碳中和目标下的电力系统和电力市场转型

 

对于发电机组，灵活性的提升主要体现在：深度调峰（降低最小技术出力）、快速启停、增强爬坡能力（即提高加减负荷速度）。对于热电机组，热电解耦也是增强灵活性的方式。

 

在美国加州电力市场（CAISO）和中部大陆电力市场（MISO），建立了灵活爬坡产品（Flexible Ramping Product）交易，取得了良好的效果。如图所示，深蓝色曲线表示预测净负荷（FNL），即系统总负荷减去可再生能源发电出力。由于新能源功率预测的不确定性，取概率为95%的置信区间，最大预测净负荷可增加至（FNL+），其中包括了向上不确定性UU；而最小预测净负荷可减小至（FNL-），其中包括了向下不确定性DU。在第t时段采购灵活爬坡产品，要覆盖从t到t+1时段的净负荷增长/减少，则需采购的向上灵活爬坡产品为FRU(t)=FNL(t+1)+UU(t+1)-FNL(t)，需采购的向下灵活爬坡产品为FRD(t)=FNL(t+1)+DU(t+1)-FNL(t)。灵活爬坡产品与能量（现货）及备用联合出清，与实时备用类似，基于机会成本确定出清价。

 

我国在实践中总结出来的深度调峰定价方式值得肯定。该定价方式首先在东北电力辅助服务市场建立，并且在全国推广。作为国家电力体制改革专项试点，东北地区自2017年1月启动以来成效显著，深入挖掘了电网调峰潜力，促进了风电、核电等清洁能源消纳，显著提高了电网安全运行水平和供热可靠性。东北调峰服务市场体现公平、自愿的原则，并实现全电网调峰成本最低。根据火电机组调峰深度的不同，采用“阶梯式”补偿及分摊机制，按照非线性比例“多减多得、少减多罚”的原则加大奖罚力度，以激励

 

 

发电企业加大提供调峰服务的意愿。调峰服务分为基本（无偿）调峰服务及有偿调峰服务（针对灵活性供方）。基本调峰服务指机组调峰率小于等于48%（可根据实际情况，在征得监管机构同意后进行调整）时所提供的辅助服务；有偿调峰服务指机组调峰率大于48%或按调度要求进行启停调峰所提供的服务。发电企业须在日前提交有偿调峰服务报价，对报价设置区间限制，通过报价的高低来确定次日各电厂提供有偿调峰服务的先后顺序。由于火电机组参与深度调峰有必要进行稳燃技术改造，可能需要增加发电成本，这种降低发电功率反而增加成本的情况是无法通过现货价格来真实反映的。对于调峰服务费用分摊方式，东北调峰辅助服务市场首次引入“阶梯式”分摊机制。作为灵活性资源市场化交易的初步尝试，深度调峰服务市场算是成功的，但也存在一些缺陷，特别是人为指定的参数太多、补偿费用过高，需要在实践中进一步深入研究和改进。

 

在碳中和目标下，社会对电能的需求不断增长，电网容量不断扩大，用电结构亦发生变化，各大电网的峰谷差日趋增大，电网目前的调峰能力和调峰需求之间的矛盾愈发尖锐，低谷时缺乏调峰手段的问题将更为突出。随着电力市场化改革的深入以及波动性可再生能源的增多，将使煤电机组逐步由提供电力、电量的主体性电源，向提供可靠电力、调峰调频能力的基础性电源转变。结合电力系统调节能力提升工程，充分发挥火电灵活性改造在提高系统调峰能力和促进新能源消纳方面的重要作用，从而提升机组灵活性，及时响应电网调控，将有利于推进碳中和电力系统建设。此外，国内外现有辅助服务市场的交易品种不包括一次调频（一般作为强制提供的基本辅助服务）和惯性，美国德州、澳大利亚等电力市场在积极讨论将惯性纳入辅助服务品种的可能性。在碳中和目标下，有必要深入研究我国建立一次调频和惯性辅助服务市场机制的可行性，建立相应的市场机制并开展市场运营实践。 本+文`内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 t a np ai fan g.com