新型電力系統(tǒng)亟需與之匹配的電力現(xiàn)貨市場

2023年7月11日，相關(guān)會議表示核心精神是“要深化電力體制改革，加快構(gòu)建清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟(jì)高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統(tǒng)，更好推動能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，保障國家能源安全?！?br/>

電力體制改革體現(xiàn)了生產(chǎn)關(guān)系的變化要求，新型電力系統(tǒng)則反映了電力行業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展方向，能源生產(chǎn)與消費(fèi)革命的提法明確了生產(chǎn)關(guān)系與生產(chǎn)力的變革力度。保障國家能源安全指明了最終的目標(biāo)是要把“能源的飯碗端在自己手上”。

發(fā)展新能源是主線任務(wù)

強(qiáng)調(diào)：“要科學(xué)合理設(shè)計新型電力系統(tǒng)建設(shè)路徑，在新能源安全可靠替代的基礎(chǔ)上，有計劃分步驟逐步降低傳統(tǒng)能源比重。”新能源作為發(fā)展主線再次被明確，能源革命的中心任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)新能源的大規(guī)模發(fā)展與消費(fèi)。

清潔低碳的實(shí)現(xiàn)離不開新能源

2023年7月3日是地球上有記錄以來最熱的一天，這是來自美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的最新數(shù)據(jù)。國家氣候中心關(guān)于今年盛夏全國氣候趨勢的最新預(yù)測稱，華北、華中中部和南部、西南地區(qū)東北部等地可能出現(xiàn)階段性高溫過程。雖未進(jìn)入盛夏，全國高溫已明顯具有“出現(xiàn)時間早、影響范圍廣、極端性顯著”等特征。世界氣象組織（WMO）預(yù)計今后全球大部分地區(qū)氣溫將進(jìn)一步升高，可能在5年內(nèi)出現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄高溫。

能源活動是我國二氧化碳的主要排放源，接近總排放量的90%。為了應(yīng)對不斷加劇的氣候變化，亟需在能源生產(chǎn)與消費(fèi)過程中降低碳排放量。我國二氧化碳排放將力爭于2030年前達(dá)峰，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。2022年，風(fēng)電、光伏發(fā)電量首次突破1萬億千瓦時，達(dá)到1.19萬億千瓦時、同比增長21%，占全社會用電量的13.8%，在未來很長一段時間內(nèi)將保持高速增長態(tài)勢。

安全充裕的實(shí)現(xiàn)有賴于新能源

隨著“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)，終端電氣化水平持續(xù)提升，電動汽車大規(guī)模發(fā)展，預(yù)計2030、2060年，我國全社會用電量需求分別約為11萬億度、16萬億度。目前全國僅山西、陜西、內(nèi)蒙古和新疆等少數(shù)?。▍^(qū)）的煤炭可開采儲量較大，火電大規(guī)模增加發(fā)電量難以為繼；天然氣發(fā)電更是受氣源制約，水電的開發(fā)隨著西南多個電站的投運(yùn)，也已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平；而核電受多種因素的影響，無法大規(guī)模發(fā)展。因此，滿足巨大的電量增長需求，保障國家的能源安全，近期的主要電量來源也只能是風(fēng)電與太陽能發(fā)電。

按照規(guī)劃，非化石能源2030年占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到25%左右，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上；到2050年，我國風(fēng)電和光伏發(fā)電累計裝機(jī)將超過50億千瓦。

新能源高比例電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行面臨重大挑戰(zhàn)

風(fēng)電與太陽能發(fā)電受天氣影響大，間歇性與波動性特征明顯，且可控性差，給新型電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

新能源存在多周期發(fā)電波動

受季節(jié)變化影響，新能源發(fā)電存在明顯的月度不均衡。比如在華北地區(qū)，風(fēng)力發(fā)電在2021年4、5、11、12月以及2022年3月發(fā)電較多，遠(yuǎn)超其他月份；光伏發(fā)電在2021年4、5、6、7、8月比較多，不同月份的相對量變化也非常大。如果以發(fā)電偏少的月份作為參考建設(shè)新能源，那么發(fā)電多的月份就會形成棄風(fēng)棄光；如果以發(fā)電偏多的月份作為發(fā)展參考，那么發(fā)電少的月份就存在缺電風(fēng)險，需要通過其他手段來進(jìn)行保供。

由于大風(fēng)與光照經(jīng)常受氣象過程的影響，在一次天氣過程前后，新能源發(fā)電存在明顯的變化。以山西2021年4月為例，風(fēng)電發(fā)電量中旬是上旬的2倍、下旬是上旬的近3倍，跳動明顯；2021年10月，光伏下旬發(fā)電量也比上旬翻了一番。

受光照與風(fēng)力變化影響，日內(nèi)不同時刻的新能源發(fā)電波動更為明顯，這也是經(jīng)常為大家所注意到的重點(diǎn)。在很多日子里，新能源發(fā)電高峰的幾個小時，可能會導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)消納困難；而新能源不足的晚高峰或者晚間時段，則存在如何通過多種手段保障供電可靠性、避免限電發(fā)生的問題。

傳統(tǒng)手段難以經(jīng)濟(jì)有效地應(yīng)對供需波動

除了新能源之外，電動汽車用電負(fù)荷也存在較大的波動，受氣候變化因素影響，終端負(fù)荷與水力發(fā)電的分月、分日與分時波動也在進(jìn)一步加強(qiáng)?？梢灶A(yù)見，新型電力系統(tǒng)面臨的供需波動比傳統(tǒng)時期要大得多，如何經(jīng)濟(jì)高效地平衡供需成為巨大挑戰(zhàn)。

利用儲能設(shè)施調(diào)節(jié)新能源月度之間的波動，一年之內(nèi)只能實(shí)現(xiàn)兩充兩放，很明顯沒有經(jīng)濟(jì)性。若通過儲能對新能源分日波動進(jìn)行調(diào)節(jié)的話，根據(jù)天氣過程來看，每月充放電循環(huán)也就是3次左右，折算到全年不超過50次，不管是化學(xué)儲能還是抽水蓄能，均無法回本。另外，可能也根本無法提供如此多的儲能容量。

如果采用傳統(tǒng)手段包括調(diào)價、調(diào)度指令、調(diào)峰、拉閘限電等手段，能否解決問題呢？由于新能源發(fā)電的波動性與長中短期預(yù)測的難度，一是很難準(zhǔn)確地調(diào)價，二是更難每月、每日去調(diào)價，因此價格與實(shí)際供需經(jīng)常會打架，乃至進(jìn)一步惡化供需。

在缺乏有效價格信號指引的情況下，即使調(diào)度工作做得再準(zhǔn)，發(fā)用側(cè)的市場主體如果感受不到經(jīng)濟(jì)上的刺激，或者像調(diào)峰市場一樣僅有少量補(bǔ)償，它們沒有動力積極主動參與調(diào)度調(diào)整，或者即使參與了反而會帶來損失，因此就更加難以為繼。而拉閘限電帶來的停電損失巨大，無法作為電力系統(tǒng)運(yùn)行的常規(guī)調(diào)控手段。

電力現(xiàn)貨市場建設(shè)是電力體制改革的核心

要健全適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的體制機(jī)制，推動加強(qiáng)電力技術(shù)創(chuàng)新，市場機(jī)制創(chuàng)新，商業(yè)模式創(chuàng)新。市場機(jī)制創(chuàng)新的重點(diǎn)是建立以現(xiàn)貨為核心的交易體系，并以此為基礎(chǔ)發(fā)展新型商業(yè)模式。

現(xiàn)貨市場自動引導(dǎo)供需協(xié)同

相比在所有的路口都設(shè)置一個有人值守的交通指揮崗，現(xiàn)有的紅綠燈信號系統(tǒng)很明顯更加經(jīng)濟(jì)、更加有效，所有城市交通得以井然有序?，F(xiàn)貨市場也是類似于一種交通信號燈的機(jī)制，當(dāng)新能源發(fā)電多的時候，現(xiàn)貨價格低，此時火電越發(fā)越虧，而用戶用電成本極低，乃至為0，因此火電會主動少發(fā)、用戶多用；當(dāng)新能源發(fā)電少的時候，現(xiàn)貨價格高，有時超過1000元/兆瓦時，此時火電發(fā)電能獲得超額回報，而用戶用電成本極高，因此火電會主動多發(fā)、搶發(fā)，用戶會主動少用。

通過價格信號與新能源發(fā)電匹配，發(fā)用兩側(cè)，包含火電、自備電廠、部分水電廠與可調(diào)負(fù)荷，均可積極響應(yīng)價格信號，以此實(shí)現(xiàn)發(fā)用兩側(cè)運(yùn)行與新能源發(fā)電之間的高效協(xié)同。

借助現(xiàn)貨市場這個支點(diǎn)，在保障新型能源系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的前提下，整個調(diào)度管理工作量將極大降低，只需要執(zhí)行傳統(tǒng)的發(fā)電計劃與發(fā)電調(diào)度程序即可；另外，現(xiàn)貨市場也通過經(jīng)濟(jì)聯(lián)系實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與發(fā)電、用戶之間的高效協(xié)同，在實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置的同時，有效地保障了新能源消納與電力保供要求的落實(shí)。

現(xiàn)貨市場激發(fā)技術(shù)與模式創(chuàng)新

在現(xiàn)貨市場價格信號的引導(dǎo)下，發(fā)電側(cè)可以通過深調(diào)改造、配置儲能、優(yōu)化運(yùn)行等方面的探索創(chuàng)新，提供更多的發(fā)電側(cè)靈活性；隨著電力現(xiàn)貨市場的常態(tài)化運(yùn)行，負(fù)荷側(cè)生產(chǎn)工藝改造與優(yōu)化運(yùn)行、綜合能源系統(tǒng)發(fā)展、分布式與自備電源投資，也將得到激發(fā)，負(fù)荷集成商與虛擬電廠等新的商業(yè)模式也會不斷出現(xiàn)，推動負(fù)荷側(cè)可調(diào)資源與發(fā)電側(cè)實(shí)現(xiàn)源荷互動。

總之，為了國家能源安全與應(yīng)對氣候變化，需要建設(shè)新能源高占比的新型電力系統(tǒng)。但新能源、氣候變化、電動汽車等新型負(fù)荷的變化會引發(fā)復(fù)雜的供需不平衡問題；為了控制平衡管理成本，保障長中短期的電力供應(yīng)與新能源消納，建立電力現(xiàn)貨市場成為必然。以現(xiàn)貨市場為基礎(chǔ)，多種新的商業(yè)模式將得到有效發(fā)展，從而更好地創(chuàng)新多種類型的能源管理與交易服務(wù)，實(shí)現(xiàn)電價向用戶側(cè)的傳導(dǎo)，激發(fā)更多的資源參與到電力平衡過程中來。
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