在省间市场(跨区省间、区域内省间)、省内市场等分层运作的市场架构下,客观上存在市场割裂的可能性,增加了电力市场与系统运行统筹的难度。因此,需要着力加强市场之间的强耦合。首先是跨区省间与区域内省间交易的强耦合。跨区省间市场与区域内省间市场交易组织的触发机理、需求机理既有共通性,也存在差异性,需要通过跨区省间与区域内省间交易的强耦合,包括通道耦合、电力曲线耦合,也包括时间耦合、空间耦合。在水电等清洁能源连续生产并消纳的形势下,跨区与跨省强耦合,还将有利于促进清洁能源消纳。二是省网与省网之间在时间上、空间上的强耦合,实现各类调节资料的共享,提升新能源消纳水平。
二是促进区域电网内电力资源的大循环和互动共享。电网是输送电力的载体,也是实现电力系统灵活性的关键。坚强灵活的网架结构与安全灵活的调度运行体系能够保障电力供给的安全性和可靠性,增强电力系统融合可再生能源发电的能力,保证电力资源的高效配置。西北各省域电网依靠联络线实现电力电量交换。电网互联互济可以利用各地区用电的非同时性进行负荷调整,减少备用容量和装机容量;各地区之间通过互供电力、互通有无、互为备用,还能有效减少事故备用容量,增强系统抵御事故的能力,提高电网安全水平和供电可靠性;另外互联互济还有助于系统承受较大的负荷冲击和电源波动,吸纳更多风光波动性电源。
大电网、大系统更好实现市场空间共享、调节类资源共用。突破省域市场范围,各省也可以实现以更大程度、更高水平开放,实现更大的资源利用和价值提升。一是适当规模的市场空间共享。五个省域电网均可向西北全网共享本省用电量10%-15%的市场空间,用于实现新能源在全网范围内的电力调节空间。二是调节和服务资源的价值共享。依靠跨省区的辅助服务市场建设,以价值最大化为目标,扩大市场主体,逐步突破调度管理关系的限制,实现调频、备用、灵活调节服务等资源共享。三是实现电能量商品和要素、能量和服务等大循环。灵活的市场运作机制、透明开放的市场环境、高效率的市场运营体系,将有利于各类电力资源在省域范围内、区域范围内实现大循环。
三是增加新能源高占比电力系统的灵活性资源供给。电力系统灵活性是为在满足一定经济性和可靠性前提下,系统应对不确定性的能力。这种灵活能力可分为“上调节”和“下调节”,“上调节”即向系统提供额外的功率,发电机组增加出力或削减负荷均能够起到相同的作用;“下调节”即削减系统中多余的功率,发电机组削减出力或增加负荷也均能起到相同的作用。
电力系统的灵活性资源分布于发电侧、电网侧和用户侧,随着技术的快速发展,储能也成为电力系统不容忽视的灵活性来源。随着碳中和所带来的清洁能源持续发展,新能源汽车充电设施的网络化建设,新能源高占比电力系统的安全性、可靠性和经济性将受到前所未有的挑战和冲击。灵活性伴随当前电力系统不确定性的大幅提高,西北地区灵活调节资源供需失衡的问题将日益突出。在发电侧、电网侧和用户侧增加灵活调节资源供给,不仅需要首先实现能源技术革命,还需要解决投资激励、成本疏导等政策问题。
完善需求侧资源参与市场交易的机制,为市场和系统运行提供更多灵活的调节手段。随着新能源的大规模发展,鼓励需求侧参与市场已是大势所趋,充分利用需求侧资源是应对波动性电源、调节供需的重要手段之一。同时,分布式电源和储能技术的发展为需求侧资源参与市场提供了必要的技术支撑。在西北地区,迎峰度冬期间电采暖负荷持续增加,风电、光伏等新能源和水电等枯水期资源匮乏,冬季晚高峰时段的电力供需偏紧风险持续加大,迫切需要建立需求侧资源参与市场交易的机制。
四是研究容量市场机制设计,保证高比例新能源下的电力系统可靠性和市场充裕性。随着新能源的高比例接入,常规燃煤和燃气发电机组利用率下降导致收益减少。与此同时,由于新能源出力波动性、间歇性影响,未来电力系统中仍然需要常规能源机组承担调峰等灵活调节责任。电力市场需要通过合理的容量机制设计,支撑新建常规发电容量所需的投资,确保系统的可靠性和充裕度。
为保障新能源的大规模消纳,国外通过容量市场、稀缺电价机制、补贴机制等为常规电源建立合理的投资保障机制。首先是能量市场的稀缺电价机制。由于新能源的大量接入,造成批发电能量市场价格降低,常规机组的收益受到影响。因此,美国ERCOT在实时市场中实行了稀缺定价机制,对常规机组进行经济激励。其次是容量市场设计。为适应新能源发电占比的不断提高,通过容量市场收益弥补单独电能市场收益对投资刺激的不足,以此调动各类型电源,尤其是灵活性较高的电源投资的积极性,为具有间歇特性的新能源提供充足的备用容量,保障电力系统长期的安全可靠运行。
将具有调节能力的需求响应纳入容量市场或者备用市场。允许需求响应以负荷聚集商等形式整合需求响应资源后,根据响应特性,自主选择参与多年、年度、月度的单边容量市场竞价交易,成功竞价出清的需求响应资源可作为电网的备用资源,在电网运行需要时根据调度运行指令启用以保证电力系统的安全稳定运行。