摘要：隨著中國(guó)新能源裝機(jī)容量的快速增長(zhǎng)，消納任務(wù)愈發(fā)艱巨。電力市場(chǎng)建設(shè)也需要結(jié)合電網(wǎng)發(fā)展特點(diǎn)，尋找高比例新能源背景下的市場(chǎng)模式。文中在分析西北區(qū)域現(xiàn)行兩級(jí)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，提出了未來(lái)區(qū)域電網(wǎng)省間省內(nèi)兩級(jí)電力市場(chǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行中的關(guān)鍵問(wèn)題及解決措施，建立了以最大化消納新能源為目標(biāo)的市場(chǎng)間優(yōu)化協(xié)調(diào)機(jī)制，設(shè)計(jì)的機(jī)制可以推動(dòng)省間、省內(nèi)多個(gè)市場(chǎng)之間的有序銜接，促進(jìn)電能的優(yōu)化配置和調(diào)峰資源的有效利用。通過(guò)某省級(jí)電力市場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)所提出的兩級(jí)市場(chǎng)協(xié)調(diào)機(jī)制進(jìn)行了模擬計(jì)算和對(duì)比分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)機(jī)制的有效性。

　　關(guān)鍵詞：兩級(jí)電力市場(chǎng);電力現(xiàn)貨市場(chǎng);調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng);新能源消納;協(xié)調(diào)運(yùn)行

　　0引言

　　近年來(lái)，以風(fēng)電和光伏為主的清潔能源在中國(guó)迅速發(fā)展[1-2]。風(fēng)電、光伏的裝機(jī)容量均已位列世界第一。截至2020年底，中國(guó)新能源裝機(jī)容量為535GW，占比已達(dá)24.31%。中國(guó)向全球承諾，二氧化碳排放量爭(zhēng)取于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和[3]。為達(dá)成此目標(biāo)，在后續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，中國(guó)均會(huì)大力推進(jìn)新能源的并網(wǎng)。

　　到2030年，中國(guó)非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到25%左右，風(fēng)電、太陽(yáng)能總裝機(jī)容量將達(dá)到1200GW以上[3]。最大化消納新能源將是電網(wǎng)運(yùn)行長(zhǎng)期面臨的一項(xiàng)艱巨任務(wù)，也是未來(lái)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的核心目標(biāo)[4]。建立網(wǎng)源協(xié)調(diào)機(jī)制，充分挖掘潛力，優(yōu)化市場(chǎng)規(guī)則，提升消納能力，是適應(yīng)新能源快速發(fā)展形勢(shì)亟待解決的問(wèn)題。新能源消納不能僅局限于本省范圍，一方面是由于各省自身能力有限，另一方面，中國(guó)各區(qū)域、各省的資源分布、裝機(jī)、負(fù)荷特性存在一定的差異及互補(bǔ)性，互相配合，協(xié)同消納潛力巨大。

　　在促進(jìn)新能源消納方面，電能市場(chǎng)與輔助服務(wù)市場(chǎng)雖然交易標(biāo)的物不同，但都是有效手段。在現(xiàn)貨市場(chǎng)尚未全面開(kāi)展的情況下，為解決新能源消納難題，西北區(qū)域調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)率先建立，自2018年11月28日開(kāi)始試運(yùn)行。2020年西北區(qū)域調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)累計(jì)出清352天，占全部天數(shù)的96.2%。

　　通過(guò)省間調(diào)峰交易增發(fā)新能源5380GW·h，新能源利用率提升3%。在區(qū)域省間調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)基礎(chǔ)上，各省份也紛紛建立了省內(nèi)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)，有效利用省內(nèi)調(diào)峰資源。2020年西北區(qū)域省間省內(nèi)兩級(jí)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)共計(jì)增發(fā)新能源10445GW·h，補(bǔ)償費(fèi)用26億元，在新能源消納方面發(fā)揮了巨大作用。但市場(chǎng)建設(shè)周期短，機(jī)制在運(yùn)行過(guò)程中尚有部分功能存在改進(jìn)空間。此外，省間省內(nèi)兩級(jí)市場(chǎng)交叉運(yùn)行，由此產(chǎn)生的市場(chǎng)銜接及運(yùn)營(yíng)管理問(wèn)題需要提升。

　　新能源消納及電力市場(chǎng)建設(shè)是近年來(lái)電網(wǎng)運(yùn)行面臨的重大問(wèn)題，許多學(xué)者針對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰、現(xiàn)貨市場(chǎng)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了深入研究。新能源的高滲透率和冬季供熱機(jī)組的供熱約束是導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)峰問(wèn)題的主要因素，文獻(xiàn)[5-6]對(duì)其影響進(jìn)行了深入分析。文獻(xiàn)[7]利用網(wǎng)省兩級(jí)電網(wǎng)的負(fù)荷和電源互補(bǔ)性來(lái)提升調(diào)峰能力。文獻(xiàn)[8]提出了熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組參與調(diào)峰的新模式。在調(diào)峰機(jī)制設(shè)計(jì)方面，許多學(xué)者對(duì)區(qū)域或省級(jí)電網(wǎng)的調(diào)峰需求[9]、調(diào)節(jié)模式[10-13]、調(diào)峰效果[14-15]方面進(jìn)行了討論。

　　在現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)制建設(shè)方面，文獻(xiàn)[16-18]總結(jié)了國(guó)外現(xiàn)貨市場(chǎng)特點(diǎn)，并提出了中國(guó)的建設(shè)思路。文獻(xiàn)[19]研究了富余可再生能源跨區(qū)現(xiàn)貨交易的方式。文獻(xiàn)[20]對(duì)現(xiàn)貨市場(chǎng)的增量?jī)?yōu)化與全電量?jī)?yōu)化模式進(jìn)行了比較。文獻(xiàn)[21]研究了考慮多日機(jī)組組合的日前市場(chǎng)出清策略。上述研究對(duì)現(xiàn)貨電能市場(chǎng)和省級(jí)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)提供了有益的參考。但針對(duì)中國(guó)區(qū)域市場(chǎng)現(xiàn)狀所開(kāi)展的兩級(jí)現(xiàn)貨市場(chǎng)方面的研究還不充分。

　　伴隨著中國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，已有部分省份開(kāi)始試點(diǎn)省級(jí)現(xiàn)貨市場(chǎng)。現(xiàn)貨市場(chǎng)在實(shí)現(xiàn)電能價(jià)格發(fā)現(xiàn)、幫助新能源消納的同時(shí)，也應(yīng)當(dāng)與輔助服務(wù)市場(chǎng)協(xié)同建設(shè)，實(shí)現(xiàn)省間與省內(nèi)市場(chǎng)、電能與輔助服務(wù)市場(chǎng)、日前與實(shí)時(shí)市場(chǎng)等多維度、多層次的深度統(tǒng)籌，有效利用市場(chǎng)信息，提高市場(chǎng)運(yùn)行效率。本文在分析西北區(qū)域省間調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)現(xiàn)有運(yùn)行機(jī)制存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于最大化消納新能源的省間省內(nèi)兩級(jí)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)制。并針對(duì)西北區(qū)域電網(wǎng)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行算例仿真，驗(yàn)證了所提機(jī)制的正確性和有效性。

　　1現(xiàn)有兩級(jí)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)協(xié)調(diào)存在的問(wèn)題

　　西北區(qū)域省間調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)是由國(guó)家電網(wǎng)西北分部組織陜、甘、青、寧、新五省(區(qū))電力公司共同參與，依托各省省內(nèi)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)，搭建形成的區(qū)域內(nèi)調(diào)峰資源省間交易平臺(tái)。區(qū)域省間調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)西北五省(區(qū))的調(diào)峰資源與調(diào)峰需求的區(qū)域內(nèi)優(yōu)化配置，有效提高新能源的消納能力。省間調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的調(diào)峰資源提供方為西北調(diào)控分中心在各省的直調(diào)火電機(jī)組。

　　調(diào)峰需求方為存在新能源消納困難的西北五省(區(qū))網(wǎng)內(nèi)的新能源場(chǎng)站，市場(chǎng)初期由省級(jí)調(diào)控中心代理各新能源場(chǎng)站提報(bào)調(diào)峰需求。各省調(diào)預(yù)測(cè)本省有調(diào)峰需求時(shí)，首先啟動(dòng)省內(nèi)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)，如果仍無(wú)法消納本省新能源，則提交跨省調(diào)峰需求至省間調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)，尋求鄰省調(diào)峰資源支持，由西北分中心組織其直調(diào)火電機(jī)組完成省間調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)出清。通過(guò)省內(nèi)與省間兩級(jí)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域調(diào)峰資源共享及充分利用。省間調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)出清結(jié)果通過(guò)省間聯(lián)絡(luò)線曲線、機(jī)組發(fā)電曲線下達(dá)，省內(nèi)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)出清結(jié)果通過(guò)機(jī)組發(fā)電曲線下達(dá)。

　　在兩級(jí)市場(chǎng)中，西北調(diào)控分中心直調(diào)火電機(jī)組在參與省內(nèi)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的同時(shí)也參與省間調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)。為保證省內(nèi)調(diào)峰資源優(yōu)先為本省所用，避免出現(xiàn)省內(nèi)棄電的同時(shí)又在消納省外新能源的情況，落實(shí)新能源消納“先省內(nèi)、后省外”主體責(zé)任，各省調(diào)可基于預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)在日前及日內(nèi)環(huán)節(jié)提出本省分中心直調(diào)機(jī)組的調(diào)峰容量占用，被申請(qǐng)占用的調(diào)峰容量將被預(yù)留來(lái)參與省內(nèi)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)而不再參與省間調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)。

　　省間調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的占用機(jī)制保證了參與省間調(diào)峰的分中心直調(diào)機(jī)組優(yōu)先參與省內(nèi)調(diào)峰。但省調(diào)在日前或日內(nèi)環(huán)節(jié)提交的調(diào)峰容量占用可能由于新能源出力預(yù)測(cè)及負(fù)荷預(yù)測(cè)的偏差，在實(shí)時(shí)環(huán)節(jié)不再需要該調(diào)峰容量，但已被占用的這一部分調(diào)峰容量將不再參與省間調(diào)峰，無(wú)法為鄰省需求方利用，可能造成調(diào)峰資源的浪費(fèi)。

　　當(dāng)前機(jī)制保證了本省優(yōu)先、區(qū)域共享的調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)原則，在優(yōu)先消納新能源方面做出了很大的貢獻(xiàn)。但也存在明顯的問(wèn)題：①兩級(jí)市場(chǎng)銜接方式不夠優(yōu)化，為了保證“先省內(nèi)、后省外”的調(diào)峰資源利用次序，使用了人工干預(yù)的“調(diào)峰占用”措施。對(duì)機(jī)制的市場(chǎng)化運(yùn)行產(chǎn)生了影響;②相應(yīng)調(diào)度機(jī)構(gòu)為最大化消納新能源，主動(dòng)代理新能源，作為“調(diào)峰占用”的執(zhí)行者，未體現(xiàn)出新能源的市場(chǎng)主體作用;③“調(diào)峰占用”的核心目標(biāo)是為了消納超出預(yù)測(cè)水平的新能源，部分情況下，由于預(yù)測(cè)偏差可能造成調(diào)峰資源的浪費(fèi)，但機(jī)制中未設(shè)計(jì)新能源的擔(dān)責(zé)環(huán)節(jié)，造成責(zé)權(quán)界面不清;④當(dāng)前機(jī)制可以適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)峰缺口不大的情況。

　　后期，隨著新能源投運(yùn)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，電網(wǎng)調(diào)峰缺口將不斷增加，需要建立責(zé)權(quán)清晰的市場(chǎng)化規(guī)則，促進(jìn)新能源企業(yè)通過(guò)市場(chǎng)化的方式為其預(yù)測(cè)偏差承擔(dān)責(zé)任。以上以西北區(qū)域現(xiàn)行省間、省內(nèi)兩級(jí)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)行實(shí)際為例，闡述了兩級(jí)市場(chǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行的重要性。在一個(gè)完整的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)中，省間與省內(nèi)市場(chǎng)、電能與輔助服務(wù)市場(chǎng)、日前與日內(nèi)市場(chǎng)的銜接協(xié)調(diào)將更為復(fù)雜，需要在市場(chǎng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，著眼關(guān)鍵細(xì)節(jié)，進(jìn)行深入的研究和思考。

　　2電力現(xiàn)貨市場(chǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)制設(shè)計(jì)

　　隨著中國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，現(xiàn)貨市場(chǎng)將取代調(diào)度計(jì)劃成為保證電力平衡、促進(jìn)新能源消納的平臺(tái)。目前，中國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)主要分為省間和省內(nèi)兩級(jí)市場(chǎng)，兩級(jí)市場(chǎng)均包含電能市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)，時(shí)間周期分為日前、日內(nèi)、實(shí)時(shí)市場(chǎng)[21]。

　　如何實(shí)現(xiàn)電能市場(chǎng)與輔助服務(wù)市場(chǎng)的耦合搭建，省間市場(chǎng)與省內(nèi)市場(chǎng)協(xié)調(diào)配合，日前市場(chǎng)與日內(nèi)市場(chǎng)有序銜接，是電力現(xiàn)貨市場(chǎng)實(shí)踐中亟待解決的問(wèn)題。筆者結(jié)合中國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況以及現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)現(xiàn)狀，提煉出市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)參照的幾條原則：

　　1)省間市場(chǎng)出清結(jié)果，包括電能及輔助服務(wù)出清結(jié)果，作為省內(nèi)市場(chǎng)的邊界條件，按物理合同執(zhí)行，以便于省內(nèi)市場(chǎng)隨后得以順利出清。

　　2)省間市場(chǎng)基于本省電力電量平衡的預(yù)測(cè)結(jié)果開(kāi)展，其交易結(jié)果作為省內(nèi)市場(chǎng)出清的邊界條件，時(shí)序上應(yīng)先于省內(nèi)市場(chǎng)[22]。

　　3)在電網(wǎng)阻塞普遍存在，新能源預(yù)測(cè)精度還需提高的現(xiàn)狀下，不具備中長(zhǎng)期合約分解曲線作為物理合同執(zhí)行的條件，不宜采用分散式市場(chǎng)結(jié)構(gòu)模式。省內(nèi)現(xiàn)貨市場(chǎng)中電能市場(chǎng)采取集中式全電量競(jìng)價(jià)出清模式[19]，中長(zhǎng)期合約為金融合同并進(jìn)行曲線分解，僅作為結(jié)算依據(jù)，不進(jìn)行物理執(zhí)行，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)日前、日內(nèi)、實(shí)時(shí)市場(chǎng)出清結(jié)果，與中長(zhǎng)期合約分解曲線進(jìn)行偏差結(jié)算。

　　4)省內(nèi)輔助服務(wù)市場(chǎng)基于省內(nèi)電能市場(chǎng)出清結(jié)果開(kāi)展，日前、日內(nèi)預(yù)出清，實(shí)時(shí)環(huán)節(jié)正式出清，根據(jù)實(shí)際執(zhí)行結(jié)果結(jié)算。按照以上原則，確定了“先省間、后省內(nèi)”“先電能、后輔助服務(wù)”的現(xiàn)貨市場(chǎng)交易次序。當(dāng)然，現(xiàn)貨交易的開(kāi)展是基于對(duì)本省電力電量平衡狀況的預(yù)測(cè)，在交易開(kāi)展過(guò)程中，還需要根據(jù)預(yù)測(cè)多次反復(fù)迭代、精確協(xié)調(diào)統(tǒng)籌，最終達(dá)到社會(huì)價(jià)值最大化的目標(biāo)。

　　2.1市場(chǎng)運(yùn)行方式

　　2.1.1市場(chǎng)運(yùn)行流程

　　現(xiàn)貨市場(chǎng)中電能市場(chǎng)與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)行，電能市場(chǎng)與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)、省間與省內(nèi)市場(chǎng)在多個(gè)環(huán)節(jié)相互耦合。

　　1)日前市場(chǎng)在市場(chǎng)運(yùn)行流程及時(shí)序安排方面，日前環(huán)節(jié)，省間、省內(nèi)電能市場(chǎng)與輔助服務(wù)市場(chǎng)協(xié)調(diào)配合、逐步遞進(jìn)，實(shí)現(xiàn)新能源最大程度消納。首先，市場(chǎng)參與的發(fā)電機(jī)組(火電及新能源機(jī)組)申報(bào)報(bào)價(jià)信息，新能源企業(yè)申報(bào)出力預(yù)測(cè)。新能源與火電機(jī)組同等參與市場(chǎng)競(jìng)價(jià)出清，不設(shè)定優(yōu)先消納政策。隨后，省內(nèi)電能市場(chǎng)據(jù)此計(jì)算系統(tǒng)機(jī)組組合，安排次日開(kāi)機(jī)方式，同時(shí)可根據(jù)計(jì)算的系統(tǒng)平衡結(jié)果判斷是否能夠?qū)崿F(xiàn)新能源的有效消納并預(yù)出清。電能市場(chǎng)預(yù)出清后，因系統(tǒng)下備用不足而導(dǎo)致的無(wú)法消納的新能源量即為系統(tǒng)調(diào)峰需求。如果存在無(wú)法消納的富余新能源，第1步在省間電能市場(chǎng)提交電能交易需求，通過(guò)省間交易促進(jìn)富余新能源的進(jìn)一步消納。待市場(chǎng)出清后，第2步根據(jù)交易結(jié)果重新核算省內(nèi)調(diào)峰需求并預(yù)出清。

　　如無(wú)省間調(diào)峰需求，則可在預(yù)留省內(nèi)調(diào)峰需求的容量后，釋放省內(nèi)深調(diào)機(jī)組的剩余調(diào)峰容量參與省間調(diào)峰市場(chǎng)，幫助鄰省進(jìn)行新能源消納。在省間市場(chǎng)出清的調(diào)峰容量不會(huì)在省內(nèi)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)重復(fù)出清。如有省間調(diào)峰需求，則提交省間調(diào)峰申請(qǐng)，出清后，形成省間聯(lián)絡(luò)線曲線，作為省內(nèi)市場(chǎng)開(kāi)展的邊界條件。第3步，開(kāi)展省內(nèi)電能市場(chǎng)。第4步，開(kāi)展省內(nèi)調(diào)峰市場(chǎng)。以上出清結(jié)果形成發(fā)電機(jī)組日前發(fā)電曲線。2)日內(nèi)及實(shí)時(shí)市場(chǎng)日內(nèi)、實(shí)時(shí)市場(chǎng)在時(shí)間尺度上更加貼近實(shí)際運(yùn)行時(shí)刻Tr，時(shí)間窗口緊，涉及環(huán)節(jié)多，緊密銜接才能實(shí)現(xiàn)電能、調(diào)峰資源的優(yōu)化配置。

　　首先，在Tr-120時(shí)刻，更新新能源超短期預(yù)測(cè)、負(fù)荷預(yù)測(cè)，基于日前市場(chǎng)出清結(jié)果，計(jì)算Tr時(shí)刻的平衡情況，并進(jìn)行省內(nèi)預(yù)出清。如存在無(wú)法消納的富余新能源，第1步在省間電能市場(chǎng)提交交易需求。待市場(chǎng)出清后，第2步在Tr-90時(shí)刻再次測(cè)算本省調(diào)峰電力平衡，如有省間調(diào)峰需求，提交省間調(diào)峰申請(qǐng)，如有富余調(diào)峰資源，則釋放其參加跨省調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)，幫助鄰省實(shí)施調(diào)峰。省間調(diào)峰市場(chǎng)出清后，形成省間聯(lián)絡(luò)線曲線，作為省內(nèi)現(xiàn)貨市場(chǎng)開(kāi)展的邊界條件。第3步，Tr-60時(shí)段，對(duì)省內(nèi)電能市場(chǎng)進(jìn)行出清。第4步，Tr-30時(shí)段，在以上各類出清的基礎(chǔ)上，對(duì)省內(nèi) 調(diào)峰輔助服務(wù)進(jìn)行出清，形成發(fā)電曲線下達(dá)機(jī)組執(zhí)行，完成日內(nèi)市場(chǎng)結(jié)果下達(dá)。第5步，在實(shí)時(shí)環(huán)節(jié)，15min以內(nèi)，擇期開(kāi)展1次或2次新能源應(yīng)急交易。

　　2.1.2市場(chǎng)交易品種協(xié)調(diào)配合

　　現(xiàn)貨市場(chǎng)中電能市場(chǎng)與調(diào)峰、調(diào)頻2種輔助服務(wù)市場(chǎng)可能產(chǎn)生聯(lián)系，必須明確劃分不同交易品種的界線，以確保各類交易能夠清晰區(qū)分結(jié)算。電能市場(chǎng)與調(diào)峰市場(chǎng)的關(guān)系，考慮到火電機(jī)組要承擔(dān)電網(wǎng)運(yùn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，保證基礎(chǔ)出力，且在后續(xù)發(fā)展中，會(huì)長(zhǎng)期利用小時(shí)偏低，為保證其長(zhǎng)周期的安全可靠運(yùn)行，應(yīng)考慮保留調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)，通過(guò)市場(chǎng)由新能源和負(fù)荷率較高的火電機(jī)組向參與深度調(diào)峰的火電進(jìn)行一定補(bǔ)償，以滿足其良性發(fā)展需要。

　　電能市場(chǎng)與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)區(qū)分以基準(zhǔn)出力為線，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行需要?jiǎng)澏ɑ�礎(chǔ)調(diào)峰率，確定基準(zhǔn)出力，高于基準(zhǔn)出力的在電能市場(chǎng)出清，低于基準(zhǔn)出力的，在輔助服務(wù)市場(chǎng)出清。調(diào)頻市場(chǎng)僅在實(shí)時(shí)環(huán)節(jié)出清，實(shí)時(shí)市場(chǎng)中三者出清先后順序?yàn)殡娔苁袌?chǎng)、調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)、調(diào)頻市場(chǎng)，通過(guò)出清順序?qū)崿F(xiàn)3種交易。

　　2.2市場(chǎng)主體職責(zé)

　　省間省內(nèi)兩級(jí)電力市場(chǎng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、管理、參與等不同環(huán)節(jié)涉及多方主體[21]。其中市場(chǎng)的總體建設(shè)目標(biāo)與交易機(jī)制設(shè)計(jì)由政府部門(mén)確定。電網(wǎng)公司調(diào)控中心負(fù)責(zé)市場(chǎng)的組織與管理。發(fā)電企業(yè)按照市場(chǎng)規(guī)則參與交易，提供申報(bào)信息，服從調(diào)度機(jī)構(gòu)統(tǒng)一調(diào)度。

　　在市場(chǎng)運(yùn)行中，調(diào)控中心保障系統(tǒng)供需平衡和電網(wǎng)安全，組織各市場(chǎng)成員按照市場(chǎng)規(guī)則有序參與市場(chǎng)交易，披露和發(fā)布規(guī)定的市場(chǎng)信息，校核電網(wǎng)安全邊際，監(jiān)測(cè)并執(zhí)行交易結(jié)果。省間電力市場(chǎng)由國(guó)調(diào)中心(區(qū)域分中心)負(fù)責(zé)組織和管理，省內(nèi)電力市場(chǎng)由省級(jí)電網(wǎng)公司調(diào)控中心負(fù)責(zé)組織和管理，各發(fā)電企業(yè)作為市場(chǎng)參與者直接在不同市場(chǎng)中申報(bào)交易需求。省間省內(nèi)兩級(jí)市場(chǎng)耦合運(yùn)行時(shí)，省級(jí)調(diào)控中心既作為省內(nèi)市場(chǎng)的管理者組織省內(nèi)發(fā)電企業(yè)參與交易，維護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)負(fù)責(zé)統(tǒng)籌省內(nèi)發(fā)用電平衡情況，根據(jù)實(shí)際需求組織發(fā)電企業(yè)參與省間市場(chǎng)，通過(guò)省間交易進(jìn)一步促進(jìn)新能源的有效消納。

　　2.3新能源預(yù)測(cè)偏差處理

　　新能源出力的不確定性是電力現(xiàn)貨市場(chǎng)中的重要變量之一，一套最利于新能源消納的完整市場(chǎng)機(jī)制，必須包含新能源預(yù)測(cè)偏差處理規(guī)則，對(duì)新能源預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率進(jìn)行有效的管理，理清責(zé)權(quán)界面，為市場(chǎng)的有序開(kāi)展打好基礎(chǔ)。

　　以日內(nèi)市場(chǎng)為例，Tr-120和Tr-90時(shí)刻分別提供了通過(guò)省間電能市場(chǎng)和省間調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)消納本省富余新能源的途徑，出清結(jié)果通過(guò)省間聯(lián)絡(luò)線曲線下達(dá);Tr-60和Tr-30時(shí)刻分別提供了通過(guò)省內(nèi)電能市場(chǎng)消納新能源的途徑，出清結(jié)果通過(guò)發(fā)電機(jī)組曲線下達(dá)。上述每一個(gè)時(shí)刻點(diǎn)均需要更新新能源預(yù)測(cè)值，但各時(shí)刻點(diǎn)的交易組織不會(huì)重復(fù)，而是按序遞進(jìn)。主要考慮到新能源特別是風(fēng)電的短期波動(dòng)性，市場(chǎng)運(yùn)行的有序性及反復(fù)迭代影響系統(tǒng)效率，各環(huán)節(jié)無(wú)法消納的新能源僅考慮在本環(huán)節(jié)及之后的環(huán)節(jié)消納，預(yù)測(cè)偏差集中到實(shí)時(shí)應(yīng)急交易環(huán)節(jié)統(tǒng)一處理。

　　2.4機(jī)制設(shè)計(jì)特點(diǎn)

　　基于前文所述，本文建立的省間省內(nèi)兩級(jí)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)制，包含日前、日內(nèi)及實(shí)時(shí)這3個(gè)時(shí)間尺度，涉及電能量和調(diào)峰輔助服務(wù)這2類交易品種。對(duì)比現(xiàn)行方式，該機(jī)制在結(jié)合西北地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以電網(wǎng)電力平衡為基礎(chǔ)，以市場(chǎng)交易為手段，通過(guò)各環(huán)節(jié)間優(yōu)化配置，有序銜接，不僅可以很好地解決本文第1章所述當(dāng)前機(jī)制存在的4點(diǎn)問(wèn)題，還能夠促進(jìn)新能源的最大化消納。

　　3現(xiàn)貨市場(chǎng)出清模型

　　以包含電能市場(chǎng)和調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的現(xiàn)貨市場(chǎng)為例給出市場(chǎng)出清模型。電能市場(chǎng)中，參與現(xiàn)貨市場(chǎng)的發(fā)電機(jī)組申報(bào)電能報(bào)價(jià)，市場(chǎng)以購(gòu)電成本最小為目標(biāo)，考慮斷面約束以及機(jī)組性能約束，構(gòu)建統(tǒng)一出清模型。調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)中，具備調(diào)節(jié)能力的火電機(jī)組申報(bào)調(diào)峰報(bào)價(jià)，市場(chǎng)根據(jù)系統(tǒng)調(diào)峰需求，考慮斷面約束以及機(jī)組性能約束，構(gòu)建統(tǒng)一出清模型。

　　4算例分析

　　本文以陜西省2020年6月夏季典型日的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，基于本文建立的兩級(jí)電力市場(chǎng)機(jī)制，分析省間與省內(nèi)市場(chǎng)、電能與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)如何相互協(xié)調(diào)配合實(shí)現(xiàn)新能源最大化消納。省級(jí)現(xiàn)貨市場(chǎng)參與的火電機(jī)組容量為18000MW，風(fēng)電機(jī)組最大出力為1500MW，光伏電站最大出力為3000MW。省內(nèi)火電機(jī)組可提供深度調(diào)峰容量650MW。由于日前市場(chǎng)與日內(nèi)市場(chǎng)運(yùn)行流程相似，本算例以日內(nèi)市場(chǎng)為例進(jìn)行仿真計(jì)算驗(yàn)證。

　　電力論文投稿刊物：《智慧電力》(月刊)創(chuàng)刊于1973年，由國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司主辦，是國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行的全國(guó)性科技刊物。《智慧電力》除特高壓技術(shù)、電力系統(tǒng)、分析與研究、設(shè)計(jì)與規(guī)劃、電力信息與安全等傳統(tǒng)欄目外，還設(shè)置和打造智能電網(wǎng)，電動(dòng)汽車技術(shù)，分布式發(fā)電，儲(chǔ)能和微電網(wǎng)，清潔能源發(fā)電等特色欄目。

　　5結(jié)語(yǔ)

　　本文基于中國(guó)新能源消納任務(wù)艱巨的發(fā)展趨勢(shì)，在分析西北區(qū)域現(xiàn)行兩級(jí)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，提出了未來(lái)區(qū)域電網(wǎng)省間省內(nèi)兩級(jí)電力市場(chǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行中的關(guān)鍵問(wèn)題及解決措施，建立了以最大化消納新能源為目標(biāo)的市場(chǎng)間優(yōu)化協(xié)調(diào)機(jī)制。通過(guò)某省級(jí)電力市場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)本文提出的兩級(jí)市場(chǎng)協(xié)調(diào)機(jī)制進(jìn)行了模擬計(jì)算和對(duì)比分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)機(jī)制的有效性。對(duì)中國(guó)以新能源最大化消納為目標(biāo)的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)有參考和指導(dǎo)意義。本文結(jié)合中國(guó)當(dāng)前電力市場(chǎng)發(fā)展情況，對(duì)電能量市場(chǎng)與輔助服務(wù)市場(chǎng)按照解耦出清考慮。在此基礎(chǔ)上，兩市場(chǎng)耦合出清并且引入用戶側(cè)參與市場(chǎng)應(yīng)是進(jìn)一步的研究方向。

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　　作者：陳藝華，張煒，張成剛，烏鵬濤