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基于区块链的可再生能源超额消纳量交易体系

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国电力 发布时间:2022-01-21 浏览:

中国储能网讯:基于区块链的可再生能源超额消纳量交易体系

张显, 谢开, 张圣楠, 庞博, 汤洪海

(北京电力交易中心,北京 100031)

摘要:为加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系,促进可再生能源开发利用,2019年中国出台政策对各省级行政区域设定可再生能源电力消纳责任权重,建立健全可再生能源电力消纳保障机制。超额消纳量交易作为各类消纳责任主体完成自身消纳量指标的重要补充方式,对促进可再生能源消纳具有重要意义。首先,介绍超额消纳量交易的内涵及其必要性,指出超额消纳量交易的机理。其次,系统性阐述超额消纳量交易市场体系的构成,包括消纳量的生成与分配、超额消纳量交易组织、绿证交易与超额消纳量交易的衔接、超额消纳量交易的结算与核算。然后,考虑到区块链技术在电力交易领域的良好应用场景,部署基于区块链的可再生能源消纳凭证交易系统,支撑可再生能源通过参与市场交易实现充分消纳。最后,从规则制定、分配原则、数据共享等方面提出促进中国可再生能源消纳发展的建议。

引文信息

张显, 谢开, 张圣楠, 等. 基于区块链的可再生能源超额消纳量交易体系[J]. 中国电力, 2020, 53(9): 60-70.

ZHANG Xian, XIE Kai, ZHANG Shengnan, et al. Excessive consumption trading system for the accommodation of renewable energies based on blockchain[J]. Electric Power, 2020, 53(9): 60-70.

引言

发展可再生能源已经成为能源低碳转型和应对全球气候变化的重大战略举措[1]。随着可再生能源的迅速发展,电源、电网侧对可再生能源消纳的促进作用越来越有限,在缺乏承担可再生能源消纳责任的情况下,弃电限电问题仍有反弹甚至恶化的可能。因此,亟须从消费侧进一步明确可再生能源消纳责任,保障可再生能源的长期发展空间。2019年5月,国家发展改革委、国家能源局联合印发《关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知》(简称《通知》),对各省级行政区域设定可再生能源电力消纳责任权重,建立健全可再生能源电力消纳保障机制[2]。

可再生能源电力消纳责任权重是指按省级行政区域对电力消费规定应达到的可再生能源电量比重,包括总量消纳责任权重和非水电消纳责任权重。对省级行政区域规定应达到的最低消纳责任权重,按超过最低消纳责任权重一定幅度确定激励性消纳责任权重。各省级行政区域在完成可再生能源消纳责任权重过程中,超过最低消纳责任权重的部分,称为超额消纳量。在实际消纳可再生能源之外,还明确了2项替代消纳方式。一是向超额完成年度消纳量的市场主体购买其超额完成的超额消纳量,双方自主确定转让(或交易)价格;二是自愿认购绿证,对应的可再生能源电量等量计为消纳量。通过确立可再生能源电力消纳责任权重,能够有效鼓励各省份充分开发利用本地风光水资源,提升本地风光发电水平,并通过跨区输送通道为新能源高渗透率地区提供更多的消纳渠道。

从形式上看,可再生能源电力消纳保障机制与国外普遍实行的可再生能源配额制及绿证交易机制类似。可再生能源配额制已应用于美国[3]、澳大利亚、英国等国家[4]。文献[5]分析了美国可再生能源配额制对电力市场的影响,近年来配额制对于美国可再生能源发展的驱动作用呈现逐步减弱的趋势[6]。文献[7]分析了固定上网电价机制和配额制2种可再生能源价格机制对可再生能源发展的影响。文献[8]提出了基于固定电价制与配额制并行的电力市场均衡模型,在提升绿色电力强制配额上网环境下总效益的同时,平衡利润和电价波动所带来的风险。文献[9]从容量效应、电网联通效应与限制效应等3个方面分析了可再生能源配额政策带来的影响,并提出相应的新能源消纳策略。文献[10]从制度顶层设计、部门协同、配额目标设定和实施计划制定4个层面,给出了中国配额制建设的对策和建议。文献[11]在发电侧设计了一种保证绿色证书供需平衡的可再生能源配额制以及与其配套的绿色证书交易机制,对促进可再生能源消纳起到了显著作用。文献[12]通过分析美国解决可再生能源电力消纳问题的制度设计,指出了“社区选择集合项目”对解决可再生能源配额制构建中消纳问题的启示。文献[13]设计了适应可再生能源配额制的电力市场体系,包括可再生能源中长期市场、可再生能源日前市场、分时竞价的日前电力交易市场、实时电力交易市场、消纳量二级交易市场和绿证申购交易市场等。文献[14]利用系统动力学模型分析了碳排放与绿证市场的交易内部因素与外部环境之间的相互作用机制。

然而,当前研究多为对可再生能源配额制、消纳责任权重下的价格机制、电力市场机制设计的研究,鲜有针对超额消纳量体系的研究。构建超额消纳量交易体系是保障可再生能源消纳责任权重的重要举措,对进一步推进电力市场建设,发挥电力交易中心交易平台作用,促进能源资源大范围优化配置和可再生能源高水平、大范围消纳具有重要作用。

本文首先通过介绍超额消纳量交易的内涵及其必要性,指出超额消纳量交易对促进可再生能源消纳的重要意义。其次,系统性概述超额消纳量交易市场体系的构成,包括消纳量的生成与分配、超额消纳量交易组织、绿证交易与超额消纳量交易的衔接、超额消纳量交易的结算与核算。然后,在应用层面,部署基于区块链的可再生能源消纳凭证交易系统,支撑可再生能源通过参与市场交易实现充分消纳。最后,从规则制定、分配原则、数据共享等方面给出促进中国可再生能源消纳发展的建议。

1  超额消纳量交易机理

1.1  超额消纳量交易的内涵

可再生能源消纳量随消纳责任承担主体实际消纳可再生能源电量自动生成,通过可再生能源电力消纳凭证计量。未完成年度消纳量的市场主体与超额完成年度消纳量的市场主体之间开展超额消纳量交易,未完成年度消纳量的市场主体向超额完成年度消纳量的市场主体购买其超额完成的超额消纳量,如图1所示。未完成年度消纳量的消纳义务主体B可向超额完成年度消纳量的消纳义务主体A购买其超额消纳量。除此之外,B也可以通过认购市场中绿证的方式,完成年度消纳量。绿证来自发电侧,发电侧每生产1 MW·h可再生能源电量,颁发1个绿证。1个绿证等同1 MW·h非水电消纳量,参与消纳责任权重计算,但不能在超额消纳量市场中交易。B购买1个绿证,可认为其完成1 MW·h非水电消纳量。

图1  超额消纳量交易内涵

Fig.1  Excessive consumption trading connotation

参与超额消纳量交易的市场主体包括各类直接向电力用户供/售电的电网企业、独立售电公司、拥有配电网运营权的售电公司(简称“配售电公司”,包括增量配电项目公司)、通过电力批发市场购电的电力用户和拥有自备电厂的企业。所有市场主体均需按交易市场的规定披露和提供信息,获得交易相关信息,并作出履行可再生能源电力消纳责任的承诺,按规则参与超额消纳量交易,履行成交结果。

其中,电网企业需配合电力交易机构按照各省级政府出台的相关规则将统一购入的可再生能源电量对应的消纳量分摊给所在省级行政区域内市场主体;按月向电力交易机构提供所在地区全社会用电量、市场主体用电量、可再生能源机组发电量和上网电量、免考核电量等数据,其中,省属地方电网企业电量数据需要经所在省级政府部门认定。配售电公司、拥有自备电厂的企业需按月向电力交易机构提供经所在地区省级政府部门认定的经营范围内电力用户用电量、可再生能源机组发电量和上网电量、免考核电量等数据。

1.2  超额消纳量交易的必要性

超额消纳量交易作为一种提高可再生能源消纳量、提升权重履约方式灵活性的新兴交易品种,其必要性主要体现在以下3个方面。

(1)消纳义务责任主体因自身消纳可再生能源的能力和购买电力类型的意向会产生自身消纳不足的问题。超额消纳量交易作为一种补充方式,可提高消纳责任主体履约方式的灵活性。

(2)对于超额完成消纳义务责任的主体,可通过超额消纳量交易的方式在市场中获取一定的收益,从而增加消纳责任主体的消纳积极性。

(3)当前中国绿证认购率仅有0.134%左右[15],同时,可再生能源发电补贴为国家财政支出带来巨大压力。超额消纳量交易能够促进绿证与消纳量之间的转换,从而提升自愿认购绿证市场活跃度,进一步加快可再生能源发电去补贴进程。

2  超额消纳量交易市场体系

2.1  消纳量的生成与分配

2.1.1  消纳量的生成

按照《通知》要求,市场主体购买并实际消纳可再生能源电量后,获得可再生能源电力消纳量,分为水电消纳量和非水电可再生能源电力消纳量(以下简称“非水电消纳量”)。消纳量包含电量类型、交易编号、交易时间、生产省份、消纳省份、输电通道等信息。电力交易平台每月按照发用电数据计算市场主体消纳量。已接入公用电网的市场主体消纳量由每月结算电量生成,电网企业每月负责将市场主体发用电数据发送电力交易平台。未接入公用电网的地方电网、增量配售电公司、自备电厂等市场主体发用电数据由所在地区政府部门负责认定,按月发送电力交易机构,电力交易平台生成消纳量。未经认定的发用电量不能生成消纳量。

由于在现有省间、省内交易实际情况下,电网公司作为省间购电主体和省内保障性收购可再生能源的主体,购得可再生能源的手段较为充分。省内参与市场的用户,特别是中东部地区各省内用户,购得可再生能源的途径受限。为了尽快落实可再生能源消纳责任权重,同时做好与现有交易模式的衔接,建议在市场建设初期,仍保持电网企业作为省间购电主体和省内全额保障消纳主体,电网企业按照可再生能源发电保障性收购要求统一收购的可再生能源电量,由电力交易机构按照省级政府部门制定的办法将相应的消纳量向电网企业经营区内各承担消纳责任的市场主体进行分摊。电网企业为完成消纳责任权重要求,从外省购入超过本地区现行标杆电价的可再生能源电量时,可由地方政府制定相应办法将超额成本按照消纳量分摊比例疏导给相应市场主体。

2.1.2  消纳量的分配原则

可再生能源电力消纳量按“至上而下”的原则,明确每个市场主体可再生能源电力消纳量(分为“水电”“非水可再生”2类)。有明确相互交易关系的消纳量按照结算可再生能源电量和用户侧(售电公司)电量对等进行分配。解耦结算的按照本交易合同电量、用户电量、本交易可再生能源实际结算电量三者取最小进行分配。

(1)省间分配方法。

① 省间交易合同和送电协议明确外送省电源类型及可再生能源比例的,依据月度省间结算结果,将可再生能源电力消纳量计入受端省的省间可再生能源电力消纳量。

② “点对网”输入。可再生能源发电独立或水火电打捆向区外输电的,受端电网消纳的可再生能源电量等于总受电量乘以外送电量中可再生能源电量比例。

③ 省间“网对网”输入。送端电量无法明确可再生能源电量的,按送端省级电网区域月度可再生能源电力上网电量占总上网电量比例乘以输入受端省级电网区域的总电量确认,或送受双方事后协商确定,同时扣减送端省的月度省间可再生能源电力消纳量。

④ 京津唐地区(北京、天津、冀北)接入的集中式可再生能源发电项目和区域外输入的可再生能源电量,按地区外购电量的比重计入各区域消纳量,各自区域内接入的分布式可再生能源发电量计入各自区域的消纳量。

⑤ 省间输电网损部分全部计入购电省可再生能源电力消纳量。

(2)省内分配方法。

《通知》中暂未明确省内市场主体的消纳量分配方式,各省因结算规则不同和下发消纳责任权重时的测算方式不同存在差异,基本原则为“对应交易关系、宜小不宜大”。

① 省级交易中心针对有明确对应关系的市场主体,依据交易合同、送电协议和结算结果,计算承担消纳责任的各市场主体的消纳量。

② 省间交易合同未明确市场对应关系或省间约定送电关系无法对应至市场主体的,将可再生能源电力消纳量计入受端(或购电方)电网。省级交易中心根据省级电网经营区内承担可再生能源电力消纳责任的市场主体供电量或用电量占全社会用电量比例进行分配。

③ 解耦结算的省份,且省内直接交易出清结果未体现电厂与用户的一对一关系的,省内电力用户(售电公司)消纳量按照其市场化结算电量占所有用户市场化结算总电量的比例乘以新能源直接交易结算总电量来计算。

④ 接入省级电网企业供电区域的可再生能源发电保障性收购电量计入本省电网。若省级电网企业经营范围内的售电公司、电力用户全电量参与市场化交易,则不参与该部分消纳量的分配;若售电公司、电力用户部分电量参与市场化交易,则按照其非市场化用电量占总非市场化售电量的占比进行分配。

⑤ 接入地方电网、增量配售电公司供电区域的可再生能源发电保障性收购电量计入地方电网、增量配售电公司。

⑥ 省内电力用户参与省间电力直接交易的,根据北京电力交易中心下发的本次交易消纳量,按照合同电量比例进行分配,当实际用户(售电公司)电量低于合同电量时,消纳量等比例调减,剩余消纳量存入省级电网。

⑦ 分布式发电消纳量。自发自用可再生能源电量(含就地消纳的合同能源服务和交易电量),按电网企业计量的发电量(或经有关能源主管部门或国务院能源主管部门派出监管机构认可),全额计入市场主体消纳量。

2.2  超额消纳量交易组织

超额消纳量交易组织由电力交易机构负责组织,需提供市场主体注册、消纳责任权重账户设立、消纳量计算和分摊、交易组织、资金结算及消纳责任权重监测、统计、核算等相关服务;建设、运营和维护全国可再生能源消纳凭证交易系统;按规定披露和发布信息,保证信息披露及时、真实、准确和完整;制定市场主体可再生能源消纳责任权重完成情况信用评价专项指标。

超额消纳量交易的标的物分为水电超额消纳量和非水电超额消纳量,交易同时组织,交易品种、周期和方式一致。超额消纳量交易单位为MW·h,申报数量为1 MW·h或其整数倍。

超额消纳量交易的交易品种包括省内交易和全国交易,如图2所示。省内交易由各省级电力交易中心在消纳责任权重系统组织,在自身消纳责任权重完成的前提下,市场主体可以出售消纳量;全国交易由北京、广州电力交易中心在消纳责任权重系统联合组织。在自身消纳责任权重完成和本行政区消纳责任权重完成的前提下,市场主体可以向外省市场主体出售消纳量。在自身消纳责任权重完成的前提下,市场主体可以向本省市场主体出售消纳量。

图2  超额消纳量交易的交易品种

Fig.2  Excessive consumption trading variety

在市场运行初期,原则上只开展年度交易,每年一月中旬结算工作完成后组织开展上年度超额消纳量交易;市场成熟后可逐步开展季度、月度或日交易。各省级政府可根据情况确定本地区省内交易周期,但需要与全国交易保持衔接。

超额消纳量交易采用双边协商、集中竞价和连续竞价方式,如图3所示。双边协商交易原则上不进行限价。为避免市场操纵及恶性竞争,可以对集中竞价和连续竞价交易的报价或者结算价格设置上限。集中竞价和连续竞价一方面可以给双边协商提供价格依据,另一方面也有利于市场价格稳定、防止价格被个人操控。

图3  超额消纳量交易的交易方式

Fig.3  Excessive consumption trading modes

其中,全国交易方式包括双边交易、集中竞价和连续竞价交易,连续开展5个工作日。每工作日09:00—17:00开展双边协商交易;每工作日上午09:00—9:30开展集中竞价交易,09:30—17:00开展连续竞价交易,集中竞价交易阶段未成交部分的消纳量自动进入连续竞价交易阶段。省内交易的交易方式由各省自行安排,在全国交易开始前完成。

2.3  绿证交易与超额消纳量交易的衔接

电力交易机构与国家可再生能源信息中心就自愿绿证核发等信息做好衔接,并将自愿绿证交易信息与国家可再生能源信息中心做好共享,绿证交易与超额消纳量交易的衔接如图4所示。

图4  绿证交易与超额消纳量交易的衔接

Fig.4  Connection between green certificate transaction and excessive consumption trading

绿证交易全年连续开展,不限区域,采用可再生能源发电企业单边挂牌或双边协商交易方式,成交的绿证不允许再次出售。

在全国超额消纳量交易开始前,中国绿色电力证书认购交易平台承担消纳责任权重的市场主体通过其平台购买绿证信息发送电力交易机构汇总。

市场初期,在全国超额消纳量交易组织期间,为保证数据统计准确,暂停承担消纳责任权重市场主体购买绿证。在全国超额消纳量交易结束后,市场主体绿证交易重启,开展1周补充交易,为没有完成消纳责任的市场主体提供补充完成途径。补充交易结束后,市场主体再次购入的绿证不再纳入本年度可再生能源消纳责任权重计算。

2.4  超额消纳量交易的结算与核算

可再生能源消纳量核算方式采用“实际物理量+超额消纳量交易+自愿绿证交易”方式对消纳量进行核算。可再生能源电力消纳责任权重核算统计分为2类:一是总量消纳责任权重,包括全部可再生能源发电种类;二是非水消纳责任权重,为除水电以外的其他可再生能源发电种类,水电消纳量只能计入总量。每月消纳责任权重系统对市场主体消纳量进行计算。包括总消纳量A、总非水电消纳量B、总超额消纳量C、总非水电超额消纳量D,如式(1)~(4)所示。

式中:A1、A2、A3分别表示水电消纳量、非水电消纳量、绿证认购量;σ 表示最低总量消纳责任权重对应消纳量;β 表示最低非水电消纳责任权重对应消纳量。

市场主体购买的绿证计入消纳责任权重系统绿证账户。市场主体购买的本年度核发绿证计入绿证账户,往年核发绿证不计入绿证账户。

电力交易机构建立消纳权重完成情况预警机制,按月发布各主体消纳责任权重完成情况,指导市场主体完成消纳责任权重。北京电力交易中心依据各省、各市场主体电力消纳量、超额消纳量市场交易结果,绿证交易结果和全社会用电量(用电量/售电量)数据,对各省、各市场主体总量消纳责任权重和非水电消纳责任权重完成情况进行估算。

针对第i个省级行政区域,可再生能源电力消纳量Si及可再生能源电力消纳责任权重 λi 如式(5)和式(6)所示。

式中:分别为省内全口径可再生能源上网量、省间可再生能源交易量(购入为正、售出为负)、超额消纳市场交易量(购入为正、售出为负)、绿证认购量、免考核电量、区域全社会用电量、区域最低消纳责任权重。免考核电量是指按照国家规定豁免消纳责任权重考核的农业用电和专用计量的供暖电量。

对于承担消纳责任的市场主体,其可再生能源电力消纳量如下所述。省级电网企业、独立售电公司可再生能源电力消纳量为省内分配的可再生能源发电上网电量、省内可再生能源电力交易量(购入为正、售出为负)、省间分配的可再生能源电力交易量(购入为正、售出为负)、超额消纳市场交易量(购入为正、售出为负)及绿证认购量之和减去免考核可再生能源电量。地方电网、增量配售电公司可再生能源电力消纳量为其供电范围内可再生能源发电上网电量、可再生能源交易量(购入为正、售出为负)、超额消纳量市场交易量(购入为正、售出为负)、可再生能源上网电量、绿证认购量之和减去免考核可再生能源电量。

通过电力批发市场购电的电力用户和拥有自备电厂的企业的可再生能源电力消纳量等于省内分配的可再生能源发电上网电量、省间分配的可再生能源电力交易量(购入为正、售出为负)、超额消纳市场交易量(购入为正、售出为负)、自发自用可再生能源发电上网电量、绿证认购量之和减去免考核可再生能源电量。

3  基于区块链的可再生能源消纳凭证交易系统设计

3.1  区块链应用方案

以链式结构记录参与方的互动信息,并将其以区块方式妥善保存的区块链技术,作为一种分布式存储技术,具有防篡改、可追溯、共享性、透明性等特性[16-18]。现有的电力交易多采用集中式交易中心完成,使得多方市场主体数据流通不畅,而且忽略了电力市场主体的自主性和选择性,忽视多方主体存在共识互信需求,会给交易带来很高的附加成本[19]。文献[20]提出了基于区块链含安全约束分布式电力交易方法,设计了分布式电力多边交易的智能合约。文献[21]指出了去中心化的区块链技术应用,提出一套面向分布式市场主体的可交易能源体系与机制。文献[22]提出了区块链应用于能源互联网的具体架构,定量分析了区块链交易的成本和速度的影响因素。文献[23]从能量、信息以及价值的角度,阐述了区块链技术对能源互联网中源、网、荷、储等不同主体在计量认证、市场交易、协同组织、能源金融不同环节中发挥的作用。

设计基于区块链的可再生能源消纳凭证交易系统,能够为能源产品建立精确可靠的身份信息,从而可以降低交易中产品和企业的征信成本。区块链的防篡改特性,可实现可再生能源消纳量记账共识互信,账目真实、可信、不可抵赖,特别对于地方电网、增量配网,电量信息无法采集,通过区块链实现数据确权;区块链的可追溯特性,可实现可再生能源消纳电量全生命周期溯源记录,一方面增强存证的可信度,另一方面可有效防止超额消纳量多次交易套利现象发生;区块链的共享特性,可实现内外部多个系统间数据可靠高效交互,包括国网、南网、蒙西电力交易平台与权重系统,绿证平台与权重系统等;区块链的透明性特性,可高效支撑有关政府主管部门、监管机构动态监测监管可再生能源消纳与交易开展情况。

区块链平台主要包括区块链消纳账户管理、区块链可再生能源消纳存证、区块链电子合同3个方面。在区块链消纳账户管理方面,基于区块链的可再生能源消纳账户存储数据的安全性和准确性是通过公私钥以及签名的使用,控制账本的访问权,从而实现加密保护;根据区块链中已达成的共识规则,账本中的记录可以由参与节点共同进行更新维护,从而避免了传统信息管理所带来的信任和安全风险,使信息纂改成本大幅提高,从而保证了信息的权威性。在区块链可再生能源消纳存证方面,由业务系统向区块链发送可再生能源市场化交易的物理执行结算结果,区块链生成相应的消纳凭证,并将凭证写入各责任主体的消纳账户以及待分配账户,通过区块链的存储结构特性实现消纳凭证的全过程溯源管理。在区块链电子合同方面,区块链电子合同主要为交易业务提供签约方身份认证以及合同信息防篡改、抗抵赖存证。

需要注意的是,区块链技术的应用不可避免地会带来一定的成本。文献[24]指出采用工作量证明机制时,区块链交易的成本集中在节点竞争求解数学问题以获得记账权这个过程所花费的电力上,与该过程花费的电力相比,确认交易所需的计算成本、网络传输时所消耗的电力成本以及存储区块链数据的存储成本都很小。因此,需通过改进区块链的共识机制,减少区块链交易成本。

3.2  可再生能源消纳凭证交易系统设计

可再生能源消纳凭证交易系统的设计以“统一设计、安全可靠、配置灵活、智能高效”为原则,建设面向电力能源金融化交易的多业务融合、全模型体系可再生能源消纳凭证交易系统,为构建支付结算一体化的电力市场运营体系提供技术支撑,实现多渠道的市场交易服务、全方位的消纳责任管理,支撑可再生能源通过参与市场交易实现充分消纳,提升可再生能源消纳和利用的总体水平。通过建设再生能源超额消纳凭证交易系统,为市场主体、政府机构等服务。区块链应用模式如图5所示。

图5  区块链应用模式

Fig.5  Application mode of blockchain

在建设思路方面,协调区块链建设规划,建立健全电力交易链建设与运维保障体系,按照“顶层设计、统筹规划、有序推进”的思路建设电力交易链,结合业务需求,有序推进新技术落地应用,加快支撑业务发展建设。

充分考虑电力交易机构相关职能及可再生能源消纳市场化发展趋势,充分结合物联网建设下新技术框架,建成全体系、智慧化、高可靠、高安全的可再生能源消纳责任权重系统,为市场主体提供统一入口,以一级应用统筹省间和省内可再生能源消纳市场运营。全面支撑消纳账户管理、责任权重测算分配、超额消纳量交易、统一支付结算、统计监测分析等新业务线上运作。

基于电力交易平台部署环境和电力交易区块链,搭建可再生能源消纳凭证交易系统的基础设施,遵循全业务统一数据中心市场域模型标准建立可再生能源消纳责任权重数据模型。业务系统与电力交易链以独立并行的模式组织开展建设,采用微服务架构建设区块链服务网关,向上层业务提供细颗粒度的标准接口和微服务调用,有序推进新技术落地应用,加快支撑业务发展建设。严格遵循公司信息系统安全防护技术要求,实现系统的安全防护,保障系统安全、可靠、稳定运行。

可再生能源消纳凭证交易系统业务架构主要分为内控运营和对外服务两大部分。内控运营主要开展核心业务,包括消纳责任主体管理、消纳责任权重管理、超额消纳量交易管理、支付清算管理、消纳核算管理等业务。对外服务为市场成员管理、业务数据申报、信息查询等业务。为明晰系统边界,减少业务交叉,可再生能源消纳凭证交易系统与电力交易平台的交互领域为消纳责任主体的市场成员信息、电力交易物理执行的结算信息,二者之间通过数据接口实现信息交互。

应用架构方面,为满足可再生能源消纳责任权重建设业务需求,构建消纳责任主体管理、权重管理、超额消纳量交易管理、支付清算管理、消纳账户核算管理五大核心应用,如图6所示。消纳责任主体管理包括责任主体管理、消纳账号管理、绿证认证管理、资金账号管理;消纳责任权重管理包括责任权重测算、责任权重分配、通道配额占比管理、责任权重管理;超额消纳量交易管理包括省间超额消纳量交易、省内超额消纳量交易、多交易方式管理、超额消纳量合同管理;支付清算管理包括统一支付网关、出/入金管理、资金对账管理、及时到账消息管理、第三方支付管理、资金退补管理;消纳账户核算管理包括物理消纳量核算、超额消纳量交易结算、消纳电量分配、消纳凭证核发、消纳责任监测、信息统计监测、消纳信息发布、统计分析上屏功能。

图6  可再生能源消纳凭证交易系统应用架构

Fig.6  Application architecture of renewable energy accommodation responsibility trading system

在部署架构方面,可再生能源消纳凭证交易系统采用一级部署架构,内网、外网应用均为一级部署,与电力交易平台容器分离、数据分库、端口独立。信息内网部署消纳责任主体管理、消纳责任权重管理、超额消纳量交易管理、支付清算管理、消纳核算管理等应用,在信息外网部署业务数据申报及信息查询等应用,省间与省内业务数据通过纵向数据通道传输,保证统一市场的数据同步。电力交易链采用“主侧链”架构设计方案,以总部主链为核心,交易链和数据链为侧链构成“一主两侧”的建设模式。

在数据交互方面,按照全业务统一数据中心建设的要求,基于相关模型标准和电力交易数据编码标准,建设“统一数据模型、一级数据应用、高效业务交互”的可再生能源消纳凭证交易系统数据架构体系。通过全业务统一数据中心的统一数据访问服务,实现与电力交易平台、统一权限平台等其他专业的数据高效交互,保障省间、省内信息共享与协同运营。同时,基于全业务统一数据中心分析域,开展责任权重数据的高效计算、智能分析和深度挖掘。

4  超额消纳量交易建议

尽快推动可再生能源电力消纳责任市场化交易办法出台。按照《通知》要求,可再生能源电力消纳保障机制2019年模拟运行,2020年开始正式实施。可再生能源电力消纳责任市场化交易办法对于指导消纳责任权重组织实施工作、各地消纳量交易开展意义重大。目前相关交易规则尚未出台,建议由相关机构牵头组织制定可再生能源电力消纳责任市场化交易办法(建议稿),经政府部门批准后出台。

进一步测算各省责任权重目标。从2019年一季度交易情况看,受清洁能源交易形势、电网输送能力等因素影响,较多省份未达到已发布的责任权重目标,建议结合2019年试运行情况,优化调整2020年目标。

进一步明确电网购入富余部分责任权重的分配原则。目前市场化发电量和计划基数发电量并存,可再生能源通过保障消纳和市场化消纳两种方式进行。建议在国家层面尽快明确各类市场主体完成消纳责任权重的具体方式,一是电网公司统购统销模式下权重的分配办法;二是电网公司统购统销部分责任权重的分配办法。

加强与可再生能源信息中心联网及数据共享。联合建立消纳量监测核算体系,实现信息共享,需要跨部门/单位打通数据传输通道。为确保向国务院能源主管部门准确、及时报送年度消纳量核算和监测统计结果,建议国家发改委和地方政府协调相关单位,实现计量信息、实时运行信息的数据交互链路,建立数据共享机制,实现有关信息的实时共享,确保相关数据规范统一,支撑全国范围内可再生能源消纳责任权重实施。

对自备电厂、地方电网提出有关数据管理、传输的要求。建立全寿命可追踪的核算系统,实现消纳量责任权重的精准核算和监测统计,需要及时从自备电厂、增量配电和地方电网精准采集消纳量数据,加大对消纳核算数据的源头管理。建议国家发改委和有关地方政府尽快明确:一是自备电厂、增量配网及地方电网参加消纳量交易市场的计量等数据共享要求和核查办法;二是将在落实可再生能源消纳责任权重有关要求过程中,如有市场主体发生发送数据遗漏、错误等情况,纳入信用评价管理体系。

5  结语

健全可再生能源电力消纳保障机制,将各省级行政区域设定可再生能源电力消纳责任权重对提高可再生能源消纳具有重要意义。超额消纳量交易作为各类消纳责任主体完成自身消纳量指标的重要补充方式,有助于提高消纳责任主体完成消纳责任权重的灵活性。本文通过介绍消纳量的生成与分配、超额消纳量交易的机理,阐述超额消纳量交易市场组织形式,提出绿证交易与超额消纳量交易的衔接方式,指出超额消纳量交易的结算与核算方式,完善超额消纳量交易市场体系。考虑到区块链技术的防篡改、可追溯、可共享、透明性等特性,从应用架构、部署架构、数据交互等方面,设计基于区块链的可再生能源消纳凭证交易系统。应用区块链技术,在跨交易中心的多个用户之间建立平等可信机制,实现用户之间公平、相互信任的交易。此外,基于区块链技术,可建立全寿命可追踪的核算系统,实现消纳量责任权重的精准核算和监测统计,加大对消纳核算数据的源头管理。最后,提出进一步测算各省责任权重目标、加强与可再生能源信息中心联网及数据共享等方面,对中国可再生能源消纳发展提出建议。在未来研究中,可根据实际运行数据,对基于区块链的可再生能源消纳凭证交易系统产生的效果进行量化分析。

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