基于电力改革对可再生能源消纳的实证研究

基于电力改革对可再生能源消纳的实证研究

王志芳

国网阳泉供电公司， 山西省 阳泉市 045000

摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，人们对于电力的需求在不断提高，电力市场改革中引进了一种新的购电模式一一大用户直购电，不但可以进一步挖掘电力市场的潜力，更加重要的是引入了竞争机制。实现了交易双方的直接互动，并将电能资源由传统监管模式转化为市场模式，这将是打破电网企业垄断地位，实现电力市场自由贸易的重大突破。我国的可再生能源资源丰厚，很多区域凭借自身资源优势进行可再生能源直购电的试点，本文通过对直购电的市场竞争进行分析，采用理论与实际相结合的方法，构建相应的电力模型并进行比较分析，研究的内容主要涉及直购电模式对电力市场的影响、直购电对可再生能源发电企业的影响，力求为电力市场直购电交易提供参考意见。首先简述了直购电的含义，对我国大用户直购电的发展历程及其影响分析做了总结，通过对直购电的特点进行归纳，如直购电的传输形式、交易参与方式、市场准入资格等，分析直购电模式对电力市场和电网运行的影响。其次借鉴国内外直购电开展的经验，并结合电力市场改革方向，论述了大用户直购电模式的重点和难点，如直购电模式的分类、直购电对电网运行的影响、大用户电价现状等。然后建立直购电背景下初始电力模型，结合电力市场实际影响因素，分析可再生能源发电企业直购电量对电力市场的影响，通过对初始电力模型的修正使之更适合电力市场交易的实际状况。最后根据某地试点实际情况，采用修正后的的电力模型进行求解，讨论在不同直购电模式下可再生能源电能的消纳状况，同时通过算例分析确认结果的有效性。

关键词：可再生能源;经济调度;消纳

引言

经过近三十多年来的快速发展，中国现在是世界上最大的能源消费和二氧化碳排放国，其碳减排将对全球减排路径和实现国际“气候公约”的目标产生巨大的影响。为应对这一责任，中国承诺在2030年左右达到碳排放峰值，同时使非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右。与此同时，中国正处于社会经济转型发展的关键时期，面对发展和环保的两难困境，实现经济增长和环境问题的“解祸”成为中国绿色发展的重大课题。其中的关键问题就是如何基于可再生能源实现可持续的能源系统转型。

1可再生能源电力消纳面临系统灵活性挑战

“十二五”时期以来，中国可再生能源进入大规模发展阶段。2017年底全国发电装机容量17.8亿kW，其中并网风电装机容量1.64亿kW，占全部装机容量的9.2%；并网太阳能发电装机容量1.3亿kW，占全部装机容量的7.3%。但近年来弃风弃光限电问题比较突出，“十三五”时期以来通过实施可再生能源保障性收购制度、建立新能源消纳和投资预警制度、优化电网运行调度和部分火电灵活运行、推进本地区和跨省区电力市场化交易、推动清洁能源供暖等电能替代多重组合措施，2017年可再生能源限电情况较2016年有所好转，风光实现了限电率和限电量“双降”。但是，随着新能源发电装机规模容量持续增加，未来高比例可再生能源面临严峻的并网消纳挑战。可再生能源消纳挑战反映了我国现行电力规划、运行和体制机制模式越来越不适应其发展的多重问题，深层次的原因是中国没有形成适应风电、太阳能发电等新能源特点的灵活电力系统和市场机制。由于未能建立现代竞争性电力市场，中国电力运行调度长期具有计划经济特征的管理方式，各类电源的年度发电量和上网电价由政府指导确定、电网和调度机构执行，虽然推动了电力供应持续增加，但不能反映电力供需形势及灵活性资源价值，未能引导灵活性资源投资建设和电力系统灵活运行。从长期来看，将构成中国推动可再生能源大比例开发利用和电力转型的最重大挑战。我国进一步发展可再生能源，必须充分借鉴国际经验，深入推进电力改革，建立适应可再生能源发展要求、释放和提高电力系统灵活性的现代电力市场体系。

2电力改革对可再生能源消纳的实证

2.1电力交易阶段

1）市场垄断一家电力公司拥有和控制所有电力相关系统，用户被动接受电力价格，没有选择权利。2）发电侧竞争发电厂将电能卖给电力系统运行管理部门，由电力管理部门转售给用户，每个供电区域内只有一家公司专营，厂网分离、竞价上网为直购电奠定部分基础。3）发电侧批发将输电网络向所有用户开放，大部分用户可以与发电企业或电力企业直接签订合同，扩大了竞争范围和强度。4）电力零售电力改革的最终目标，所有用户都拥有自由选择权，市场竞争更加激烈，但由于各种电量计量系统成本在各用户所占比例不同，大用户收益将远远大于中小型用户，目前英国、澳洲属于此类模式。

2.2有序放开发电计划和竞争性环节电价

本轮改革的电力市场建设实施路径主线是有序放开发电计划、竞争性环节电价，不断扩大参与直接交易的市场主体范围和电量规模。在坚持清洁能源优先发电的同时，推动常规电力、鼓励清洁能源电力参与市场竞争。实现电力电量平衡从以计划手段为主平稳过渡到以市场手段为主。在优先发电制度下，可再生能源也可参与电力市场，规划内的可再生能源优先发电的优先发电合同可转让，形成可再生能源参与市场竞争的新机制。在实践中，未来需要在充分挖掘电力系统灵活资源潜力、理顺环保政策与市场机制关系的基础上，进一步明确调峰调频电量、热电联产机组、高效节能和超低排放燃煤机组进入优先发电计划的边界条件，确保避免出现长期以来可再生能源优先发电难以落实的局面。

2.3能源系统转型的战略及路径选择

从地理学的角度出发，我国在转型过程中东西部平衡，资源生产地和消纳底的平衡，城乡发展的平衡，都需要从全国空间尺度考量去确立设计实施科学合理的能源转型战略。同时，每次能源转型都会涉及利益关系的再调整，随着可再生能源对化石能源替代的深入，可再生能源企业与化石能源企业之间的竞争将日益激烈。在这种情况下，若不能正确把握能源转型以及由此导致的利益关系的再调整的大方向，有可能会出台阻碍能源转型的政策。每个国家必然是根据其自身的资源条件、社会经济发展阶段以及基本国情、制度背景等方面，选择了容易实现、更有利于本国实际情况的策略。我国资源品类很全，发展趋势也非常快，各种能源之间存在合作和竞争，在这样复杂的大环境能源系统环境下，更要处理好各部门的关系，需要从国家层面上从数量和时空布局各方面对能源系统进行的研究，避免部门之间的相互制约，形成能源部门之间的互补。

2.4电机组不再以出售电能量作为主要收入来源

随着可再生能源所占发电比例的提高和引入现货市场，传统火电机组在调度和价格上均面临挑战，发电量减少且面对更加波动、更低的电力现货市场的边际出清价格。但是，现货市场带来更高效和更灵活的运行方式，具有灵活运行策略和布局的灵活火电厂仍将赢得相应收入。许多相对靠近负荷中心的灵活火电将更加获益于相对较高的节点电价。

结语

开放用户选择权是电力市场改革的重要内容，实行大用户直购电将打破电网企业“单一买电”的垄断局面。本文通过对电力改革发展现状，对可再生能源消纳和电能供需双方的既有利益重新分配进行探讨。针对大用户直购电展开进程中引起的可再生能源消纳问题，基于可再生能源发电企业是否参与直购电，构建了两种含直购电模式的电力模型。

参考文献

[1]国家可再生能源中心.中国可再生能源产业发展报告2016[R].北京：中国经济出版社，2016.

[2]赵勇强.新电改为可再生能源消纳提供制度保障[N].中国能源报，2016-01-04（05）.