运行机制存在问题的基础上，提出了未来区域电网省间、省内两级电力市场协调运行中的关键问题及解决措施，建立了以最大化消纳新能源为目标的市场间优化协调机制。通过某省级电力市场实际运行数据，对本文提出的两级市场协调机制进行了模拟计算和对比分析，验证了设计机制的有效性。对中国以新能源最大化消纳为目标的电力现货市场机制设计有参考和指导意义。

本文结合中国当前电力市场发展情况，对电能市场与辅助服务市场按照解耦出清考虑。在此基础上，两市场耦合出清并且引入用户侧参与市场是进一步的研究方向。

附录

附录A

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