考慮能量存取的自備電廠去中心化交易機(jī)制探究

任景，薛晨，馬曉偉，崔偉，孟鑫羽，楊迎，王劍曉

(1.國(guó)家電網(wǎng)公司西北分部，西安市 710048；2.北京清能互聯(lián)科技有限公司，北京市 100080；3.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京市 102206)

0 引 言

自備電廠長(zhǎng)期以來與主網(wǎng)上下網(wǎng)功率交換較少，且裝機(jī)容量小、響應(yīng)速度快、調(diào)峰能力強(qiáng)，對(duì)促進(jìn)新能源消納有較大潛力。目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于自備電廠參與新能源消納的研究主要集中于發(fā)電權(quán)交易。文獻(xiàn)[1-2]設(shè)計(jì)了自備電廠與新能源企業(yè)間的發(fā)電權(quán)轉(zhuǎn)讓交易模式和交易規(guī)則。文獻(xiàn)[3-6]建立了發(fā)電權(quán)交易模式下各方效益模型，通過量化分析驗(yàn)證了發(fā)電權(quán)交易能夠?qū)崿F(xiàn)社會(huì)效益最大化。文獻(xiàn)[7-8]提出了計(jì)及網(wǎng)損的發(fā)電權(quán)交易模式，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定性和交易結(jié)果的公平性。文獻(xiàn)[9]研究了發(fā)電權(quán)交易機(jī)制促進(jìn)可再生能源消納效果的中長(zhǎng)期評(píng)價(jià)與優(yōu)化工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電權(quán)交易關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化。在交易策略方面，文獻(xiàn)[10-11]研究了雙向叫價(jià)發(fā)電權(quán)拍賣模式和集中撮合交易模式的競(jìng)價(jià)策略。文獻(xiàn)[12]基于合作博弈論設(shè)計(jì)了發(fā)電權(quán)交易模式，提出采用Shapley值分配策略實(shí)現(xiàn)利益均衡、多方共贏。自備電廠在中長(zhǎng)期市場(chǎng)中轉(zhuǎn)讓發(fā)電權(quán)后，執(zhí)行過程中通過調(diào)峰完成交易用電量，并支付用電費(fèi)用，其收益主要取決于發(fā)電權(quán)轉(zhuǎn)讓和市場(chǎng)用電的價(jià)格差。受市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)影響，自備電廠轉(zhuǎn)讓發(fā)電權(quán)的收益具有較大的不確定性[13]。為此，自備電廠可利用自主調(diào)節(jié)發(fā)用電的特性，在總電量計(jì)劃不變的情況下，在中長(zhǎng)期價(jià)格較低時(shí)買入電量(電量存儲(chǔ))，現(xiàn)貨價(jià)格較高時(shí)賣出電量(電量釋放)，通過套利規(guī)避價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)。

自備電廠在用戶側(cè)分布較廣，采用傳統(tǒng)的中心化能源交易模式存在運(yùn)維成本高、交易效率低、信息透明度低、數(shù)據(jù)易受攻擊等缺點(diǎn)[14]。而近年新興的區(qū)塊鏈技術(shù)，基于哈希算法、非對(duì)稱加密以及智能合約等構(gòu)成共識(shí)機(jī)制，能夠使交易信息可追溯且難以篡改，具有去中心化和高安全性特點(diǎn)[15]。文獻(xiàn)[16-17]分析了區(qū)塊鏈在能源電力行業(yè)中的典型應(yīng)用場(chǎng)景，并給出了發(fā)展完善建議。文獻(xiàn)[18]將智能合約技術(shù)與可交易能源控制相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電消納的控制目標(biāo)。

為了規(guī)避發(fā)電權(quán)交易價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，激勵(lì)自備電廠消納新能源的意愿，同時(shí)提高新能源消納效率，本文提出自備電廠能量存取服務(wù)模式，探究考慮能量存取服務(wù)的自備電廠參與新能源消納的去中心化交易機(jī)制，在保證各方利益和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，構(gòu)建以新能源消納量最大和服務(wù)費(fèi)用最小為目標(biāo)的發(fā)電權(quán)與能量存取配比優(yōu)化模型，通過算例分析驗(yàn)證該模式的有效性，為完善新能源消納機(jī)制提供有益參考。

1 自備電廠能量存取服務(wù)模式

1)開展能量存取服務(wù)的必要性。

在發(fā)電權(quán)交易中，自備電廠將發(fā)電量指標(biāo)轉(zhuǎn)讓給新能源場(chǎng)站，新能源場(chǎng)站支付轉(zhuǎn)讓費(fèi)用，則新能源消納價(jià)格等于其上網(wǎng)電價(jià)與發(fā)電權(quán)價(jià)格之差。不同棄電率情況下新能源企業(yè)對(duì)消納價(jià)格的意向曲線如圖1所示，消納價(jià)格意向隨著區(qū)域新能源棄電率的增長(zhǎng)而不斷下降。因此，隨著棄電率的增長(zhǎng)，新能源對(duì)于發(fā)電權(quán)的價(jià)格意向不斷提高。

圖1 新能源價(jià)格意向Fig.1 Intention of new energy price

自備電廠轉(zhuǎn)讓發(fā)電權(quán)后再?gòu)碾娋W(wǎng)中以下網(wǎng)電價(jià)購(gòu)買電量，則其用電成本的變化為：

(1)

當(dāng)發(fā)電權(quán)價(jià)格高于自備電廠下網(wǎng)電價(jià)與自身發(fā)電成本之差時(shí)，自備電廠可獲益。隨著棄電率的下降，新能源發(fā)電權(quán)交易價(jià)格意向低于某一臨界點(diǎn)時(shí)，即：

(2)

此時(shí)，自備電廠不再?gòu)陌l(fā)電權(quán)交易中獲利，沒有利益驅(qū)動(dòng)其參與新能源消納，自備電廠對(duì)新能源的消納電量為0。

因此，在棄風(fēng)棄光率比較低的情況下需要改進(jìn)消納模式，結(jié)合能量存取服務(wù)交易，激發(fā)自備電廠參與新能源消納的積極性。此外，隨著后續(xù)新能源平價(jià)上網(wǎng)政策措施的落實(shí)，發(fā)電權(quán)交易的效益空間被逐漸壓低，對(duì)于自備電廠參與新能源消納的長(zhǎng)效交易機(jī)制的建立十分迫切。

2)能量存取服務(wù)模式概述。

自備電廠的“自發(fā)自用”特征使其能夠如同儲(chǔ)能設(shè)施一樣通過能量存取發(fā)揮調(diào)峰功能，即在新能源出力高峰時(shí)段，減少自發(fā)電量并通過電網(wǎng)供電滿足自身用電需求，達(dá)到存儲(chǔ)新能源電量的效果；在新能源出力低谷時(shí)段，提高發(fā)電量使自身需求之外的電力上網(wǎng)供電，達(dá)到釋放新能源電量的效果。

在能量存取服務(wù)模式下，自備電廠的電量指標(biāo)總體不變，通過發(fā)電計(jì)劃的“時(shí)空平移”實(shí)現(xiàn)消納新能源的目的。自備電廠通過提供的能量存取服務(wù)，上、下網(wǎng)電量互抵后將不再結(jié)算存取電量的上、下網(wǎng)費(fèi)用，并獲取一定的存取服務(wù)費(fèi)，由相關(guān)的新能源企業(yè)分?jǐn)偰芰看嫒》?wù)費(fèi)用。由于新能源發(fā)電上網(wǎng)能夠獲得固定的發(fā)電補(bǔ)貼，當(dāng)能量存取服務(wù)成本低于新能源上網(wǎng)電費(fèi)(含發(fā)電補(bǔ)貼)時(shí)，可引導(dǎo)新能源主動(dòng)參與能量存取交易。

在參與新能源消納的交易中，利用能量存取功能，作為發(fā)電權(quán)交易的補(bǔ)充，使自備電廠通過收取能量存取服務(wù)費(fèi)用獲益，以規(guī)避發(fā)電權(quán)交易存在的價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步釋放自備電廠消納新能源的潛力。

2 考慮能量存取的去中心化交易機(jī)制

2.1 去中心化與中心化交易機(jī)制對(duì)比分析

傳統(tǒng)的電力交易采用中心化的交易方式，通過交易中心機(jī)構(gòu)進(jìn)行集中撮合或優(yōu)化實(shí)現(xiàn)出清[19]。這種方式下交易架構(gòu)簡(jiǎn)單，市場(chǎng)成員操作方便，市場(chǎng)建立的速度更快；信息、數(shù)據(jù)都是“中心化”，便于市場(chǎng)成員查詢和更迭，有利于實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化。但由于所有信息和交易記錄由中心機(jī)構(gòu)統(tǒng)一管理，數(shù)據(jù)安全系數(shù)低，用戶隱私難以保障；中心化交易平臺(tái)需要更多的資源維護(hù)，導(dǎo)致運(yùn)行成本高、運(yùn)行效率低；參與交易的市場(chǎng)主體之間存在信息壁壘，可利用信息較為局限，且交易撮合及優(yōu)化過程封閉，信息透明度低，更無法實(shí)現(xiàn)交易過程的實(shí)時(shí)追溯[20]。

去中心化交易機(jī)制利用區(qū)塊鏈技術(shù)，用戶之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行交易，鏈上的全部節(jié)點(diǎn)共同確認(rèn)和維護(hù)所有交易，并通過共識(shí)機(jī)制保證結(jié)果的有效性和一致性[21]。所有的交易數(shù)據(jù)都基于密碼學(xué)技術(shù)存儲(chǔ)在各節(jié)點(diǎn)上，能夠保證交易公平透明，且每一筆交易都可追溯并難以篡改，數(shù)據(jù)安全可靠；公共記賬的特性也讓交易成本更低、運(yùn)行效率更高。電力商品具有特殊的物理屬性，將去中心化機(jī)制直接應(yīng)用于電力交易，受線路傳輸容量和電網(wǎng)安全約束影響，會(huì)存在交易結(jié)果與調(diào)度安全難以匹配的問題。

2.2 基于聯(lián)盟鏈的去中心化交易機(jī)制

聯(lián)盟鏈?zhǔn)遣糠秩ブ行幕?，由各個(gè)組織機(jī)構(gòu)共同管理，并具有一定的準(zhǔn)入機(jī)制[22]。為保障相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)交易過程的監(jiān)管功能，提高數(shù)據(jù)的安全性和隱私性，自備電廠參與新能源消納宜采用基于聯(lián)盟鏈的去中心化交易機(jī)制。

本文設(shè)計(jì)的自備電廠參與新能源消納的去中心化交易架構(gòu)如圖2所示，相關(guān)的組織機(jī)構(gòu)包括自備電廠、新能源場(chǎng)站、調(diào)度機(jī)構(gòu)和支付機(jī)構(gòu)4類。自備電廠提供發(fā)電權(quán)和能量存取服務(wù)；新能源場(chǎng)站為購(gòu)買方；調(diào)度機(jī)構(gòu)執(zhí)行相關(guān)的物理層面的操作；支付機(jī)構(gòu)以數(shù)字代幣作為交易介質(zhì)，基于合約執(zhí)行情況進(jìn)行支付。針對(duì)每一類組織機(jī)構(gòu)至少要在聯(lián)盟鏈中注冊(cè)一個(gè)管理員，對(duì)準(zhǔn)入的用戶進(jìn)行資格審核。聯(lián)盟鏈發(fā)揮交易賬本功能，只負(fù)責(zé)記錄自備電廠與新能源場(chǎng)站之間的發(fā)電權(quán)和能量存取服務(wù)的交易信息。交易采用集中出清模式通過智能合約對(duì)市場(chǎng)主體進(jìn)行撮合，為提高出清效率，鏈上只記錄申報(bào)信息和交易結(jié)果，在鏈下執(zhí)行撮合算法和存儲(chǔ)中間數(shù)據(jù)。

圖2 去中心化交易架構(gòu)Fig.2 Architecture of decentralized transaction

交易采用Hyperledger Fabric提出的“背書-排序-驗(yàn)證”方式達(dá)成共識(shí)[23]。首先聯(lián)盟鏈會(huì)從所有機(jī)構(gòu)中選取幾個(gè)受信任的背書節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)接收市場(chǎng)申報(bào)信息并調(diào)用優(yōu)化算法生成模擬交易結(jié)果，通過數(shù)字簽名進(jìn)行背書處理。集齊了所有背書節(jié)點(diǎn)的簽名且結(jié)果一致的交易將由調(diào)度機(jī)構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序，并打包成區(qū)塊發(fā)送給所有的節(jié)點(diǎn)。各節(jié)點(diǎn)對(duì)收到的區(qū)塊進(jìn)行有效性驗(yàn)證，將通過驗(yàn)證的交易提交到賬本中，視為所有節(jié)點(diǎn)達(dá)成了共識(shí)。該過程中，通過背書和驗(yàn)證保證在交易結(jié)果的合理性和合法性上達(dá)成共識(shí)，通過排序保證在交易順序的一致性上達(dá)成共識(shí)。

以某一筆交易為例，某些新能源場(chǎng)站根據(jù)功率預(yù)測(cè)情況確定新能源消納需求量，發(fā)起發(fā)電權(quán)/能量存取服務(wù)交易請(qǐng)求，以降低棄電風(fēng)險(xiǎn)。有發(fā)電可調(diào)空間的自備電廠可提交自身下網(wǎng)電價(jià)和發(fā)電成本，響應(yīng)新能源場(chǎng)站的請(qǐng)求。綜合新能源場(chǎng)站和自備電廠的申報(bào)信息，通過智能合約對(duì)交易進(jìn)行撮合，撮合時(shí)以新能源最大化消納和社會(huì)福利最大化為目標(biāo)，考慮企業(yè)利益和電網(wǎng)物理約束，集中出清交易結(jié)果，包括發(fā)電權(quán)和能量存取交易規(guī)模和交易價(jià)格。社會(huì)福利最大化的目的是實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu)，在自備電廠參與新能源消納的過程中，主要體現(xiàn)為以最小的成本實(shí)現(xiàn)更多的新能源消納，發(fā)電計(jì)劃滾動(dòng)調(diào)整工作最少，同時(shí)需要全體新能源企業(yè)分?jǐn)偟哪芰看嫒≠M(fèi)用最少。

區(qū)塊鏈通常指的是公有鏈，通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易和分布式算法實(shí)現(xiàn)出清。相較于一般的區(qū)塊鏈，聯(lián)盟鏈去中心化程度較弱，但更適用于電力交易場(chǎng)景，理由為：1)基于管理員的審核機(jī)制有利于電力交易的監(jiān)管；2)通過集中出清模式保證交易結(jié)果滿足電網(wǎng)物理約束；3)鏈下執(zhí)行優(yōu)化出清算法有利于提高出清效率；4)共識(shí)速度更快。

3 去中心化交易撮合模型

3.1 去中心化交易撮合流程

考慮將能量存取服務(wù)作為發(fā)電權(quán)交易的補(bǔ)充，以去中心化的方式實(shí)現(xiàn)自備電廠消納新能源的交易撮合流程如圖3所示。

圖3 撮合交易流程Fig.3 Flowchart of matchmaking transaction

1)市場(chǎng)主體注冊(cè)。符合交易條件的自備電廠企業(yè)和新能源場(chǎng)站提交注冊(cè)申請(qǐng)，通過資格審核后則能上鏈交易。

2)市場(chǎng)交易申報(bào)。新能源申報(bào)發(fā)電權(quán)交易意向價(jià)格、電量，自備電廠申報(bào)發(fā)電成本、下網(wǎng)電價(jià)、可調(diào)電量，將申報(bào)信息寫入聯(lián)盟鏈數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3)鏈下集中出清。首先在不保證自備電廠虧損的前提下出清與新能源的發(fā)電權(quán)交易電量，再判斷是否還有新能源消納需求和可消納的空間；若有，則進(jìn)一步撮合能量存取服務(wù)交易，得到預(yù)出清結(jié)果，并進(jìn)行安全校核。

4)合同簽訂執(zhí)行。自備電廠和新能源場(chǎng)站雙方應(yīng)簽訂發(fā)電權(quán)或能量存取合同，合同約定交易電量、電價(jià)和執(zhí)行條件，由調(diào)度機(jī)構(gòu)通過調(diào)整雙方發(fā)電計(jì)劃實(shí)現(xiàn)自備電廠與新能源場(chǎng)站的發(fā)電替代或能量存取。

3.2 交易組合模式及收益模型

1)發(fā)電權(quán)交易。

當(dāng)區(qū)域新能源棄電率較高時(shí)，新能源的發(fā)電權(quán)價(jià)格意向高于自備電廠下網(wǎng)電價(jià)與自備電廠發(fā)電成本之差，自備電廠參與新能源發(fā)電權(quán)交易可獲利。在此區(qū)間內(nèi)，沿用自備電廠參與新能源發(fā)電權(quán)交易的模式。

新能源發(fā)電的邊際成本接近0，本文暫不考慮，則新能源企業(yè)參與發(fā)電權(quán)交易后獲取的收益為：

(3)

自備電廠參與發(fā)電權(quán)交易后獲益為：

(4)

2)“發(fā)電權(quán)+能量存取”組合交易。

當(dāng)區(qū)域新能源棄電率較低時(shí)，新能源的發(fā)電權(quán)價(jià)格意向低于下網(wǎng)電價(jià)與自備電廠發(fā)電成本之差，自備電廠無法從發(fā)電權(quán)交易中獲益。此時(shí)，分配一定的自備電廠電量指標(biāo)提供能量存取服務(wù)，使其獲得一定收益，繼續(xù)消納新能源。

在組合交易模式下，新能源企業(yè)的獲益Ej為：

(5)

(6)

在組合交易模式下，自備電廠企業(yè)的獲益Ei為：

(7)

(8)

組合交易模式下，考慮自備電廠利益不虧損的前提下，通過調(diào)整發(fā)電權(quán)電量與存取電量的配比，實(shí)現(xiàn)收益與虧損額度互補(bǔ)。

3)能量存取服務(wù)。

當(dāng)區(qū)域新能源棄電率繼續(xù)降低，使發(fā)電權(quán)意向價(jià)格低于一定閾值時(shí)，無法通過調(diào)整2種交易的配比避免自備電廠虧損。為進(jìn)一步促進(jìn)新能源消納，減少新能源的棄電損失，只能采取能量存取的模式鼓勵(lì)自備電廠參與新能源消納。

僅能量存取服務(wù)模式下，新能源企業(yè)多發(fā)的電量全部通過能量存取的形式進(jìn)行消納，并獲得上網(wǎng)費(fèi)用、支付能量存取費(fèi)用，其獲益為兩者之差：

(9)

自備電廠企業(yè)的獲益為：

(10)

3.3 發(fā)電權(quán)與能量存取配比優(yōu)化模型

該模型以新能源最大化消納和自備電廠能量存取服務(wù)費(fèi)用最小為目標(biāo)，綜合考慮電廠企業(yè)利益、機(jī)組電量空間、消納空間及電網(wǎng)安全等約束條件，對(duì)交易區(qū)間內(nèi)參與2種交易的電量進(jìn)行優(yōu)化分配。

優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為：

min(ω1Qs+ω2Ca)

(11)

式中：ω1、ω2為新能源消納和費(fèi)用成本2個(gè)目標(biāo)的優(yōu)化權(quán)重，ω1+ω2=1，可根據(jù)優(yōu)化需求靈活進(jìn)行調(diào)整；Qs為新能源棄電量；Ca為能量存取中用于補(bǔ)貼自備電廠的支出。

(12)

(13)

配比模型的約束條件包括：

1)企業(yè)利益約束。配比的選取需要保證自備電廠企業(yè)的利益不受損，即：

(14)

2)電量空間約束。自備電廠參與發(fā)電權(quán)交易和能量存取的電量空間不能超過自備電廠機(jī)組的可調(diào)電量總空間，即：

(15)

新能源參與發(fā)電權(quán)交易和能量存取的電量空間不能超過新能源消納總電量需求，即：

(16)

3)其他約束條件。包括線路潮流約束、斷面潮流約束、機(jī)組出力爬坡約束等。

4 算例分析

4.1 單一主體交易

選取具有高比例新能源的西北電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的甘肅省蘭鋁公司自備電廠與青海省風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目，進(jìn)行發(fā)電權(quán)和能量存取服務(wù)組合交易分析。其中，蘭鋁自備電廠年發(fā)電量約為6 000 GW·h，發(fā)電成本為0.309 0元/(kW·h)，下網(wǎng)電價(jià)為0.425 7元/(kW·h)。青海省風(fēng)電年發(fā)電量約為6 800 GW·h，本文根據(jù)國(guó)家確定的2020年Ⅳ類資源區(qū)風(fēng)電指導(dǎo)電價(jià)0.470 0元/(kW·h)作為青海風(fēng)電的上網(wǎng)電價(jià)。

根據(jù)需求曲線特性以及風(fēng)電上網(wǎng)價(jià)格和補(bǔ)貼水平等因素，假設(shè)青海風(fēng)電消納意向價(jià)格與區(qū)域棄風(fēng)率的關(guān)系如圖4所示。

圖4 青海風(fēng)電消納意向價(jià)格與棄風(fēng)率的關(guān)系Fig.4 Relation between wind power consumption intention price and wind curtailment rate in Qinghai

新能源企業(yè)對(duì)于發(fā)電權(quán)的意向價(jià)格為：

Pa=Pon-P*

(17)

式中：P*為新能源消納意向價(jià)格。

代入實(shí)際價(jià)格數(shù)據(jù)，可以得出青海省風(fēng)力發(fā)電企業(yè)對(duì)于發(fā)電權(quán)價(jià)格的意愿值為：

Pa=0.470 0元/(kW·h)-P*

(18)

根據(jù)區(qū)域棄風(fēng)率，得到青海省風(fēng)電的消納需求為：

Qd=Qmγs=6 800 GW·h·γs

(19)

式中：Qm為青海風(fēng)電的最大可發(fā)電量；γs為區(qū)域風(fēng)電的棄風(fēng)率。

能量存取服務(wù)交易尚未開展市場(chǎng)交易，價(jià)格主要由政府制定，西北電網(wǎng)能量存取服務(wù)的定價(jià)為0.100 0元/(kW·h)。

蘭鋁自備電廠下網(wǎng)電價(jià)與自身發(fā)電成本之差為0.116 7元/(kW·h)，根據(jù)新能源消納價(jià)格意向曲線可知，當(dāng)棄風(fēng)率小于17.2%時(shí)，適用于組合交易模式。根據(jù)發(fā)電權(quán)與能量存取配比優(yōu)化模型，2個(gè)目標(biāo)的優(yōu)化權(quán)重均取0.5，通過去中心化的交易撮合模型計(jì)算，得到青海風(fēng)電的棄風(fēng)率在0～17.2%區(qū)間時(shí)，蘭鋁電廠發(fā)電權(quán)轉(zhuǎn)讓電量和能量存取電量以及能量存取電量的占比如圖5所示。

圖5 發(fā)電權(quán)與能量存取配比優(yōu)化結(jié)果Fig.5 Optimization results of power generation rights and energy access power

由圖5可知，隨著棄風(fēng)率的減小，蘭鋁自備電廠能量存取電量占比越大。當(dāng)棄風(fēng)率小于17.2%，若只開展發(fā)電權(quán)交易，青海風(fēng)電與蘭鋁自備電廠無法成功達(dá)成交易，棄風(fēng)電量的消納量為0。發(fā)電權(quán)和能量存取組合交易時(shí)新增的風(fēng)電消納量和消納收益如圖6所示，最大可新增風(fēng)電消納量1 170 GW·h，新增消納收益41 372萬元。

圖6 新增風(fēng)電消納量和消納收益Fig.6 Increased wind power consumption and income

4.2 多主體交易

交易系統(tǒng)中共有3家自備電廠企業(yè)，各電廠的可調(diào)電量空間和下網(wǎng)電價(jià)與發(fā)電成本的差值如表1所示。

表1 自備電廠基本參數(shù)Table 1 Basic parameters of self-contained power plant

系統(tǒng)中6家新能源企業(yè)的消納需求和申報(bào)的發(fā)電權(quán)價(jià)格如表2所示。

表2 新能源發(fā)電權(quán)價(jià)格申報(bào)情況Table 2 Price of power generation rights declared by new energy

若只開展發(fā)電權(quán)交易，自備電廠在保證不虧損的前提下只能消納部分新能源，具體交易結(jié)果如表3所示。

表3 發(fā)電權(quán)交易結(jié)果(僅發(fā)電權(quán)交易)Table 3 Power generation right transaction results (generation rights trading only)MW·h

根據(jù)交易結(jié)果，新能源消納需求僅滿足48%，將產(chǎn)生棄風(fēng)棄光電量5 850 MW·h，新能源獲益600.91萬元，自備電廠獲益6.57萬元，交易共計(jì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益607.58萬元。

若采用發(fā)電權(quán)和能量存取服務(wù)組合交易模式，能量存取服務(wù)價(jià)格取0.100 0元/(kW·h)，根據(jù)去中心化的交易撮合模型，2個(gè)目標(biāo)優(yōu)化權(quán)重均取0.5，計(jì)算得到發(fā)電權(quán)和能量存取服務(wù)的具體交易結(jié)果如表4和表5所示。

表4 發(fā)電權(quán)交易結(jié)果(考慮能量存取服務(wù))Table 4 Power generation right transaction results (considering energy access services)MW·h

表5 能量存取交易結(jié)果Table 5 Energy access transaction resultsMW·h

根據(jù)交易結(jié)果，考慮能量存取服務(wù)后，能夠?qū)崿F(xiàn)新能源全額消納。從經(jīng)濟(jì)效益來看，新能源通過發(fā)電權(quán)交易可獲益1 130.81萬元，通過能量存取服務(wù)可獲益130.93萬元，總獲益為1 261.74萬元，新增了654.26萬元；自備電廠通過發(fā)電權(quán)交易會(huì)虧損6.52萬元，通過提供能量存取服務(wù)可獲益13.09萬元，總獲益為6.57萬元，獲益不變。

5 結(jié) 論

高比例風(fēng)光新能源并網(wǎng)消納對(duì)系統(tǒng)靈活性和調(diào)峰能力提出了更高要求，而平價(jià)上網(wǎng)趨勢(shì)將會(huì)限制發(fā)電權(quán)交易給自備電廠企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)效益。為進(jìn)一步釋放自備電廠消納新能源的潛力，提高交易效率，在發(fā)電權(quán)交易模式的基礎(chǔ)上，提出了考慮能量存取服務(wù)的去中心化交易機(jī)制，分析在不同的棄電率水平下，發(fā)電權(quán)交易和能量存取服務(wù)的組合交易方式及交易主體的收益，構(gòu)建了去中心化的交易撮合模型。最后通過算例驗(yàn)證，結(jié)合能量存取服務(wù)，能夠有效提升自備電廠的新能源消納貢獻(xiàn)度，增加新能源消納效益，實(shí)現(xiàn)多方利益共贏，為高比例新能源區(qū)域完善新能源消納機(jī)制提供參考。