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隨著可再生能源的大規模接入，電力系統的靈活性越來越引起各方面的關注。2018年11月13日，國際能源署發布的世界能源展望提出“靈活性是電力系統的新口號”。在世界范圍，風電和光伏發電的快速增長都對電力系統的靈活性提出了前所未有的要求。

在我國，由于棄風棄光問題(ti)嚴重(zhong)，提高電(dian)網(wang)調峰(feng)能(neng)力(li)(li)與開展火電(dian)靈活(huo)性(xing)改造(zao)已成為(wei)國家有關部門關注的重(zhong)點。電(dian)力(li)(li)系(xi)統(tong)“靈活(huo)性(xing)”的定義(yi)目前還比較含(han)糊(hu)，可(ke)以認為(wei)是電(dian)力(li)(li)系(xi)統(tong)應對(dui)發電(dian)、負(fu)荷和(he)電(dian)網(wang)擾動的預期的和(he)非預期的變(bian)化情況的一種(zhong)能(neng)力(li)(li)。靈活(huo)性(xing)涉及電(dian)力(li)(li)系(xi)統(tong)規(gui)劃、運行、控制各個層面，時(shi)(shi)間跨度可(ke)以從秒(miao)、分(fen)鐘、小時(shi)(shi)到日、月、年以及多年，從電(dian)網(wang)的空(kong)間尺度上則可(ke)分(fen)為(wei)就(jiu)地、區域以及全網(wang)。靈活(huo)性(xing)資源(yuan)包括調峰(feng)資源(yuan)、調頻資源(yuan)、儲能(neng)、需求側響應、電(dian)網(wang)靈活(huo)控制等。

如何評價資源的靈活性

與(yu)其(qi)他電能(neng)產品一樣(yang)，價(jia)(jia)格(ge)(ge)形成(cheng)(cheng)機(ji)制(zhi)也是(shi)靈(ling)活性資(zi)源(yuan)發展的關鍵。價(jia)(jia)格(ge)(ge)形成(cheng)(cheng)機(ji)制(zhi)的研(yan)究主要包括(kuo)兩個部(bu)分(fen)：一是(shi)靈(ling)活性資(zi)源(yuan)成(cheng)(cheng)本分(fen)析（即什么是(shi)合理價(jia)(jia)格(ge)(ge)），二是(shi)市場中的價(jia)(jia)格(ge)(ge)形成(cheng)(cheng)機(ji)制(zhi)（集中競價(jia)(jia)、雙邊協商或其(qi)他交易機(ji)制(zhi)）。成(cheng)(cheng)本分(fen)析是(shi)衡量價(jia)(jia)格(ge)(ge)是(shi)否(fou)合理的基(ji)礎，但最終價(jia)(jia)格(ge)(ge)要通過市場機(ji)制(zhi)來形成(cheng)(cheng)。

由于(yu)電(dian)能(neng)在物(wu)理上(shang)的(de)同質化(hua)特(te)征，電(dian)網的(de)作用(yong)像水池，因(yin)此從物(wu)理電(dian)能(neng)的(de)角度(du)，實際上(shang)是無法分清產銷方的(de)。因(yin)此電(dian)力(li)市(shi)(shi)場(chang)中交(jiao)易的(de)并非(fei)物(wu)理的(de)電(dian)能(neng)，而是發電(dian)權與用(yong)電(dian)權，最終通(tong)過調度(du)計(ji)劃來實現，因(yin)此電(dian)網調度(du)也(ye)(ye)成為整(zheng)個電(dian)力(li)市(shi)(shi)場(chang)的(de)“交(jiao)通(tong)指揮中心”。電(dian)力(li)市(shi)(shi)場(chang)交(jiao)易則完(wan)全(quan)基于(yu)所采(cai)用(yong)的(de)調度(du)、控制(zhi)模型，資源靈活性也(ye)(ye)通(tong)過調度(du)、控制(zhi)層面體現出來。

電(dian)源(yuan)(yuan)和(he)負(fu)荷實時平(ping)衡是電(dian)力(li)系統安(an)全(quan)穩(wen)定運行的基本(ben)條件(jian)，而當前電(dian)力(li)系統中(zhong)由于(yu)風(feng)、光(guang)等(deng)新(xin)能源(yuan)(yuan)的大(da)量(liang)接入(ru)，在(zai)電(dian)源(yuan)(yuan)側引入(ru)大(da)量(liang)的隨機(ji)性(xing)(xing)和(he)波動性(xing)(xing)，給電(dian)網的調度(du)運行帶來諸(zhu)多困難。因此(ci)，應(ying)在(zai)電(dian)力(li)市(shi)場設計時考慮(lv)功率(lv)曲線在(zai)時間維(wei)度(du)上的形狀，考慮(lv)不同電(dian)能商品(pin)的靈活性(xing)(xing)品(pin)質(zhi)。

由于電(dian)能(neng)難以大量(liang)(liang)儲存，發(fa)用功率(lv)(lv)必須實時平(ping)衡(heng)，從對(dui)(dui)電(dian)力系統調(diao)度運行(xing)和功率(lv)(lv)平(ping)衡(heng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響看(kan)，筆者(zhe)認為，電(dian)能(neng)商(shang)品(pin)品(pin)質(zhi)(zhi)應從波動性(xing)(xing)(xing)(xing)、易(yi)(yi)控(kong)性(xing)(xing)(xing)(xing)、隨(sui)(sui)機性(xing)(xing)(xing)(xing)3個維度進(jin)行(xing)衡(heng)量(liang)(liang)。其中波動性(xing)(xing)(xing)(xing)指(zhi)功率(lv)(lv)相(xiang)對(dui)(dui)于自(zi)身容(rong)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化幅度；易(yi)(yi)控(kong)性(xing)(xing)(xing)(xing)指(zhi)將功率(lv)(lv)在一定范圍內(nei)自(zi)由調(diao)節(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)難易(yi)(yi)程度。隨(sui)(sui)機性(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)易(yi)(yi)控(kong)性(xing)(xing)(xing)(xing)有一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關聯，隨(sui)(sui)機性(xing)(xing)(xing)(xing)大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)源(yuan)(yuan)或(huo)(huo)負(fu)荷一定難于控(kong)制，而(er)隨(sui)(sui)機性(xing)(xing)(xing)(xing)小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)源(yuan)(yuan)或(huo)(huo)負(fu)荷可能(neng)易(yi)(yi)控(kong)，如(ru)(ru)(ru)可靈活調(diao)節(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)資(zi)源(yuan)(yuan)，也可能(neng)難控(kong)，如(ru)(ru)(ru)功率(lv)(lv)相(xiang)對(dui)(dui)固定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)資(zi)源(yuan)(yuan)。對(dui)(dui)當前各類(lei)常見供(gong)方(fang)(fang)（電(dian)廠）所生產和需(xu)方(fang)(fang)（負(fu)荷）所消(xiao)費的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)能(neng)商(shang)品(pin)品(pin)質(zhi)(zhi)可以給(gei)出表1所示的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)排級(ji)。需(xu)要注意(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是，這僅按一般(ban)情況依照(zhao)電(dian)能(neng)商(shang)品(pin)品(pin)質(zhi)(zhi)高低對(dui)(dui)電(dian)源(yuan)(yuan)和負(fu)荷進(jin)行(xing)大致分類(lei)，而(er)非給(gei)電(dian)源(yuan)(yuan)或(huo)(huo)負(fu)荷“貼標(biao)簽(qian)”。例如(ru)(ru)(ru)，如(ru)(ru)(ru)果品(pin)質(zhi)(zhi)一般(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤電(dian)經過靈活性(xing)(xing)(xing)(xing)改造，可升(sheng)級(ji)為高品(pin)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)調(diao)峰電(dian)源(yuan)(yuan)。

可以看出，資源(yuan)靈活性與這里的(de)(de)電(dian)能商品(pin)(pin)(pin)品(pin)(pin)(pin)質(zhi)是對(dui)應的(de)(de)，品(pin)(pin)(pin)質(zhi)越(yue)(yue)高的(de)(de)電(dian)能商品(pin)(pin)(pin)，靈活性越(yue)(yue)高，而品(pin)(pin)(pin)質(zhi)越(yue)(yue)低(di)的(de)(de)電(dian)能商品(pin)(pin)(pin)，靈活性也越(yue)(yue)低(di)。

傳統電力現貨交易理論“失效”

當前國內外電(dian)力現貨市場(chang)的(de)(de)電(dian)能商品模型為(wei)：將交易(yi)周期的(de)(de)功率曲線(xian)下的(de)(de)面(mian)積按等長時(shi)段(duan)切分成(cheng)若(ruo)干“條”，然后每條又分為(wei)若(ruo)干可不等高(gao)的(de)(de)“段(duan)”。在發(fa)電(dian)側，在1個時(shi)段(duan)中成(cheng)交的(de)(de)發(fa)電(dian)商各取1“段(duan)”（即(ji)1個商品），同一時(shi)段(duan)的(de)(de)各段(duan)負荷(he)（即(ji)所有商品）的(de)(de)結算價是(shi)相同的(de)(de)，均為(wei)該(gai)時(shi)段(duan)成(cheng)交機(ji)組(zu)的(de)(de)最高(gao)價格(ge)（見(jian)圖1）。

由(you)于(yu)(yu)“同(tong)(tong)質(zhi)同(tong)(tong)價(jia)(jia)”是(shi)市場(chang)(chang)中(zhong)商品(pin)定(ding)價(jia)(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)原則，這(zhe)種(zhong)(zhong)定(ding)價(jia)(jia)方式(shi)隱含的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)假設(she)(she)是(shi)，同(tong)(tong)一(yi)時段負(fu)(fu)荷下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)所有電(dian)(dian)能(neng)商品(pin)是(shi)同(tong)(tong)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，因(yin)此(ci)都(dou)取(qu)相同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)價(jia)(jia)格；而不(bu)同(tong)(tong)時段負(fu)(fu)荷下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)能(neng)商品(pin)是(shi)異質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，因(yin)此(ci)不(bu)同(tong)(tong)時段的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)負(fu)(fu)荷有不(bu)同(tong)(tong)價(jia)(jia)格。可以看出(chu)，傳統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)于(yu)(yu)實時電(dian)(dian)價(jia)(jia)理論的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)力(li)(li)現(xian)貨（批發）市場(chang)(chang)設(she)(she)計忽略了(le)電(dian)(dian)能(neng)生(sheng)(sheng)產和消(xiao)費的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時間連續性(xing)這(zhe)個十分重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征，并假設(she)(she)同(tong)(tong)一(yi)時段的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)能(neng)商品(pin)都(dou)是(shi)同(tong)(tong)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，因(yin)此(ci)無(wu)法區別(bie)基(ji)荷、腰荷和峰荷機組區別(bie)明顯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)技術特征及成本(ben)構成，也無(wu)法分辨不(bu)同(tong)(tong)品(pin)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)能(neng)商品(pin)并進(jin)行合(he)理定(ding)價(jia)(jia)。在(zai)(zai)這(zhe)種(zhong)(zhong)定(ding)價(jia)(jia)方式(shi)下(xia)(xia)，由(you)于(yu)(yu)光(guang)(guang)伏、風(feng)電(dian)(dian)近零邊際成本(ben)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特點，將傳統火力(li)(li)發電(dian)(dian)在(zai)(zai)以邊際成本(ben)為(wei)準(zhun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)競價(jia)(jia)交(jiao)易(yi)中(zhong)擠出(chu)，使得市場(chang)(chang)出(chu)清價(jia)(jia)格降低，甚至出(chu)現(xian)負(fu)(fu)值，因(yin)此(ci)火力(li)(li)發電(dian)(dian)難以生(sheng)(sheng)存(cun)。而同(tong)(tong)時，光(guang)(guang)伏和風(feng)電(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)隨(sui)機性(xing)、波動性(xing)，給電(dian)(dian)力(li)(li)系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運行和控制帶來重大(da)(da)挑(tiao)戰，對靈活(huo)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)需求急劇增加。在(zai)(zai)可再生(sheng)(sheng)能(neng)源(yuan)大(da)(da)規模接入的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)背景(jing)下(xia)(xia)，世界(jie)各國基(ji)于(yu)(yu)這(zhe)種(zhong)(zhong)定(ding)價(jia)(jia)機理所建(jian)立的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)力(li)(li)市場(chang)(chang)運行紛紛出(chu)現(xian)問題，因(yin)此(ci)都(dou)在(zai)(zai)改進(jin)市場(chang)(chang)設(she)(she)計，比如(ru)引入另外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)靈活(huo)性(xing)資(zi)源(yuan)交(jiao)易(yi)品(pin)種(zhong)(zhong)。

亟需探索建立價格形成新機制

對于(yu)(yu)發電(dian)機組(zu)，靈活性(xing)的提升主要(yao)體(ti)現在(zai)：深度調峰(feng)（降(jiang)低最小(xiao)技術出力）、快速啟(qi)停、增強(qiang)爬坡能力（即提高加(jia)減負(fu)荷速度）。對于(yu)(yu)熱電(dian)機組(zu)，熱電(dian)解(jie)耦也(ye)是(shi)增強(qiang)靈活性(xing)的方式。

在美(mei)國(guo)加州(zhou)電(dian)力(li)(li)市場（CAISO）和中部大陸(lu)電(dian)力(li)(li)市場（MISO），建立(li)了靈活爬坡產品(pin)交易，取得(de)了良好(hao)的效果。我(wo)國(guo)在實(shi)踐(jian)中總結出來的深(shen)度調(diao)峰定價(jia)(jia)方式值得(de)肯定。該(gai)定價(jia)(jia)方式首先在東(dong)北電(dian)力(li)(li)輔助服務(wu)市場建立(li)，并且在全(quan)國(guo)推廣。作為國(guo)家(jia)電(dian)力(li)(li)體制改革專項試點，自2017年(nian)1月(yue)在東(dong)北地區啟(qi)動以來成效顯著，深(shen)入挖掘了電(dian)網(wang)調(diao)峰潛(qian)力(li)(li)，促進(jin)了風電(dian)核電(dian)等清潔能源(yuan)消納，顯著提高了電(dian)網(wang)安(an)全(quan)運行水平和供(gong)熱(re)可(ke)靠性。

東(dong)北調峰(feng)(feng)服(fu)(fu)(fu)(fu)務(wu)(wu)(wu)(wu)市場體現公(gong)平、自愿(yuan)的(de)原則，并實現全電(dian)(dian)網調峰(feng)(feng)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)最低。根據火電(dian)(dian)機組調峰(feng)(feng)深度的(de)不(bu)同，采(cai)用“階梯(ti)式(shi)”補(bu)償(chang)(chang)及(ji)分(fen)攤機制，按(an)照非線性比例“多(duo)減(jian)多(duo)得、少減(jian)多(duo)罰(fa)”的(de)原則加(jia)大(da)獎罰(fa)力度，以激勵(li)發(fa)(fa)電(dian)(dian)企業加(jia)大(da)提(ti)(ti)供(gong)(gong)(gong)調峰(feng)(feng)服(fu)(fu)(fu)(fu)務(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)意愿(yuan)。調峰(feng)(feng)服(fu)(fu)(fu)(fu)務(wu)(wu)(wu)(wu)分(fen)為基(ji)(ji)本(ben)(ben)（無(wu)償(chang)(chang)）調峰(feng)(feng)服(fu)(fu)(fu)(fu)務(wu)(wu)(wu)(wu)以及(ji)有(you)(you)償(chang)(chang)調峰(feng)(feng)服(fu)(fu)(fu)(fu)務(wu)(wu)(wu)(wu)（針對靈(ling)活(huo)性供(gong)(gong)(gong)方）。基(ji)(ji)本(ben)(ben)調峰(feng)(feng)服(fu)(fu)(fu)(fu)務(wu)(wu)(wu)(wu)指(zhi)機組調峰(feng)(feng)率小于等于48%時所(suo)(suo)(suo)提(ti)(ti)供(gong)(gong)(gong)的(de)輔助(zhu)服(fu)(fu)(fu)(fu)務(wu)(wu)(wu)(wu)；有(you)(you)償(chang)(chang)調峰(feng)(feng)服(fu)(fu)(fu)(fu)務(wu)(wu)(wu)(wu)指(zhi)機組調峰(feng)(feng)率大(da)于48%或(huo)按(an)調度要(yao)求(qiu)進(jin)行(xing)啟停調峰(feng)(feng)所(suo)(suo)(suo)提(ti)(ti)供(gong)(gong)(gong)的(de)服(fu)(fu)(fu)(fu)務(wu)(wu)(wu)(wu)。假設某火電(dian)(dian)廠提(ti)(ti)供(gong)(gong)(gong)了深度調峰(feng)(feng)有(you)(you)償(chang)(chang)調峰(feng)(feng)服(fu)(fu)(fu)(fu)務(wu)(wu)(wu)(wu)，其發(fa)(fa)電(dian)(dian)曲線如圖2所(suo)(suo)(suo)示，則以每(mei)檔電(dian)(dian)價與積分(fen)電(dian)(dian)量計算(suan)每(mei)檔補(bu)償(chang)(chang)，三檔補(bu)償(chang)(chang)總計為其補(bu)償(chang)(chang)費用。由于火電(dian)(dian)機組參與深度調峰(feng)(feng)有(you)(you)必要(yao)進(jin)行(xing)穩燃(ran)技(ji)術改造，并且可(ke)能需要(yao)投油，增(zeng)大(da)發(fa)(fa)電(dian)(dian)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)，這種降低發(fa)(fa)電(dian)(dian)功率反而增(zeng)大(da)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)的(de)情況是(shi)無(wu)法通過國外(wai)的(de)現貨價格來(lai)真實反映的(de)。

作為靈活性資(zi)源市場化交易的初步嘗試(shi)，東(dong)北(bei)調(diao)峰服務(wu)市場算(suan)是(shi)成功(gong)的。但也有一些缺陷，特別是(shi)人(ren)為指(zhi)定的參數太多，需要在實踐中進一步深入研(yan)究。

為實現(xian)國家發(fa)展改革委、國家能源(yuan)局提出的(de)(de)提升電力(li)系(xi)統(tong)靈活性(xing)(xing)、促進(jin)(jin)可(ke)再生能源(yuan)消納(na)的(de)(de)目(mu)標，靈活性(xing)(xing)資(zi)源(yuan)價(jia)(jia)格形成機制(zhi)的(de)(de)研究(jiu)與建(jian)立已成當(dang)務之急。如前所述，傳統(tong)的(de)(de)電力(li)現(xian)貨市場解決(jue)不(bu)了(le)靈活性(xing)(xing)資(zi)源(yuan)合(he)(he)理定(ding)價(jia)(jia)的(de)(de)問(wen)題。有關(guan)部門及專家應在充分(fen)總結國內外(wai)已有實踐經驗的(de)(de)基(ji)礎上，拓寬思路，在更先進(jin)(jin)的(de)(de)電力(li)市場理論的(de)(de)指導(dao)下(xia)研究(jiu)和構(gou)建(jian)新(xin)型(xing)的(de)(de)靈活性(xing)(xing)資(zi)源(yuan)交易機制(zhi)，保障合(he)(he)理的(de)(de)投資(zi)回(hui)報，促進(jin)(jin)相關(guan)新(xin)技術的(de)(de)發(fa)展。