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高比例可再生能源需要什么樣的市場

  上周搬運了清華大學魯璽教授及其團隊關于中國高比例可再生能源情境下的技術挑戰,這周呂某接著和大家討論一下魯教授對于同樣情境下體制挑戰的一些觀點。為了更好地容納高比例可再生能源,中國電力市場需要經歷大規模的改革。魯教授指出,在諸多解決措施中,以下幾個因素對可再生能源大規模并網十分關鍵:

  市場化的管理體制

  為輔助服務提供有效的激勵

  覆蓋面積更廣、時間精度更高的市場

  精度更高的可再生能源產出預測能力。

  從中央計劃為主向更健全的市場邁進

  美國獨立研究組織“未來資源”(Resources for the Future)的Mun Ho、 Zhongmin Wang等研究人員在2017年發布的報告《中國的電力調度》中提出,中國電力調度系統有著“長期計劃+長期合同”的傳統。地方政府會以年、月或季度為周期,給每個發電者分配發電量任務,調度中心負責實際發電任務的分配,以使這些任務指標得到實現。

  在電力系統還不夠靈活的過去,“長期計劃+長期合同”的模式確實可以算是一個便捷且有效的管理方式。然而,在可再生能源比例逐漸增高的當下,這種模式導致的系統靈活性較低、無法在短期做出調整的弊端就顯現了。當可再生能能源產出處于高峰時,系統必須放棄新增的可再生能源發電量,令煤電等不靈活機組按原定計劃發電。

  我們需要承認,“長期計劃+長期合同”這種模式長久以來保證了中國電力系統的安全穩定。因為電力調度中心始終以“保證供電的安全穩定”為首要目標。在保證安全(盡可能選擇輸出穩定的煤電機組)的前提下再優先選擇經濟性高的機組,而不是完全以最大化經濟性為首要目標。但也正是因為這種穩定性和經濟性,我們能夠看到煤電廠長期以來作為“基荷”存在。由于系統對可靠性和“基荷”概念的偏愛,以及最低利用小時的保證等保護性政策的存在,這種機制已然成為電力系統轉型中的障礙。

  輔助服務市場為用電安全保駕護航

  為了應對大規??稍偕茉床⑷胂到y增加的波動性,只有電力現貨市場是不夠的。經濟有效地配置輔助服務也必不可少。

  輔助服務是指為維護電力系統的安全穩定運行,保證電能質量,除正常電能生產、輸送、使用外,由發電企業、電網經營企業和電力用戶提供的服務,包括:一次調頻、自動發電控制(AGC)、調峰、無功調節、備用、黑啟動服務等。

  盡管東北、山西、福建、山東、新疆、寧夏、廣東、甘肅等8個電力輔助服務市場改革試點工作正穩步推進,現有的輔助服務激勵機制仍偏計劃,較難經濟地為未來所需的多種輔助服務提供適當激勵?,F有的有償輔助服務政策是2006年發布的《并網發電廠輔助服務管理暫行辦法》(電監市場[2006]43號),由電網公司按發電企業的成本和合理盈利水平確定補償水平。這樣的配置方式效率低且很難調動企業的積極性,難以滿足高可再生能源滲透率的安全性要求。

  此外,能量市場也不足以為輔助服務提供這樣的激勵—邊際成本優先次序(Marginal Cost Merit Order)是一般電力市場的調度原則,然而這樣的調度原則以只反映邊際發電成本的順序選擇市場參與者,無法反映一些靈活性機組的系統價值。

  為了給輔助服務提供合適的經濟激勵,需要一個將容量和電力分離交易、與現貨電力市場獨立的市場。中國能源局東北局在2017年初啟動了一項試點項目,這一試點項目深刻地改變了一些煤電廠的盈利模式——從基荷發電者轉變為靈活性資源,在提高系統安全性的同時為消納風電提供了更多的空間。

  打破省間壁壘,擴大市場足跡

  由于電力部門為政府貢獻了大量的稅收和就業,一些省份為了保障本省份的就業、稅收,同時考慮到外來電力在現有系統下可能會出現的不穩定、不便宜(遠距離輸送的風電很可能比本地的煤電更貴)等問題,往往不愿意接收外來電力,就是我們常說的“省間壁壘”。

  打破“省間壁壘”,有利于降低整體系統成本、增加可再生能源消納,但忽略經濟性的強買強賣并不可取。呂某在之前的推送里也說過,將更大地理范圍內的可再生能源發電者聯通,能夠顯著減小可再生能源輸出的波動性,從而在減少對靈活性資源需求(降低系統成本)的同時挽回了棄用可再生能源導致的電力損失。

  以美國西部的電力不平衡市場為例,2014年建立至今,為加州等8個州減少810GWh的棄風棄光棄水,相當于減少了34.6萬噸CO2當量的溫室氣體排放,也減少了48%的備用容量需求。

  交易更頻繁的市場讓可再生能源變得不再難以預料

  交易時間精度的提升有利于發電者提交更精準的預測。

  什么是交易的時間精度呢?以北歐的現貨市場為例,它包括日前市場、日中市場和實時市場,三個市場共同調劑。用戶和發電企業在三個市場中提交自己的預計用電、出力和報價。時間精度越高,提前時間越少。提前時間越少,預測發生偏離的概率就越低,需要調用的資源就越少。

  預測精度升高時,可再生能源發電者的實際出力和計劃出力差別減小,降低了系統用于平衡偏差消耗的資源。

  能源轉型是全球大趨勢,如何調整各自的體制以平穩高效的適應轉型是每個國家和地區要需要攻克的挑戰。在中國,要實現高比例的可再生能源,進一步完善市場管理體制,激勵輔助服務等都會是關鍵步驟。當然,這是一個宏大的議題,不同且有趣的觀點還有很多。大家如果有什么見解,或者說看到一些有意思的見解,歡迎隨時來信交流!

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高比例可再生能源需要什么樣的市場

作者:呂成之 發布時間:2019-07-19   來源:中國電力網

  上周搬運了清華大學魯璽教授及其團隊關于中國高比例可再生能源情境下的技術挑戰,這周呂某接著和大家討論一下魯教授對于同樣情境下體制挑戰的一些觀點。為了更好地容納高比例可再生能源,中國電力市場需要經歷大規模的改革。魯教授指出,在諸多解決措施中,以下幾個因素對可再生能源大規模并網十分關鍵:

  市場化的管理體制

  為輔助服務提供有效的激勵

  覆蓋面積更廣、時間精度更高的市場

  精度更高的可再生能源產出預測能力。

  從中央計劃為主向更健全的市場邁進

  美國獨立研究組織“未來資源”(Resources for the Future)的Mun Ho、 Zhongmin Wang等研究人員在2017年發布的報告《中國的電力調度》中提出,中國電力調度系統有著“長期計劃+長期合同”的傳統。地方政府會以年、月或季度為周期,給每個發電者分配發電量任務,調度中心負責實際發電任務的分配,以使這些任務指標得到實現。

  在電力系統還不夠靈活的過去,“長期計劃+長期合同”的模式確實可以算是一個便捷且有效的管理方式。然而,在可再生能源比例逐漸增高的當下,這種模式導致的系統靈活性較低、無法在短期做出調整的弊端就顯現了。當可再生能能源產出處于高峰時,系統必須放棄新增的可再生能源發電量,令煤電等不靈活機組按原定計劃發電。

  我們需要承認,“長期計劃+長期合同”這種模式長久以來保證了中國電力系統的安全穩定。因為電力調度中心始終以“保證供電的安全穩定”為首要目標。在保證安全(盡可能選擇輸出穩定的煤電機組)的前提下再優先選擇經濟性高的機組,而不是完全以最大化經濟性為首要目標。但也正是因為這種穩定性和經濟性,我們能夠看到煤電廠長期以來作為“基荷”存在。由于系統對可靠性和“基荷”概念的偏愛,以及最低利用小時的保證等保護性政策的存在,這種機制已然成為電力系統轉型中的障礙。

  輔助服務市場為用電安全保駕護航

  為了應對大規??稍偕茉床⑷胂到y增加的波動性,只有電力現貨市場是不夠的。經濟有效地配置輔助服務也必不可少。

  輔助服務是指為維護電力系統的安全穩定運行,保證電能質量,除正常電能生產、輸送、使用外,由發電企業、電網經營企業和電力用戶提供的服務,包括:一次調頻、自動發電控制(AGC)、調峰、無功調節、備用、黑啟動服務等。

  盡管東北、山西、福建、山東、新疆、寧夏、廣東、甘肅等8個電力輔助服務市場改革試點工作正穩步推進,現有的輔助服務激勵機制仍偏計劃,較難經濟地為未來所需的多種輔助服務提供適當激勵?,F有的有償輔助服務政策是2006年發布的《并網發電廠輔助服務管理暫行辦法》(電監市場[2006]43號),由電網公司按發電企業的成本和合理盈利水平確定補償水平。這樣的配置方式效率低且很難調動企業的積極性,難以滿足高可再生能源滲透率的安全性要求。

  此外,能量市場也不足以為輔助服務提供這樣的激勵—邊際成本優先次序(Marginal Cost Merit Order)是一般電力市場的調度原則,然而這樣的調度原則以只反映邊際發電成本的順序選擇市場參與者,無法反映一些靈活性機組的系統價值。

  為了給輔助服務提供合適的經濟激勵,需要一個將容量和電力分離交易、與現貨電力市場獨立的市場。中國能源局東北局在2017年初啟動了一項試點項目,這一試點項目深刻地改變了一些煤電廠的盈利模式——從基荷發電者轉變為靈活性資源,在提高系統安全性的同時為消納風電提供了更多的空間。

  打破省間壁壘,擴大市場足跡

  由于電力部門為政府貢獻了大量的稅收和就業,一些省份為了保障本省份的就業、稅收,同時考慮到外來電力在現有系統下可能會出現的不穩定、不便宜(遠距離輸送的風電很可能比本地的煤電更貴)等問題,往往不愿意接收外來電力,就是我們常說的“省間壁壘”。

  打破“省間壁壘”,有利于降低整體系統成本、增加可再生能源消納,但忽略經濟性的強買強賣并不可取。呂某在之前的推送里也說過,將更大地理范圍內的可再生能源發電者聯通,能夠顯著減小可再生能源輸出的波動性,從而在減少對靈活性資源需求(降低系統成本)的同時挽回了棄用可再生能源導致的電力損失。

  以美國西部的電力不平衡市場為例,2014年建立至今,為加州等8個州減少810GWh的棄風棄光棄水,相當于減少了34.6萬噸CO2當量的溫室氣體排放,也減少了48%的備用容量需求。

  交易更頻繁的市場讓可再生能源變得不再難以預料

  交易時間精度的提升有利于發電者提交更精準的預測。

  什么是交易的時間精度呢?以北歐的現貨市場為例,它包括日前市場、日中市場和實時市場,三個市場共同調劑。用戶和發電企業在三個市場中提交自己的預計用電、出力和報價。時間精度越高,提前時間越少。提前時間越少,預測發生偏離的概率就越低,需要調用的資源就越少。

  預測精度升高時,可再生能源發電者的實際出力和計劃出力差別減小,降低了系統用于平衡偏差消耗的資源。

  能源轉型是全球大趨勢,如何調整各自的體制以平穩高效的適應轉型是每個國家和地區要需要攻克的挑戰。在中國,要實現高比例的可再生能源,進一步完善市場管理體制,激勵輔助服務等都會是關鍵步驟。當然,這是一個宏大的議題,不同且有趣的觀點還有很多。大家如果有什么見解,或者說看到一些有意思的見解,歡迎隨時來信交流!

      關鍵詞:電力, 可再生能源


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