可再生能源参与电力现货市场主要问题分析

可再生能源参与电力现货市场主要问题分析五凌电力有限公司湖南长沙410000摘要：21世纪以来，全球面临的能源安全和生态环境保护问题日趋严峻，新冠肺炎疫情的肆虐严重冲击了各国经济社会的发展，为了将经济复苏与应对气候变化的长期目标紧密结合，各国纷纷选择“绿色复苏”路线，将绿色经济置于刺激计划的核心，加大对可再生能源领域的投入，我国也将开发利用可再生能源作为应对日益严峻的能源环境问题的战略举措。可再生能源作为能源清洁低碳转型的主力军，对于我国实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义。关键词：可再生能源；电力市场；问题；市场机制引言近20年可再生能源快速发展，可再生能源发电技术逐步成熟、价格不断下降、规模不断扩大，已经成为构成电力资源的重要组成部分。在可再生能源发展过程中，我国陆续制定了许多相关政策，逐步从产业扶持向促进市场消纳方向发展。随着我国可再生能源持续快速发展和电力市场进一步深化改革，可再生能源参与电力现货市场是必然趋势，也是可再生能源消纳的柔性灵活方式。本文概述了我国可再生能源的发展现状，探讨可再生能源参与电力现货市场的关键问题。1可再生能源特性介绍可再生能源（RenewableEnergy）是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能等非化石能源。风电和光伏是当前技术最成熟的可再生能源发电技术。这两类电源都具有很强的波动性、随机性，往往被统称为波动电源(variablegeneration,VU)。低波动区每小时风电爬坡功率不超过额定容量的10%，而高波动区每小时风电爬坡功率可达额定容量的30%。2我国可再生能源发展政策分析我国于2006年正式施行《可再生能源法》，并推行了一系列政策促进可再生能源发展，包括可再生能源开发利用总量目标激励、固定上网电价、招标电价制度、电价补贴、保障性消纳政策等[2]。在补贴政策支持下，可再生能源发电装机容量快速增长，但也带来巨大的财政补贴和消纳压力。随着高比例可再生能源并网，其出力的不确定性给电网带来了新的挑战，造成了弃风、弃光等资源浪费情况。除受可再生能源资源与用电负荷逆向分布的地理特征影响，以及电网跨省区输送通道容量和电力系统灵活性限制等技术原因外，缺乏促进可再生能源消纳的市场化机制也是造成弃风、弃光的重要原因因此，国家出台了一系列消纳保障的政策，以应对可再生能源消纳困难、补贴缺口扩大等问题。政策支持可再生能源参与市场竞争、跨省跨区交易，鼓励可再生能源平价上网，并通过绿证交易获得合理收益补偿来替代补贴。2020年，“双碳”目标的提出为低碳可再生能源的开发和利用指明了方向。2021年，可再生能源迎来平价上网时代，凭借边际成本低的优势参与市场化交易对可再生能源发展来说既是机遇也是挑战[3]。3可再生能源参与电力现货市场存在的问题3.1弃风、弃光由于缺乏与周边地区电网的互联和交易，弃风、弃光问题随着可再生能源电网穿透率的提高而凸显。中国国家电网通过优化机组运行、检修方式、开展水火风光协调控制、积极推进弃风弃光跨区交易，可再生能源消纳实现了“双升双降”，但仍需进一步完善市场化交易机制，发挥市场配置资源的决定性作用，以从根本上解决弃风、弃光问题。此外，与传统发电方式不同，大量可再生能源发电资源分布较为分散，市场缺乏有效消纳分布式资源的机制。3.2负电价及电价波动性增强由于发电边际成本较低，大规模可再生能源参与电力市场会降低电价。但由于缺乏对灵活发、用电资源的调用机制、传统机组启停成本较高、可再生能源发电强制上网或存在补贴，电力市场运行中会出现负电价，不利于电力系统的长期发展；且电价波动性因大规模可再生能源的参与而增强，市场中的金融风险增加。3.3价格信号低效可再生能源预测精度随交易时间的临近而逐渐增高，但交易窗口过于单一，日前市场往往在交易日来临前数小时就已关闭，虽然一些地区开展了日内市场，但流动性依然较低。因而市场缺乏激励预测信息及时披露的机制，价格信号低效，灵活配置资源能力不足。3.4可再生能源市场竞争力较弱在现有电力市场机制下，可再生能源的不确定性使其无法在市场中准确申报电量信息，因而可能承受惩罚；而不可控性又制约了其在多时间尺度市场中策略性竞价的能力。3.5平衡可再生能源成本较高风电的波动性和不确定性增加了系统的平衡成本。全球电力市场运行中，风电使系统平衡成本平均增加2~3EUR/(MW⋅h)。此外，目前的辅助服务市场规则主要基于传统机组制定，可再生能源参与辅助服务市场的限制条件较多。4可再生能源参与电力现货市场解决策略4.1提升可再生能源资源评估和预测技术科学的资源评估和精确的预测既有助于准确衡量可再生能源对电力市场的影响，以对市场机制做出合理化改进；又有助于可再生能源发电商管理市场风险，增加收益。此外，考虑电力供需实时平衡的要求和供需双方均存在不确定性的特点，还应发展供需双方多市场主体的联合评估和预测技术。中国目前市场中欠缺真实反映电能价值及供需关系的价格信号，应通过建立公平竞争的电力市场交易机制合理分摊可再生能源并网产生的成本，促使可再生能源发电商主动提升资源评估和预测能力。4.2深入挖掘供需两侧的灵活性利用灵活的价格机制和信息互动技术，深入挖掘供需两侧的用能灵活性、储能灵活性、多能转化灵活性、多能源网络耦合灵活性。目前中国电力市场价格机制和交易模式过于单一，难以深入挖掘供需两侧的灵活性，应一方面通过灵活的市场机制合理分摊系统成本，提升灵活发电资源的竞争优势，提高电源调节能力；另一方面根据实际用能情况，针对重点行业推进电能替代、清洁替代，挖掘需求侧灵活性。4.3设计适应可再生能源发电特点的市场机制和交易产品合理利用可再生能源发电的爬坡成本低、分段价值不同等资源特点，设计相应的市场机制和交易产品，促进可再生能源的市场化消纳。中国还存在着可再生能源资源地区间分布不均及与负荷分布不平衡的特点。一方面，应建立灵活的零售电价机制，调动需求侧多能协调下的储能、用能灵活性，促进可再生能源就地消纳；另一方面，应提高电网互联互通水平，建立合理的跨区跨省交易机制。4.4完善促进信息互动机制随着掌握灵活发、用电资源的市场主体的增多，能够决定市场均衡和市场主体行为策略等有价值的信息量大幅增加，信息互动效率对市场运行和市场主体获利产生影响。应运用市场机制促进信息及时披露，通过市场信号引导市场主体间的信息互动，或开展信息交易，以降低电能交易成本，提升市场主体效益。能源流动必然伴随着信息互动，中国电力市场机制的不完善导致信息互动的激励不足。应一方面从技术方面建立通用的通信标准、提升通信可靠性及安全性；另一方面在电力市场的设计中关注信息有效性问题，降低信息成本。4.5开发分布式算法，应对大规模系统计算复杂性和市场主体隐私性问题市场主体的多元化使市场出清、行为决策等问题的计算复杂性增加；大规模市场中的信息流动可能会侵犯市场主体的隐私性，导致市场主体退出市场，影响市场规模的提升。因此，应开发分布式算法，提升市场效率，吸引各方参与。4.6建立电网的高效运营模式供需两侧的不确定性随着可再生能源的发展而迅速增加，电网阻塞和利用率低的问题并存，电网作为独立的市场主体，应通过合理的输配电价成本计算和分摊机制，引导供需互动，提升运营效率。电力市场的发展会改变现有电网调度模式，因而还应重视电网调度能力和电力市场的协调发展，开发新的调度软件。4.7改进不确定性下的多能源市场交互机制一方面，供需两侧及社会经济发展均会为能源市场引入不确定性，应从多能源市场交互角度全面分析不确定性来源，建立恰当的不确定性分析模型；另一方面，应探索多能源市场协调运行模式，以提升市场稳定性，为市场主体提供全面的获利方式和风险管理手段。5结束语综上所述，加快全球能源转型，实现绿色低碳发展，已成为当今国际社会的共同使命。过去几年中，我国不断为全人类向着更加安全的气候未来做出贡献，表明了我国对共建全球绿色未来的坚定信念。其中，可再生能源参与电力现货市场是可再生能源一种柔性消纳方式，其发展面临复杂的政策环境，亟须合理的体系设计促进其市场化消纳和健康发展，提升可再生能源电力的市场竞争力，支持可再生能源行业发展。参考文献[1]张翔.适应可再生能源配额制的电力市场交易体系研究[J].电网技术，