西北地区具有典型的“三高”电力市场特征。
清洁能源高占比方面,2019年底,西北电网清洁能源装机占总装机的47.63%,其中,新能源装机占总装机的35.67%。2019年,西北全网新能源最大出力4535.8万千瓦,占总发电出力9309万千瓦的48.72%,占当日全网最大用电负荷的52.61%。2019年,新能源日最大发电量7.31亿千瓦时,占当日用电量的37.88%。高载能用户高占比方面,西北地区全社会用电的78.63%为工业用电,51.22%为四大高耗能。高耗能具有低电价承受能力和用电负荷平稳的特点,也具有较好的需求响应能力和源网荷互动条件。市场高集中度方面,以省域为一个市场范围,发电侧、用电侧均存在比较严重的市场集中度。发电侧方面,西北地区煤电资源整合已经取得实质性进展,发电集团市场集中度显著提升。用电侧方面,售电量排名前20位的用户占全省售电量的比重也很大,甘肃前20位用电大户的占比为34.86%,青海为62.45%,宁夏则为35.69%。
西北地区电力系统“两个失衡”问题日益突出。
首先是西北电力系统发用比(供需比)严重失衡,发电装机容量,或者等效装机容量远大于用电负荷。在以省域做为平衡单元或者市场范围的情境下,发用比失衡的情况更为突出。在系统运行环中,新能源随机性波动性所引致的高流动性、充裕性与稀缺性并存的市场特性也更加明显。其次是系统调节容量供需严重失衡,由于新能源高比例,对于电力系统的灵活性,以及灵活调节容量的需求大大增加。目前,西北地区系统调节需求远大于调峰能力,在冬季供热期,由于供热机组调节能力大幅下降,系统调节容量供需失衡更加突出。
在省间市场、省内市场的市场结构下,西北区域省间交易以省与省间互济为主,主要功能一是支撑跨区直流稳定可靠输送,确保直流交易计划刚性执行,二是实现省与省之间市场空间充分共享和非能量类资源有序流动,为高比例新能源提供充足的调节空间。在目前省间市场未向电力用户充分开放的市场环境下,区域内省间交易以“网对网”和市场化交易为主,以新能源与火电之间合同转让为主要特征,呈现出短期化、多日化和连续开市的市场建设要求。当前,西北区域内省间市场具有以下特点。
区域内省间市场规模总体偏小。从区域内省间交易规模来看,2019年,由于缺乏区域内跨省的优先发电计划,西北电网区域内省间送电交易规模272亿千瓦时,高于华中区域(212亿千瓦时)、西南区域(211亿千瓦时),低于华北(1840亿千瓦时)、华东(1493亿千瓦时)和东北区域(791亿千瓦时)。另外,由于目前省间交易电量清算周期较长(月度),考虑到市场成熟度和市场主体接受程度,清算周期内还存在一定规模的互抵电量。这部分市场空间是省与省之间调节资源共享所产生的。随着省间清算周期的缩短,省间交易将大幅增长,并将影响五省(区)发用电计划平衡体系。
分省功率平衡和电力平衡能力总体较弱。从传统的电量平衡的角度来看,五省(区)可发电量均能保证自我平衡和承担相应的外送任务。但是,随着电源结构、调峰结构、系统特征和运行特性的变化,五省(区)新能源西北地区电力系统“两个失衡”问题日益高占比、直流大送端的系统特征、省域功率平衡和电力平衡能力持续走弱的市场特征日益趋同。在短期、超短期电力平衡和功率平衡环节,五省(区)之间相互依赖性增加。为了提升新能利用率和支撑直流计划的物理执行,客观上要求发挥交流大电网互联互通的优势,实现全网电力资源(能量、备用、火电开停机)统一优化,市场空间充分共享,调节资源高效利用。
西北地区省间市场建设的实践和成效
新一轮电力市场化改革深入推进以来,在经济社会发展水平较为滞后的西北地区,通过加快完善电力市场机制,已初步形成在空间范围上覆盖省间、省内,在时间周期上覆盖多年、年度、月度、月内的中长期交易及日前、日内现货交易,在交易标的上覆盖电能量、辅助服务、合同、可再生能源消纳权重等交易品种的全市场体系结构。
一是交易品种全面覆盖。实现省间中长期外送交易(省级电网公司为购电主体)、省间电力直接交易(以电力用户为购电主体,含售电公司代理)、发电合同转让交易(含政府授权合同的发电权交易,市场化发电合约,自备电厂发电计划),以及富余可再生能源跨区现货、区域内跨省调峰辅助服务市场、电量库(主控区置换等)等全面覆盖。
二是市场成员全覆盖。火电、风电、光伏、水电等售电主体,以及电力用户(含售电公司代理)、省级电网公司、抽蓄电站等购电主体全面参与,实现市场成员全覆盖。各省内电力市场开放度和活跃度显著提升。符合准入条件的电力用户、发电企业等市场主体逐步被赋予了购(售)电选择权,市场主体的活力逐步释放。
三是交易周期全覆盖。从多年交易、年度交易、月度交易(含年度以内多月交易)、月内短期交易(含月内多日,D-4),交易周期逐步缩短。在新版《电力中长期交易基本规则》中,按照交易标的物执行周期(交割周期)不同,月内(多日)电量交易,即以月内剩余天数的电量,或者特定天数的电量作为交易标的物开展的电能量交易。西北区域内省间市场连续开市、滚动安排,有利于实现常规电源与新能源发电计划在更大范围、更短周期的市场化调整。
目前,西北地区省间、省内中长期市场已较为完善并常态化运行,市场建设的稳步推进,有力地促进了外送交易规模扩大、新能源利用率提升、市场和改革红利的有效释放。
一是电力交易规模逐年扩大。西北电网跨区跨省交易规模由2015年的850亿千瓦时,增加到2019年的2169亿千瓦时。其中,跨区交易规模由2015年的739亿千瓦时,增加到2019年的1897亿千瓦时;跨省交易由2015年的111亿千瓦时,增加到2019年的272亿千瓦时。分省(区)来看,甘肃省间外送由2015年的135亿千瓦时,增加到2019年的420亿千瓦时;宁夏省间外送由2015年的282亿千瓦时,增加到2019年的666亿千瓦时;新疆省间外送由2015年的287亿千瓦时,增加到2019年的713亿千瓦时。
二是清洁能源利用水平持续提升。针对“三弃”问题,积极开展清洁能源省间交易、替代交易、发电权交易等市场化交易,推进建设省内与省间辅助服务调峰市场,满足市场主体多样化的交易需求,通过拓展清洁能源消纳市场促进了“减弃增发”,连续两年实现了风电、太阳能消纳量和利用率双增长的目标。西北地区新能源利用率由2016年的71%,提升到2019年的92.3%,新能源弃电量由2016年的333亿千瓦时,下降到2019年的127亿千瓦时,新能源发电量由2016年的809亿千瓦时,增加到2019年的1532亿千瓦时。同时,西北地区连续三年成功应对黄河流域来水偏丰局面,通过全周期、全范围、全品种等市场化交易措施解决青海富余水电消纳问题,青海清洁能源外送由2015年的13.46亿千瓦时,增加到2019年的204亿千瓦时。