甘肃电力现货市场双边交易机制设计

陈振寰1，杨春祥1，张柏林1，韩杰1，杨迎2，张天宇2，陈雨果2

（1.国网甘肃省电力公司；2.北京清能互联科技有限公司）

本文发表在《全球能源互联网》第5期"电力市场促进可再生能源发展"专题，欢迎点击品读。

文章导读

甘肃是典型的高比例新能源电网，作为国内首批电力现货市场建设试点之一，在起步阶段建立了考虑新能源参与的发电侧单边现货市场机制，截止目前已完成3次结算试运行。但由于单边市场模式下现货价格现阶段无法传导至用户侧，一定程度上制约了甘肃新能源消纳的市场潜力。本文在分析甘肃省新能源市场化消纳现状基础上，重点提出发电侧和用户侧双边参与的现货交易机制，以激励用户形成对新能源消纳友好的用电曲线，提高新能源消纳能力，为完善高比例新能源地区现货市场机制提供参考。

研究成果

1、基于甘肃现阶段高比例新能源市场化消纳矛盾，设计了发用电双边参与的现货市场机制，分别从组织方式、中长期合约分解、出清模型、价格和结算机制方面进行详细描述。

2、采用IEEE-39节点系统分别模拟出清高比例新能源电力系统单、双边现货市场，结果表明，双边市场模式更有利于节约用户的用电成本和提高新能源消纳水平。

主要内容

甘肃新能源装机占比高达42.3%，是省内电力系统第一大能源，但受本地消纳空间有限、跨区输送通道和调峰能力不足的约束，高比例新能源消纳一直存在较大压力。在现货市场建设起步阶段，甘肃省建立了考虑新能源参与的发电侧单边现货市场机制，但由于现货价格无法传导至用户侧，限制了电力需求价格弹性的释放，难以进一步扩大新能源消纳空间。针对新能源市场化消纳矛盾，提出了甘肃现货市场机制改进建议，设计了用户侧作为价格接受者参与的甘肃现货市场双边交易机制，重点阐述了市场组织方式、出清模型、价格机制和结算机制等，主要内容如表1所示。

⬇ 表1 甘肃双边电力现货市场机制

组织方式

日前市场采取“发电侧报量报价、用户侧报量不报价”的模式组织，以系统购电成本最低为目标集中优化出清；实时市场采用日前现货市场封存的市场主体申报信息进行集中出清，新能源场站可依据超短期发电预测修改报价。

出清模型

日前市场采用安全约束机组组合模型（SCUC）出清次日的发电机组组合，日前市场和实时市场采用安全约束经济调度模型（SCED）出清发电机组的发电计划以及节点电价。

价格机制

采取节点电价的定价方式，即市场主体均按照所在物理节点出清电价结算现货市场电能量电费。

中长期合约分解

合约分解方式包括自定义分解曲线和标准分解曲线两类，自定义分解曲线通过双边协商或挂牌交易确定，标准分解曲线则是由市场运营机构按照一定的规则统一分解：1）根据统调历史负荷确定峰、平、谷三段负荷比例，将日电量分解分时电量曲线，即峰平谷曲线；2）将日电量平均分解为分时电量曲线，即全天平均曲线；3）将日电量平均分解至每日峰段，平段、谷段为零，即高峰时段曲线。

结算机制

中长期交易结算曲线按照合同约定价格结算，日前市场出清曲线与中长期交易结算曲线之间的偏差按照日前节点电价结算，实际发电曲线或用电曲线与日前市场出清曲线之间的偏差按照实时市场节点电价结算。

采用IEEE-39节点的系统模型，模拟单边现货市场和双边现货市场机制下高比例风光新能源电力系统的现货市场出清结果，并基于需求价格弹性系数计算用户用电需求变化。

单、双边市场模式下，系统的各时段的用电情况如表2所示，双边市场模式下，系统负荷特性更有利于消纳夜间大发的风电资源和日间的光伏电量。

⬇ 表2 不同时段的系统用电量

新能源在单、双边市场模式下中标情况分别如图1、图2所示，双边市场模式下系统用户根据现货价格信号调整用电需求后，可减少弃风电量3585.86MWh、弃光电量1561.05MWh。

⬆ 图1 单边现货市场新能源中标情况

⬆ 图2 双边现货市场新能源中标情况

在用电成本方面，单边现货市场中，系统用户按照目录电价的购电成本为443.2元/MWh；电力用户作为价格接受者参与现货市场后，平均购电成本为339.76元/MWh。

综合来看，双边现货市场机制可节约电力用户的用电成本，激励用户形成对新能源发电友好的用电曲线，有效促进高比例风光新能源电力的消纳。

本文引文信息

陈振寰，杨春祥，张柏林，等. 甘肃电力现货市场双边交易机制设计[J]. 全球能源互联网，2020，3(5)：441-450．

CHEN Zhenhuan, YANG Chunxiang, ZHANG Bailin, et al. Design of bilateral trading mechanism for Gansu electricity spot market[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2020, 3(5): 441-450(in Chinese).

研究团队

国网甘肃省电力公司是国家电网有限公司的全资子公司，承担着建设、运营、发展甘肃电网的任务，为甘肃地方经济社会发展提供安全持续可靠的电力保障。甘肃是全国首个建设试点地区之一，国网甘肃电力公司积极借鉴国内外现货市场建设先进经验，推进省内现货市场建设，2018年12月27日，作为国网公司首家启动省内现货市场试运行，2019年开展了两次连续一周的结算试运行，2020年全国首家启动第三次结算试运行。通过完整月长周期结算试运行，全面检验了规则和技术支持系统的完整性和适应性，培育了市场主体意识，为后期现货市场正式运行积累了宝贵的经验。

北京清能互联科技有限公司是一家专注于能源行业的高新技术企业，主要在电力市场建设、电网调度优化、发电数字化及智能运营、能源互联网规划及运行优化、能源大数据分析预测等领域为客户提供战略咨询、核心算法、软件平台、云平台应用、信息挖掘与分析等产品及服务，各类产品在20多家网省电力公司、几十家地市供电公司获得了成功应用，参与研发的产品多次获得省部级奖项。公司专家团队由清华大学电机系教授1人，副教授2人，研发团队由博士后2人，博士3人，硕士80余人构成。

作者简介

陈振寰：高级工程师、主要研究方向为电网调度及运行管理