適應(yīng)中國背景的跨省區(qū)容量市場聯(lián)合出清機(jī)制

孫啟星，邢 棟，張 超，方魯睿，尤培培，李司陶

（1.國網(wǎng)能源研究院有限公司財(cái)會(huì)與審計(jì)研究所，北京 102209；2.國網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司輸電網(wǎng)規(guī)劃中心，北京 102211；3.西交利物浦大學(xué)智能工程學(xué)院，蘇州 215123）

容量市場是保證電力系統(tǒng)總體發(fā)電容量充裕度的一種市場化控制方式，已經(jīng)應(yīng)用于美國[1]、英國[2]、俄羅斯等國家。近期，加拿大已陸續(xù)有容量市場規(guī)則出臺(tái)，計(jì)劃于2022 年實(shí)行容量市場交易。容量市場建設(shè)初衷是為了通過市場競爭在低成本情況下滿足整個(gè)電力系統(tǒng)發(fā)電容量充裕度，解決由于電能量市場電價(jià)過低而導(dǎo)致發(fā)電企業(yè)的“Missing Money（現(xiàn)金損失）”及“Missing Market（市場效力損失）”等問題。

在電力能量市場機(jī)制下，發(fā)電機(jī)組的報(bào)價(jià)曲線與發(fā)電量（利用小時(shí)數(shù)）、固定成本、變動(dòng)成本相關(guān)[3]。鑒于我國和部分國家及地區(qū)的現(xiàn)貨市場對(duì)最高價(jià)格有明確限制，使部分利用小時(shí)數(shù)較低的機(jī)組存在不能回收其固定成本的問題，而這部分機(jī)組在保障電力系統(tǒng)平衡方面又有著至關(guān)重要的作用，因此，亟待研究如何通過市場機(jī)制的改變補(bǔ)償這部分成本的損失[4-5]。

容量市場的應(yīng)用可以很好的解決此類問題，它即可以保證電網(wǎng)整體發(fā)電容量充裕度[6]，也可以利用容量市場中的價(jià)格信號(hào)提前引導(dǎo)發(fā)電資源投資，保證電力系統(tǒng)長期可持續(xù)發(fā)展[7]。容量市場可為發(fā)電企業(yè)提供能量交易之外的額外收益，彌補(bǔ)發(fā)電企業(yè)在能量市場中無法回收的固定資產(chǎn)投資[8]，減少發(fā)電企業(yè)在電能量市場中的利潤壓力，促使發(fā)電企業(yè)在能量市場投標(biāo)中，根據(jù)更接近自身發(fā)電邊際成本進(jìn)行報(bào)價(jià)。

我國電力調(diào)度情況比較特殊，在“雙軌制”背景下，優(yōu)先發(fā)電電源占比較高[9]，跨省跨區(qū)交易規(guī)模約超全社會(huì)總用電量的20%。兩個(gè)特殊的背景導(dǎo)致國外在容量市場上的研究實(shí)施經(jīng)驗(yàn)難以直接應(yīng)用并解決我國的跨省區(qū)大規(guī)模調(diào)度資源優(yōu)化配置問題[10]。在容量市場機(jī)制中，需充分考慮目前“雙軌制”和跨省區(qū)交易對(duì)容量市場的影響。

目前，國內(nèi)研究主要側(cè)重于對(duì)容量市場必要性的討論[11]和對(duì)本地資源進(jìn)行調(diào)配[12-13]，未深入研究跨省區(qū)容量市場的交易機(jī)制及模型。因此亟需研究容量市場中關(guān)于跨省區(qū)交易的市場機(jī)制，并綜合考慮在高比例可再生滲透率情況下對(duì)系統(tǒng)供電安全的要求。

1 其他國家容量市場現(xiàn)狀及經(jīng)驗(yàn)

1.1 國際容量充裕保障機(jī)制對(duì)比

目前，不同國家依據(jù)其發(fā)展情況采用不同的容量市場機(jī)制，較成熟的容量市場機(jī)制包括稀缺定價(jià)機(jī)制、戰(zhàn)略備用機(jī)制、容量補(bǔ)償機(jī)制及容量市場機(jī)制。各容量保障機(jī)制優(yōu)缺點(diǎn)及主要應(yīng)用國家見表1。當(dāng)前容量市場機(jī)制主要有以下兩個(gè)特點(diǎn)。

表1 國際容量充裕保障機(jī)制比較Tab.1 Comparison among international capacity margin guarantee mechanisms

（1）容量事前調(diào)整是指提前預(yù)估系統(tǒng)容量并對(duì)未來發(fā)電容量提出需求，引導(dǎo)發(fā)電企業(yè)進(jìn)行電源投資。事前調(diào)整對(duì)容量保障有一定超前性。

（2）容量事后調(diào)整是指市場出現(xiàn)容量短缺的價(jià)格信號(hào)后，發(fā)電企業(yè)自行判斷是否進(jìn)行電源投資。由于電源建設(shè)周期較長，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一段時(shí)間的發(fā)電容量不足。因此事后調(diào)整對(duì)容量保障有一定滯后性。

由于我國電源/負(fù)荷結(jié)構(gòu)變化較快、且電力用戶對(duì)電力價(jià)格波動(dòng)承受力較差等特殊原因，建議我國未來可基于已實(shí)行的容量補(bǔ)償機(jī)制，逐步推進(jìn)容量市場機(jī)制的建立。

1.2 國外容量市場出清方法

1.2.1 電力系統(tǒng)中總需求容量確定

在技術(shù)上，電力系統(tǒng)總?cè)萘啃枨笥? 個(gè)部分共同決定：①系統(tǒng)需求預(yù)測；②發(fā)電供給側(cè)；③輸電線傳輸限制[14]。其中，系統(tǒng)需求預(yù)測綜合考慮小時(shí)負(fù)荷預(yù)測、系統(tǒng)保留需求預(yù)測和負(fù)載預(yù)測不確定性；發(fā)電供給側(cè)綜合考慮市場參與程度及各發(fā)電設(shè)備發(fā)電容量的確定；輸電傳輸限制需要考慮不同輸電區(qū)間的能量傳輸限制[15]。

1.2.2 容量市場容量需求曲線

容量需求曲線示意如圖1 所示。其中，長虛線為美國PJM 容量市場價(jià)格曲線[16]；實(shí)線為New York ISO（NYISO）容量市場價(jià)格曲線[17]；短虛線為New England ISO（ISO-NE）容量市場價(jià)格曲線[18]；P1、P2、P3分別為NYSIO、ISO-NE 和PJM 的理論最高容量出清價(jià)格。

由圖1 可知，價(jià)格曲線在裝機(jī)容量不能滿足整個(gè)電力系統(tǒng)容量需求時(shí)，發(fā)電設(shè)備獲得的單位容量費(fèi)用有價(jià)格上限；在系統(tǒng)總裝機(jī)容量滿足電力系統(tǒng)部分可靠性要求時(shí)，單位容量費(fèi)用價(jià)格下降。不同曲線表達(dá)不同的市場信號(hào)，PJM對(duì)電力系統(tǒng)裝機(jī)容量有明確的期待即需求曲線拐點(diǎn)的位置；ISO-NE對(duì)于過多的發(fā)電裝機(jī)容量給予的容量費(fèi)用較少，可以達(dá)到降低發(fā)電企業(yè)過分投資發(fā)電容量的熱情，優(yōu)化資源配置；NYISO的容量需求曲線使過多的發(fā)電機(jī)組不給予容量費(fèi)用，NYISO在容量稀缺時(shí)單位容量電價(jià)較高，并希望更多地發(fā)電容量參與容量市場保證地區(qū)電網(wǎng)安全。

圖1 不同ISO 的容量市場需求曲線Fig.1 Capacity market demand curves of different ISOs

1.2.3 容量市場出清方式

容量市場結(jié)算以不同發(fā)電設(shè)備報(bào)價(jià)按高低順序排列與容量需求曲線相交獲得，按邊際價(jià)格出清。容量市場出清方式如圖2所示，由圖2可知，以2組（S1和S2）報(bào)價(jià)為例，S1與S2分別有4個(gè)機(jī)組參與市場競拍。在S1的情況中，4個(gè)機(jī)組組合的報(bào)價(jià)情況與容量需求曲線相交于e點(diǎn)，則第4 個(gè)機(jī)組成為容量邊際機(jī)組，此點(diǎn)的單位容量價(jià)格高于b點(diǎn)對(duì)應(yīng)價(jià)格，體現(xiàn)容量市場中發(fā)電容量充裕度不夠，釋放鼓勵(lì)發(fā)電企業(yè)增加電力系統(tǒng)發(fā)電容量建設(shè)信號(hào)；在S2的情況中，4個(gè)發(fā)電機(jī)組報(bào)價(jià)組成的報(bào)價(jià)曲線與容量需求曲線相交于f點(diǎn)，此點(diǎn)對(duì)應(yīng)單位容量價(jià)格低于b點(diǎn)對(duì)應(yīng)價(jià)格，則說明市場容量資源相對(duì)富裕，釋放發(fā)電投資要謹(jǐn)慎的市場信號(hào)。

圖2 容量市場出清方式Fig.2 Clearing method for capacity market

1.2.4 美國PJM 容量市場跨區(qū)域交易機(jī)制

由于輸電能力限制，對(duì)容量市場交付區(qū)域會(huì)進(jìn)行交付能力分析，依據(jù)節(jié)點(diǎn)阻塞情況將區(qū)域內(nèi)劃分為不同的子區(qū)域，子區(qū)域在容量市場中被稱為節(jié)點(diǎn)交付區(qū)域LDA（locational deliverability area）。

容量可交付性測試分為2個(gè)步驟。

步驟1確定在滿足可靠性要求情況下，各LDA根據(jù)所需的目標(biāo)進(jìn)口輸電容量。該需求稱作容量緊急輸送目標(biāo)CETO（capacity emergency transfer objective），其值為有效容量，單位為MW。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)電可靠性評(píng)估模型確定CETO。

步驟2利用輸電分析模型確定各LDA 實(shí)際的進(jìn)口輸電容量極限。該上限值稱作容量緊急輸送極限CETL（capacity emergency transfer limit），其值為有效容量。

PJM 將滿足要求的LDA 定義為受限節(jié)點(diǎn)交付區(qū)域。PJM 需要在該交付年基本拍賣市場開市之前，將該交付年建模的受限LDA 及其可靠性要求、可變資源需求VRR（variable resource requirement）曲線公布在網(wǎng)站上，并確保以下條件成立：

LDA間的容量交易按照容量市場規(guī)則進(jìn)行，不對(duì)電源有特殊要求。我國國家政策和電力市場均要盡量保障可再生能源優(yōu)先消納，因此需對(duì)實(shí)際容量交付情況進(jìn)行約束，對(duì)不同電源在電力系統(tǒng)中的需求進(jìn)行劃分。

2 我國跨省區(qū)容量市場設(shè)計(jì)的背景與原則

2.1 國內(nèi)電力資源現(xiàn)狀

隨著碳中和目標(biāo)的提出，可再生能源新增裝機(jī)容量將會(huì)快速上漲，截止2019 年，我國可再生能源裝機(jī)容量為7.94×108kW，可再生能源年發(fā)電量為2.04×1012kW·h[19]。但可再生能源出力不穩(wěn)定，需要穩(wěn)定電源為其提供支撐保障。國外經(jīng)驗(yàn)一般是使用啟?？焖俚娜?xì)鈾C(jī)組在可再生能源出力下降時(shí)發(fā)電，保證電能質(zhì)量；我國燃?xì)鈾C(jī)組裝機(jī)約占5%，難以使用燃?xì)鈾C(jī)組保證大范圍的電力安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此，未來一段時(shí)間燃煤機(jī)組和儲(chǔ)能將配合燃?xì)鈾C(jī)組為可再生能源進(jìn)行調(diào)峰，在電力市場電源結(jié)構(gòu)中需要統(tǒng)籌安排[20]。

據(jù)國家電網(wǎng)能源院測算，2030 年前后，電力系統(tǒng)仍需新增火電裝機(jī)，存量火電裝機(jī)不宜過早過快退出市場，目前，仍需保證火電穩(wěn)定運(yùn)行，保障火電合理收益。另一方面，我國資源與負(fù)荷成逆向分布，負(fù)荷聚集區(qū)資源相對(duì)貧乏，資源富集區(qū)負(fù)荷不足，而國外能源電力行業(yè)資源與負(fù)荷分布相對(duì)均勻，因此，我國的容量市場設(shè)計(jì)不能照搬照抄國外經(jīng)驗(yàn)，需充分考慮跨區(qū)送電等相關(guān)情況

此外，隨著碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的提出，新能源機(jī)組在未來將會(huì)快速增長，擱淺成本成為在電力市場環(huán)境下制約發(fā)電機(jī)組低碳化發(fā)展的重要因素[21]。由于政策導(dǎo)向轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生的擱淺成本制約了發(fā)電企業(yè)的發(fā)展，無法回收的擱淺成本將成為發(fā)電企業(yè)的負(fù)擔(dān)并影響發(fā)電企業(yè)維持現(xiàn)有經(jīng)營狀況和再發(fā)展，從而影響整個(gè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定。在電能量市場中，發(fā)電企業(yè)長期以發(fā)電邊際成本報(bào)價(jià)，無法回收投入的固定成本[22]。

2.2 我國容量市場中容量需求曲線設(shè)計(jì)原則

容量市場不應(yīng)只簡單考慮電力結(jié)構(gòu)與電力可靠性問題，也要考慮如何解決發(fā)電容量穩(wěn)定、優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)、保證不適合新時(shí)代電力發(fā)展的電源有序退出和擱淺成本逐步回收問題，以及遠(yuǎn)期模式和現(xiàn)有國內(nèi)的電力情況銜接等問題。容量市場容量需求設(shè)計(jì)是為了保證電力系統(tǒng)長期發(fā)電容量充裕，目前，我國電力市場正逐漸由計(jì)劃管制轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌龌?，需建立適當(dāng)?shù)氖袌鰴C(jī)制保證未來電力系統(tǒng)發(fā)電容量充裕度和電力系統(tǒng)中發(fā)電結(jié)構(gòu)的合理。

2.3 跨省跨區(qū)容量市場整體性設(shè)計(jì)

跨省跨區(qū)容量市場可采用“全國統(tǒng)一報(bào)價(jià)，省內(nèi)預(yù)出清+協(xié)調(diào)出清”的方式，即，全國電源統(tǒng)一向容量市場上報(bào)報(bào)價(jià)情況，省內(nèi)、區(qū)域按照系統(tǒng)最低安全發(fā)電容量和調(diào)峰容量，保證優(yōu)先發(fā)電資源（可再生發(fā)電）進(jìn)行預(yù)出清；預(yù)出清結(jié)束后再結(jié)合省間通道和跨省電源資源進(jìn)行協(xié)調(diào)出清。

3 我國跨省區(qū)容量市場機(jī)制設(shè)計(jì)

3.1 不同地區(qū)的發(fā)電容量需求

由于我國資源分布不均，在容量市場出清中需首先考慮當(dāng)?shù)氐淖畹桶踩l(fā)電容量需求，包括系統(tǒng)對(duì)調(diào)峰的要求等因素。在保證最低安全發(fā)電容量需求后，對(duì)輸電容量及可再生能源發(fā)電等所需優(yōu)先消納的跨省區(qū)發(fā)電容量，進(jìn)行跨省跨區(qū)協(xié)調(diào)形成全國容量市場出清。容量市場出清流程如圖3所示。

圖3 容量市場出清流程Fig.3 Clearing process of capacity market

3.2 省內(nèi)靈活性電源容量與安全發(fā)電容量

由于各省負(fù)荷曲線不同、可再生能源滲透率不同，需對(duì)本省靈活性電源進(jìn)行單獨(dú)考量。通過規(guī)定靈活性電源（燃?xì)鈾C(jī)組、可深度調(diào)峰機(jī)組、儲(chǔ)能等）調(diào)峰參數(shù)確定靈活性電源要求，對(duì)符合要求的靈活性電源優(yōu)先單獨(dú)出清，并將出清的靈活性電源容量在省內(nèi)容量需求中扣減。以靈活性電源要求為依據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行情況需求設(shè)定固定值，使靈活性電源單獨(dú)出清的容量需求曲線為一條豎直折線；剩余滿足靈活性電源條件但未在容量市場靈活性電源考量中出清的發(fā)電容量進(jìn)入省內(nèi)出清。

考慮本地發(fā)電安全問題，各省可依據(jù)實(shí)際情況設(shè)置本省的安全發(fā)電容量（黑啟動(dòng)能力的發(fā)電容量）。其出清規(guī)則同靈活性電源發(fā)電容量出清規(guī)則相同，為單獨(dú)出清，出清后的發(fā)電容量在總?cè)萘啃枨笾锌蹨p。

考慮到靈活性電源容量與安全發(fā)電容量分別對(duì)應(yīng)不同的發(fā)電需求，靈活性電源容量出清需滿足以下條件：①當(dāng)同一機(jī)組不能在靈活性電源考量和安全發(fā)電容量考量中同時(shí)出清時(shí)，優(yōu)先考慮安全發(fā)電容量出清；②當(dāng)同一機(jī)組可以在靈活性電源考量和安全發(fā)電容量考量中同時(shí)出清時(shí)，按價(jià)格較高的容量費(fèi)用結(jié)算。

3.3 省內(nèi)、跨省區(qū)優(yōu)先消納發(fā)電容量

由于碳中和的目標(biāo)，我國對(duì)可再生能源發(fā)電量占比有更高的期待。因此可再生能源等優(yōu)先發(fā)電電源不能在本地消納的容量部分將傳導(dǎo)到其他區(qū)域/省份進(jìn)行消納，產(chǎn)生了“跨省區(qū)優(yōu)先消納的發(fā)電容量”及“省內(nèi)優(yōu)先消納的發(fā)電容量”部分。該部分電源將考慮跨省區(qū)輸電通道并將其容量可靠性百分比后折算成跨區(qū)容量市場的容量，這一部分容量不報(bào)價(jià)，作為價(jià)格接受者進(jìn)入容量市場。

3.4 容量需求曲線確定

由于我國電力市場建設(shè)處于初期階段，對(duì)價(jià)格和供需關(guān)系的了解不明確，因此復(fù)雜曲線不適宜在容量市場建設(shè)初期建立。容量市場需求曲線的設(shè)定體現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)必要容量之外的富裕容量的考量，我國目前發(fā)電容量相對(duì)充足，容量市場中應(yīng)將富裕發(fā)電容量納入容量市場范圍，既保證發(fā)電企業(yè)穩(wěn)定經(jīng)營又有利于市場充分競爭。

容量市場需求曲線如圖4所示，其中，Pp_max為最大出清價(jià)格；C1、C2、C3、C4分別為a、b、c、d出清曲線的理論最大出清容量。在圖4中曲線a的豎直折線容量需求曲線不適宜我國現(xiàn)行電力市場；曲線b與曲線c的區(qū)別在于曲線c明確了容量市場期望容量和單位容量的期望價(jià)格，有利于引導(dǎo)發(fā)電企業(yè)投資；曲線c則對(duì)需求容量充裕程度進(jìn)行差異性考量。

但是曲線c的容量市場曲線設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，曲線b的設(shè)計(jì)簡單，容量需求與容量價(jià)格關(guān)系明確，適合在容量市場建設(shè)初期使用。

在未來容量市場實(shí)施之后逐步研究容量和價(jià)格之間的關(guān)系，明確期望容量價(jià)格和容量市場需求曲線最大需求界限。因此，容量需求曲線設(shè)計(jì)應(yīng)先是圖4 中曲線b的簡單折線；在容量市場實(shí)施之后根據(jù)容量與價(jià)格的關(guān)系逐步確定圖2 的容量需求曲線；最終的容量需求曲線為圖4的曲線d的形式。

圖4 容量市場需求曲線Fig.4 Demand curves in capacity market

3.5 總體容量確定與發(fā)電企業(yè)擱淺成本考量

在國際經(jīng)驗(yàn)中，容量市場總?cè)萘啃枨蟮扔谀觐A(yù)計(jì)最大負(fù)荷乘以發(fā)電充裕度系數(shù)（美國PJM為15%左右），但隨著國內(nèi)電力市場化逐步推進(jìn)，大量可再生能源并網(wǎng)及用電增長速度趨緩等問題的出現(xiàn)，部分發(fā)電機(jī)組利用小時(shí)極度下降。而在現(xiàn)行的電力市場機(jī)制中，發(fā)電利用小時(shí)數(shù)直接決定發(fā)電設(shè)備收益，部分利用小時(shí)數(shù)低的發(fā)電設(shè)備會(huì)帶來成本無法回收的問題，這部分無法回收的成本稱為擱淺成本。我國可通過合理化建設(shè)容量市場的方式解決擱淺成本，即通過修訂容量市場需求曲線來達(dá)到彌補(bǔ)發(fā)電企業(yè)部分?jǐn)R淺成本的目的。在容量市場建設(shè)初期可以將全系統(tǒng)容量需求充裕度適當(dāng)調(diào)大（高于國際經(jīng)驗(yàn)中15%充裕度），然后逐步縮小系統(tǒng)發(fā)電容量總需求到適當(dāng)值，此方法可以引導(dǎo)非可再生能源發(fā)電容量有序退出，并補(bǔ)償發(fā)電設(shè)備部分?jǐn)R淺成本，保證發(fā)電企業(yè)有足夠資金參與可再生能源發(fā)電投資。

3.6 考慮電源特性確定容量

在國際經(jīng)驗(yàn)中，對(duì)不同類型的發(fā)電機(jī)組有不同的懲罰系數(shù)，不考慮電網(wǎng)調(diào)峰和安全特性的需求。我國目前新能源大量并網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性提出挑戰(zhàn)，而目前儲(chǔ)能發(fā)展較為緩慢，需要一定量出力爬坡速度快的煤電/氣電調(diào)峰機(jī)組彌補(bǔ)可再生能源出力波動(dòng)；另外為保證電網(wǎng)安全，需要部分電源具備黑啟動(dòng)的能力。因此，在容量市場中不僅需要考慮發(fā)電總?cè)萘繂栴}，調(diào)峰能力、黑啟動(dòng)能力也需要考慮。

為適應(yīng)我國特殊情況，容量市場應(yīng)優(yōu)先出清具有調(diào)峰能力和黑啟動(dòng)能力機(jī)組的容量，其出清價(jià)格在設(shè)計(jì)時(shí)可以高于容量市場價(jià)格，從而保證電網(wǎng)長期安全穩(wěn)定。

某地區(qū)發(fā)電容量總需求C可表示為

式中：Cp為調(diào)峰容量；Cb為黑啟動(dòng)容量；Co為其他折算后的穩(wěn)定發(fā)電容量。

由于調(diào)峰機(jī)組發(fā)電容量和黑啟動(dòng)發(fā)電容量是確定的，為保證結(jié)算方式簡單有序，這兩部分的發(fā)電容量需求曲線為豎直折線。圖5 為該區(qū)域滿足調(diào)峰機(jī)組要求的發(fā)電容量需求曲線，其中，Pp_max為最高限價(jià)，Pp_max不低于容量市場總需求曲線的最高限價(jià)Pmax，即

在圖5中，對(duì)于場景1，為保證系統(tǒng)有足夠的調(diào)峰能力，發(fā)電企業(yè)調(diào)峰容量按照a點(diǎn)價(jià)格出清；對(duì)于場景2，由于部分機(jī)組超出最高報(bào)價(jià)限制，其容量市場出清價(jià)格按照Pp_max出清。

圖5 對(duì)有調(diào)峰能力的機(jī)組容量市場出清方式Fig.5 Clearing method for capacity market including generators with peak regulation capacity

系統(tǒng)最終出清情況如圖6所示，圖6中，Cpr、Ct分別為優(yōu)先出清容量及理論最大出清容量；①為本地優(yōu)先發(fā)電容量；②為靈活調(diào)峰、黑啟動(dòng)容量；③為外省發(fā)電容量；④為本省發(fā)電容量；⑤為本省未出清容量；⑥為跨省區(qū)優(yōu)先發(fā)電容量；虛線為最高容量價(jià)格帽，即在容量市場中的最高容量價(jià)格，一般由電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)設(shè)定。

圖6 容量市場出清機(jī)制Fig.6 Clearing mechamism for capacity market

對(duì)于一個(gè)省份的容量市場，應(yīng)優(yōu)先本地電源容量（靈活調(diào)峰容量、黑啟動(dòng)容量、可再生發(fā)電容量等）和跨省區(qū)優(yōu)先電源容量（可再生發(fā)電容量等）出清，按照價(jià)格將跨省區(qū)發(fā)電容量和本地發(fā)電容量協(xié)同出清。其中，跨省區(qū)發(fā)電容量為送端省份未出清容量。

4 算例分析

以A、B兩省為例，A省為典型送出省，B省為典型受入?。籄、B兩省均有優(yōu)先發(fā)電機(jī)組及輸電通道連接。兩省發(fā)電資源情況見表2。

表2 A、B 兩省發(fā)電資源情況Tab.2 Power generation sources in Provinces A and B 104 kW

A省送出的跨省區(qū)發(fā)電容量不進(jìn)入A省容量市場，不在A省獲得收益。綜合考慮跨省跨區(qū)容量，A省內(nèi)最小發(fā)電容量為7 800×104kW；B 省最高發(fā)電容量為13 200×104kW，均滿足在各省容量需求曲線折線部分。

跨省區(qū)通道輸電容量為跨省區(qū)容量交易上限。A、B 兩省本地優(yōu)先發(fā)電容量及跨省區(qū)優(yōu)先發(fā)電容量以零價(jià)進(jìn)入容量市場，接受市場價(jià)格。

A省的跨省區(qū)優(yōu)先電源容量進(jìn)入B省容量市場出清，不進(jìn)入A省容量市場；A省發(fā)電容量出清后未出清發(fā)電容量在輸電通道允許的輸電容量范圍內(nèi)進(jìn)入B省出清。

跨省區(qū)容量市場出清結(jié)果如圖7 所示，其中，圖例定義與圖6相同。

圖7 跨省區(qū)容量市場出清機(jī)制Fig.7 Trans-provincial clearing mechanism for capacity market

由圖7可以看出，A省未出清的發(fā)電容量在跨省區(qū)輸電通道允許范圍內(nèi)進(jìn)入B省容量市場進(jìn)行出清；兩省安全發(fā)電容量優(yōu)先出清。最終出清結(jié)果見表3。

表3 A、B 兩省容量市場出清情況Tab.3 Capacity market clearing in Provinces A and B 104 kW

相較國外機(jī)制，本文所提機(jī)制更側(cè)重跨省區(qū)電源結(jié)構(gòu)及電源特性優(yōu)化，對(duì)靈活性電源和可靠性電源進(jìn)行考量，有利于進(jìn)行跨省區(qū)交易及保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)語

容量市場作為市場機(jī)制下保證系統(tǒng)發(fā)電容量充裕程度的重要手段，越來越受到各推行電力市場化國家的重視。我國發(fā)電資源分布差異及電力需求在地區(qū)上的巨大差異導(dǎo)致容量市場設(shè)計(jì)不能照搬照抄國外典型經(jīng)驗(yàn)，需在系統(tǒng)安全及跨省區(qū)交易上建立合理可行的市場規(guī)則。

本文提出的適應(yīng)我國國情并綜合考慮調(diào)峰、黑啟動(dòng)等實(shí)際運(yùn)行需求，以及跨省跨區(qū)交易和新能源消納的容量市場聯(lián)合出清機(jī)制，有利于容量市場大規(guī)模推行，并為建設(shè)合理可行的市場規(guī)則提供借鑒。