中國儲能網(wǎng)訊：梁彥杰 陳婉 中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心
黨的二十大報告提出，構(gòu)建全國統(tǒng)一大市場，深化要素市場化改革，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)市場體系。我國電力市場改革方向是一以貫之的。在2022年1月18日，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布了《關(guān)于加快建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場體系的指導(dǎo)意見》（發(fā)改體改〔2022〕118號，以下簡稱“118號文”），提出了形成統(tǒng)一開放、競爭有序、安全高效、治理完善的電力市場體系。
01
實現(xiàn)更大范圍資源配置
對以實物交割為目的的市場而言，商品的物理流動性決定了市場的范圍。市場自由流通的范圍越大，市場的效益就越大，市場主體可以在更大的范圍內(nèi)做出選擇，市場主體之間的競爭更加充分。建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場既需要促進(jìn)電能在全國范圍內(nèi)自由流動，也要考慮到當(dāng)前我國電力系統(tǒng)的客觀條件，循序漸進(jìn)。因此118號文提出的建設(shè)“全國統(tǒng)一電力市場體系”，既包括頂層的國家市場，也包括省級電力市場和基于“國家區(qū)域重大戰(zhàn)略”的區(qū)域市場。
在“全國統(tǒng)一電力市場體系”中，南方區(qū)域電力市場是首個開展探索的區(qū)域市場，涵蓋了廣東、廣西、云南、貴州、海南五?。▍^(qū)）。與單一的省級市場相比，南方區(qū)域電力市場在更大范圍的電力資源配置和充足的電能流動性之間取得了較好的平衡。南方五省（區(qū)）之間有著四通八達(dá)的電能聯(lián)絡(luò)通道，也是國家西電東送戰(zhàn)略的重要起點與落點，西電東送通道輸電能力最大超過5000萬千瓦。
02
電力市場配置資源的魔力
南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場自2018年8月在全國率先啟動試運行，2021年11月進(jìn)入連續(xù)試運行階段，目前已運行滿1年。這一年中，既有電力供應(yīng)短時緊張的情況，又有春節(jié)、“十一”等假期的調(diào)峰壓力，同時還有臺風(fēng)等極端天氣的挑戰(zhàn)。市場機(jī)制在化解這些矛盾和問題中扮演了重要的角色。
春節(jié)期間的調(diào)峰是電力系統(tǒng)運行面臨的傳統(tǒng)難題，廣東經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、外來務(wù)工人員多，春節(jié)負(fù)荷僅是平日的三分之一，以往為了適應(yīng)如此低的負(fù)荷，需要安排機(jī)組深度調(diào)峰至30%甚至更低。預(yù)計到春節(jié)負(fù)荷低，電價很可能下降，綜合考慮了成本與收益，2022年春節(jié)前一些電廠提前做好了春節(jié)生產(chǎn)安排，主動停機(jī)放假，春節(jié)期間調(diào)峰順暢。
廣東經(jīng)驗證明了電力市場是保障電力供應(yīng)、化解調(diào)峰矛盾、實現(xiàn)能源價格傳導(dǎo)的有效手段，為南方區(qū)域電力市場的建設(shè)提供了極為有益的經(jīng)驗。
南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場的建設(shè)成果讓我們看到了電力市場配置資源的魔力，占廣東電力供應(yīng)三分之一的西電開啟市場化進(jìn)程成為了繼續(xù)深化改革的新目標(biāo)。建設(shè)南方區(qū)域電力市場正是落實這一改革目標(biāo)的重要抓手。
03
南方區(qū)域電力市場建設(shè)的挑戰(zhàn)和應(yīng)對
南方區(qū)域電力市場的交易，按地域范圍看，可分為跨省與省內(nèi)；按電量成分看，可分為優(yōu)先計劃、中長期、現(xiàn)貨和輔助服務(wù)。相比南方（以廣東起步）電力市場，區(qū)域電力市場面臨很多全新的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)在世界范圍內(nèi)也少有成熟的經(jīng)驗可以借鑒。
市場建設(shè)面臨的首要問題是市場建設(shè)的協(xié)商決策機(jī)制。省級市場建設(shè)中有對應(yīng)的一級政府作為市場建設(shè)的第一責(zé)任單位，牽頭組織各方及市場管理委員會進(jìn)行決策。區(qū)域電力市場條件下，需要建立一種機(jī)制，在國家發(fā)展改革委、國家能源局的指導(dǎo)下，協(xié)調(diào)推進(jìn)市場建設(shè)，落實南方區(qū)域電力市場建設(shè)主體責(zé)任，審議市場建設(shè)相關(guān)的規(guī)范性文件，研究解決市場建設(shè)過程中的重要問題。在對比研究多種協(xié)商機(jī)制后，結(jié)合各機(jī)制實際運轉(zhuǎn)情況，包含政府主管部門、電網(wǎng)企業(yè)和發(fā)電集團(tuán)代表的聯(lián)席會議機(jī)制成為最佳選擇。
跨省輸電價在現(xiàn)貨市場出清中的設(shè)計是擺在區(qū)域市場設(shè)計的第一個技術(shù)難題。世界范圍內(nèi)集中式電力現(xiàn)貨市場的模型都沒有包含輸配電價。其主要的理論依據(jù)為：當(dāng)輸配電價與用電路徑無關(guān)時，在滿足電力平衡的條件下，目標(biāo)函數(shù)中的輸配電價對優(yōu)化結(jié)果和優(yōu)化價格均不產(chǎn)生影響。在統(tǒng)一輸配電價價區(qū)內(nèi)，滿足電力平衡的輸配電費總額是固定的，因此在現(xiàn)貨市場出清模型中可不考慮輸配電價，以改善模型的復(fù)雜度。
但是跨省輸電價與省內(nèi)輸配電價有著不同的機(jī)制。省內(nèi)市場的輸配電價一般全省都在同一價區(qū)，因此市場模型無需考慮輸配電價的影響?？缡≥旊妰r則與跨省輸電的路徑和傳輸功率有關(guān)，當(dāng)電能從廣東省內(nèi)發(fā)電主體向用戶供電時，無需收取跨省輸電價，而當(dāng)電能是由省外發(fā)電主體向用戶供電時，需要額外收取跨省輸電價。
雖然電力系統(tǒng)無法知曉電能的流向，但是根據(jù)電力平衡的關(guān)系，只要存在跨省交易，就會產(chǎn)生跨省輸電電量。南方區(qū)域電力現(xiàn)貨市場創(chuàng)造性地應(yīng)用了跨省輸電電量作為跨省輸電費的電量基礎(chǔ)，實現(xiàn)了跨省輸電價體系融入現(xiàn)貨市場出清設(shè)計中。省外電源加上跨省輸電價后即可與省內(nèi)電源同臺競爭，不同省的電源加上其對應(yīng)的跨省輸電價，亦可與其他省電源同臺競爭，保障了電源側(cè)競爭的公平性，也保障了用戶的利益。
西電東送框架協(xié)議及國家指令性計劃（統(tǒng)稱跨省優(yōu)先計劃）與市場化交易的銜接是南方區(qū)域電力市場面臨的主要政策銜接問題。在電力計劃時期，優(yōu)先計劃按照總量執(zhí)行原則，根據(jù)執(zhí)行情況事后分解結(jié)算計劃電量。在市場機(jī)制形成后，不同時段價格不同，事后分解對市場主體的預(yù)期和決策均有不確定性。
南方區(qū)域電力市場創(chuàng)造性地提出跨省輸電優(yōu)先計劃保障執(zhí)行、優(yōu)先計劃合約分解到廠、偏差電量現(xiàn)貨結(jié)算的銜接機(jī)制?？缡≥旊妰?yōu)先計劃保障執(zhí)行承接了國家西電東送戰(zhàn)略，平衡核算作為受端省的電力基礎(chǔ)，消除了受端對于電力供應(yīng)的擔(dān)憂。優(yōu)先計劃合約分解到廠落實了優(yōu)先計劃保障責(zé)任，合同照付不議，保障了西電東送電源的利益。運行的偏差電量則通過現(xiàn)貨價格結(jié)算，使得優(yōu)先計劃在調(diào)度運行和經(jīng)濟(jì)效益上獲得了充分的靈活性，既保障了主體利益，又保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
水庫運用和梯級流域關(guān)系也是市場設(shè)計需要考慮的一個重要問題。南方區(qū)域范圍內(nèi)水電裝機(jī)占比約為三分之一，是南方區(qū)域重要的一次能源。水電雖然機(jī)組調(diào)節(jié)速率快、開機(jī)時間短、運行靈活，但是仍然受到水庫運行的約束。水庫調(diào)度運行含有非線性約束，無法直接與現(xiàn)貨市場出清模型相銜接。若完全不考慮水庫運行的控制要求，將可能難以匹配市場運行邊界，不僅導(dǎo)致水能利用率下降，甚至進(jìn)一步影響出清的有效性和供電可靠性。
通過對水庫運行控制要求開展深入研究后，將流域梯級水電群水位控制約束、水位庫容約束等非線性約束進(jìn)行近似化、線性化建模處理，將線性化的復(fù)雜流域梯級水電運行約束內(nèi)嵌至電力現(xiàn)貨出清模型之中，構(gòu)建了考慮流域梯級水電復(fù)雜運行特性的出清模型。這解決了大規(guī)模流域梯級水電群參與市場的問題，提高了市場整體的社會效益。
南方五省（區(qū)）電力系統(tǒng)聯(lián)系緊密、交直流混聯(lián)、多端直流互聯(lián)等特點導(dǎo)致南方區(qū)域電力市場模型規(guī)模十分龐大，除了考慮傳統(tǒng)電力市場出清約束以外，還需要考慮上述南方區(qū)域電力市場所特有的約束控制要求。出清計算時間隨著模型的規(guī)模擴(kuò)大呈指數(shù)型的增長，而市場運營對計算時間有著非常嚴(yán)格的要求，按照南方區(qū)域電力現(xiàn)貨市場實施細(xì)則，從申報結(jié)束到發(fā)布信息，中間僅有4小時30分鐘，這對南方區(qū)域電力現(xiàn)貨市場出清系統(tǒng)提出了嚴(yán)苛的要求。南方區(qū)域電力現(xiàn)貨市場技術(shù)團(tuán)隊通過優(yōu)化電力平衡建模方式、出清系統(tǒng)云化建設(shè)、邊界條件校驗技術(shù)及優(yōu)化模型數(shù)學(xué)改進(jìn)等方式持續(xù)優(yōu)化出清效率。從最初一輪SCUC（安全約束機(jī)組組合）的出清計算時間超6小時，至目前基本穩(wěn)定在2小時左右，出清效率顯著提高。
04
為邁進(jìn)全國統(tǒng)一電力市場提供南方經(jīng)驗
區(qū)域市場建設(shè)過程面臨的諸多問題，南方區(qū)域電力市場均嘗試做出了回答。2022年7月23日，南方區(qū)域電力市場正式啟動試運行，成為全國首個進(jìn)入試運行的區(qū)域電力市場。電力市場建設(shè)沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，“深入推進(jìn)改革創(chuàng)新”“構(gòu)建全國統(tǒng)一大市場”的過程中，也會面臨政策邊界、機(jī)制設(shè)計及市場理念等難題，南方區(qū)域電力市場作為全國統(tǒng)一電力市場體系的重要一環(huán)，希望能為全國統(tǒng)一電力市場體系建設(shè)提供南方經(jīng)驗。
