可再生能源參與電能量現貨市場。可再生能源需要在預測的基礎上參與現貨市場。支持以光伏和風電為代表的可再生能源參與市場和經濟調度。
隨著(zhu)中國政府提出的低碳(tan)零(ling)碳(tan)觀念(nian)的深入,電(dian)(dian)力(li)行業首當(dang)其沖需要加(jia)速擴(kuo)大(da)清(qing)潔電(dian)(dian)力(li)的滲透率。在各地(di)區(qu)探索電(dian)(dian)力(li)市場(chang)設計,逐步完善電(dian)(dian)力(li)交易(yi)規則的新形勢下,如何讓以光伏(fu)發電(dian)(dian),風能發電(dian)(dian)為代(dai)表的可(ke)再生能源以及新興的儲(chu)能資(zi)源參與市場(chang)是業界關(guan)心(xin)的話題。
光伏和風電參與電力市場的三種模式
在(zai)之前的(de)(de)文章中,我們提出區域RTO是提供低成(cheng)本(ben)靈活性(xing)的(de)(de)良好(hao)途徑,從而更好(hao)地(di)應對波動性(xing)可再(zai)生能源(yuan)出力的(de)(de)不確(que)定性(xing)。可再(zai)生能源(yuan)在(zai)不同時間尺度(du)更好(hao)地(di)參與(yu)電(dian)力市(shi)(shi)場(chang)(chang),有(you)利于電(dian)力系(xi)統穩定高效運行,支持低成(cheng)本(ben)零(ling)碳(tan)轉(zhuan)型。在(zai)美國RTO/ISO地(di)區,可再(zai)生能源(yuan)在(zai)過(guo)去的(de)(de)十多年一直(zhi)積極(ji)參與(yu)電(dian)力市(shi)(shi)場(chang)(chang),為形(xing)成(cheng)風能和太陽能發電(dian)的(de)(de)“參與(yu)模式”積累了一些經(jing)驗。美國可再(zai)生能源(yuan)主要參與(yu)三類市(shi)(shi)場(chang)(chang)競爭(zheng):遠期(qi)市(shi)(shi)場(chang)(chang)(中長期(qi)市(shi)(shi)場(chang)(chang))、電(dian)能量市(shi)(shi)場(chang)(chang)、輔助服務(wu)市(shi)(shi)場(chang)(chang)。
遠期市場(中長期市場)
在美國,可再生能源參與中長期市場主要有三種(zhong)方法:1)傳統購(gou)售電合同(tong),2)“虛擬”(synthetic)購(gou)售電合同(tong),3)純商(shang)業(ye)模(mo)式(shi)(merchant)
1)傳統(tong)購售(shou)電合同(Power Purchase Agreement)
這是(shi)最常見的(de)可(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan)雙邊合(he)(he)同(tong)形式(shi),由可(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)商(shang)和(he)電(dian)力公司或(huo)(huo)者負荷服務實(shi)體(ti)簽署,合(he)(he)同(tong)規定(ding)了(le)固(gu)定(ding)價格(ge),年(nian)購(gou)電(dian)量(liang),以及交付節(jie)點(dian)(用于分配節(jie)點(dian)價格(ge)風險)。典型PPA中(zhong)購(gou)電(dian)方(配電(dian)公司、售電(dian)公司,或(huo)(huo)者其他負荷服務實(shi)體(ti))有足夠(gou)的(de)信(xin)譽擔保,可(ke)以與可(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)商(shang)簽署15-25年(nian)的(de)合(he)(he)同(tong)。在一(yi)(yi)些(xie)PPA合(he)(he)同(tong)情況下,購(gou)電(dian)方按合(he)(he)同(tong)規定(ding)享有在特定(ding)節(jie)點(dian)上一(yi)(yi)定(ding)量(liang)的(de)可(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)的(de)所有權,因(yin)此,由購(gou)電(dian)方同(tong)時作(zuo)為(wei)買家和(he)賣家在電(dian)力現貨批(pi)發(fa)市場中(zhong)競標,根據波動的(de)節(jie)點(dian)價格(ge)結(jie)算。或(huo)(huo)者,一(yi)(yi)些(xie)PPA為(wei)差價合(he)(he)同(tong),發(fa)電(dian)商(shang)和(he)購(gou)電(dian)商(shang)各自參與電(dian)力現貨批(pi)發(fa)市場。
2)虛擬購售電合同(Synthetic PPA)
這種購(gou)售(shou)(shou)電合(he)(he)同類似于傳統PPA,而在交付(fu)電量、交付(fu)地點和其他要求方面更為寬松。合(he)(he)同的(de)購(gou)買方主要是(shi)非電力公司(例如,大型終(zhong)端用(yong)戶),他們(men)希望通過(guo)這種合(he)(he)同來平抑(yi)價格風險,同時也有助于滿(man)足企業可(ke)再(zai)生(sheng)能源目(mu)標。相應的(de)可(ke)再(zai)生(sheng)能源證(zheng)書(RECs)可(ke)以在自(zi)愿市場上(shang)出(chu)售(shou)(shou)給需(xu)要滿(man)足可(ke)再(zai)生(sheng)能源配額制的(de)負荷服務實體(ti)。
3)純商(shang)業模式(Merchant Model)
可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)發電(dian)商沒(mei)有購(gou)售(shou)電(dian)合同,但(dan)可(ke)以通過金(jin)融(rong)(rong)機(ji)構(gou)(例如,銀(yin)行)簽(qian)訂金(jin)融(rong)(rong)合同,來規(gui)避波動(dong)的(de)批發市場價(jia)格(ge)帶來的(de)風(feng)(feng)險,以便于(yu)在(zai)項(xiang)目初(chu)期(qi)獲得融(rong)(rong)資,而金(jin)融(rong)(rong)機(ji)構(gou)期(qi)待從(cong)浮動(dong)的(de)市場價(jia)格(ge)和支付給可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)的(de)固定價(jia)格(ge)之間(jian)的(de)差價(jia)獲利。因為沒(mei)有長期(qi)購(gou)售(shou)電(dian)合同,這種商業(ye)模(mo)式(shi)具有一定的(de)風(feng)(feng)險,一般需要(yao)復雜而富有創意的(de)方法來規(gui)避風(feng)(feng)險。但(dan)是(shi),相比購(gou)售(shou)電(dian)合同模(mo)式(shi),可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)發電(dian)商可(ke)能(neng)(neng)在(zai)電(dian)力市場上獲得更高的(de)收益(yi)。
圖一(yi)顯示出美國(guo)風電裝機容(rong)量按不(bu)同(tong)遠期(qi)市場類型所占的(de)百分比,受可再生能源(yuan)(yuan)配(pei)額(e)制的(de)影響(xiang),傳統PPA歷史上一(yi)直占有主導(dao)地(di)位,直到最近幾年(nian),隨著(zhu)可再生能源(yuan)(yuan)逐漸成(cheng)為低成(cheng)本資源(yuan)(yuan),新的(de)遠期(qi)市場參與形(xing)式(例(li)如(ru)純商業化模式和(he)虛擬購售電合同(tong))才開始出現并不(bu)斷增長,而且內容(rong)條款也針對不(bu)同(tong)的(de)需求(qiu)表現得更(geng)個性(xing)化。
Figure 1美(mei)國風電裝機(ji)容量按傳統PPA和商(shang)業化模式所占的百分比
電能量市場
從本(ben)世紀初(chu)開(kai)始,光伏和風能(neng)發電普(pu)遍(bian)參與美國ISO/RTO現貨市場。從美國的(de)經驗來看,有利(li)于可(ke)再(zai)生能(neng)源并(bing)(bing)網(減少棄(qi)風棄(qi)光),有助(zhu)于增加系(xi)統(tong)運行效(xiao)率,完(wan)善價格信號降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben),并(bing)(bing)為更好的(de)可(ke)再(zai)生能(neng)源選址和輸電資源利(li)用提(ti)供激勵(li)。
與傳統能源相比,可再生(sheng)能源參與電能量現貨市場,并充分融入系統運行有以下幾(ji)個步驟:
首先,需要有(you)可再(zai)生能(neng)源的(de)預測,預測可以(yi)由(you)ISO付費提供,也可以(yi)由(you)可再(zai)生能(neng)源發電商(shang)自(zi)行(xing)提供但需要獲得ISO的(de)認證。
可(ke)再(zai)生能源在日前(qian)市場競標(biao)是自愿(yuan)性(xing)質(zhi)的,可(ke)以(yi)(yi)報量報價,也可(ke)以(yi)(yi)只(zhi)報量作為市場價格的接受者。
為滿足系統(tong)可靠性,ISO需要對負(fu)荷(he)和可再生能源發電做出預測,并通(tong)過剩余機組(zu)組(zu)合(RUC)對日前市(shi)場出清和ISO預測之(zhi)間(jian)的偏差進行處理,這意味著ISO可以增加(jia)或減少傳統(tong)發電容量以滿足凈(jing)負(fu)荷(he)。
可(ke)再生(sheng)能(neng)源基于五分(fen)鐘(zhong)連續(xu)滾動(dong)的(de)預測(ce)強制(zhi)參與實時現貨市場(chang),可(ke)報(bao)量報(bao)價(jia)也可(ke)以只報(bao)量,ISO進(jin)行5分(fen)鐘(zhong)為間隔(ge)的(de)滿足安(an)全(quan)約束的(de)經濟調度,五分(fen)鐘(zhong)之內(nei)的(de)偏(pian)差由(you)調頻(自動(dong)發電控制(zhi)系統AGC)處(chu)理(li)。
在一定可接(jie)受(shou)誤(wu)差范圍內,ISO不會由于預(yu)測誤(wu)差懲(cheng)罰(fa)可再(zai)生能(neng)源(yuan)發電(dian)商(無論風電(dian)或光伏發電(dian)是(shi)否可調度)。日(ri)前和實時雙結(jie)算(suan)系(xi)統規定日(ri)前和實時現貨(huo)市(shi)(shi)場出清的偏差以(yi)實時市(shi)(shi)場價格結(jie)算(suan),如果可再(zai)生能(neng)源(yuan)沒(mei)有(you)參與日(ri)前市(shi)(shi)場,則直接(jie)以(yi)實時市(shi)(shi)場價格結(jie)算(suan)。這種基于市(shi)(shi)場的措施起到了(le)激勵可再(zai)生能(neng)源(yuan)提高預(yu)測精度的作用。
隨(sui)著電(dian)源(yuan)電(dian)網技術的(de)提高,可(ke)再生能(neng)源(yuan)越(yue)來越(yue)多地(di)成為(wei)可(ke)調(diao)度(du)資源(yuan),經(jing)濟最大出力(li)取決于5分(fen)鐘預測值。在一(yi)些情況下,為(wei)保證系統安全,可(ke)再生能(neng)源(yuan)有可(ke)能(neng)需要按照調(diao)度(du)指令(ling)向下調(diao)整(zheng)出力(li),如果不聽(ting)從調(diao)度(du)指令(ling),可(ke)能(neng)處(chu)以罰款。
目前來看,美國可再生(sheng)能源(yuan)可以(yi)很好地(di)參與電能量市(shi)(shi)場而不需要對市(shi)(shi)場設計和結構做出根本性改(gai)變,未來市(shi)(shi)場是否需要變革以(yi)支持(chi)高比例可再生(sheng)能源(yuan)的電力系統(tong)還(huan)存(cun)在爭論(lun),這也是各國向低碳道(dao)路(lu)轉(zhuan)型面臨的共同挑戰(zhan)。
輔助服務市場
最(zui)近研究試點(dian)和運(yun)行經驗(yan)證明(ming)了可再(zai)生能(neng)源有能(neng)力提供可靠性服(fu)務(包括調頻、調峰、備用(yong)和電(dian)(dian)壓控制(zhi)等)。有個(ge)別的電(dian)(dian)力公司(Xcel Colorado[2],通過給(gei)風電(dian)(dian)機組安裝AGC,使(shi)其提供向(xiang)下調頻。但目前(qian)為止ISO/RTO還沒有允許光伏(fu)和風電(dian)(dian)參與(yu)調頻和備用(yong)輔(fu)助服(fu)務市場(chang)。是否讓光伏(fu)和風電(dian)(dian)參與(yu)輔(fu)助服(fu)務市場(chang),以及(ji)如(ru)何(he)提供向(xiang)上調頻和備用(yong),是美(mei)國電(dian)(dian)力行業正在探索的問(wen)題。
對中國的啟發
近日,國家財(cai)政(zheng)部發(fa)(fa)布(bu)了(le)(le)《關于促(cu)進非水可再(zai)生能源(yuan)(yuan)發(fa)(fa)電(dian)健康發(fa)(fa)展(zhan)的若(ruo)干意(yi)見》希望通過(guo)鼓(gu)勵完善(shan)市場配置(zhi)資源(yuan)(yuan)和(he)補貼(tie)退坡機制進一步(bu)促(cu)進非水可再(zai)生能源(yuan)(yuan)平價(jia)上網,提出自2021年起(qi)實(shi)行配額制下的綠色電(dian)力(li)證(zheng)書交(jiao)易,并以此替代財(cai)政(zheng)補貼(tie)。八月份,廣東(dong)省(sheng)(sheng)能源(yuan)(yuan)局發(fa)(fa)布(bu)的《關于征求廣東(dong)省(sheng)(sheng)可再(zai)生能源(yuan)(yuan)電(dian)力(li)消納保障(zhang)實(shi)施(shi)方(fang)案和(he)可再(zai)生能源(yuan)(yuan)電(dian)力(li)交(jiao)易實(shi)施(shi)方(fang)案意(yi)見的函(han)》為(wei)可再(zai)生能源(yuan)(yuan)參(can)與廣東(dong)省(sheng)(sheng)中長期市場制定了(le)(le)可操作的方(fang)案,為(wei)日后參(can)與現(xian)貨交(jiao)易打下基(ji)礎。
在中國,支持以(yi)光伏(fu)和風電為代表(biao)的(de)可再生(sheng)能源參與市場(chang)和經濟調(diao)度,可以(yi)從(cong)以(yi)下幾點做起:
利用中(zhong)(zhong)長(chang)期市場的(de)(de)各種金(jin)融機制增(zeng)強可再生(sheng)能源發(fa)電商管理風險的(de)(de)手(shou)段是有(you)益的(de)(de)。正(zheng)如我們(men)在最(zui)近報告中(zhong)(zhong)所述,我們(men)建(jian)議改革中(zhong)(zhong)長(chang)期市場,促(cu)進發(fa)電商簽訂(ding)“金(jin)融”合(he)同,并增(zeng)加合(he)同模式的(de)(de)選擇和時間跨度(du)。金(jin)融機構可以逐步向市場參與者提(ti)供服務,幫助(zhu)他們(men)管理價格波動風險。
在中(zhong)國,可(ke)(ke)(ke)(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)優先發(fa)(fa)電(dian)政策保障優先調度(du)波動性可(ke)(ke)(ke)(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan),促進(jin)了可(ke)(ke)(ke)(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)快速發(fa)(fa)展。以目前的(de)(de)(de)(de)滲透率,由于可(ke)(ke)(ke)(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)運(yun)行(xing)(xing)成(cheng)本(ben)接(jie)近零,可(ke)(ke)(ke)(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)參與(yu)現貨(huo)市場(chang)的(de)(de)(de)(de)結(jie)果會(hui)與(yu)優先調度(du)類(lei)似(si)。隨著電(dian)力(li)系統向高比(bi)例(li)可(ke)(ke)(ke)(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)方向發(fa)(fa)展,應(ying)該(gai)充分認(ren)識到可(ke)(ke)(ke)(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)為(wei)(wei)電(dian)力(li)系統提供的(de)(de)(de)(de)各項(xiang)服務并對其進(jin)行(xing)(xing)合理(li)的(de)(de)(de)(de)補償。因此(ci),有必要逐布(bu)完善現貨(huo)市場(chang)規(gui)則,從現行(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)優先調度(du)轉變(bian)為(wei)(wei)可(ke)(ke)(ke)(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)充分參與(yu)現貨(huo)市場(chang)模式。現貨(huo)市場(chang)價格會(hui)為(wei)(wei)中(zhong)長期合同價格提供參考,短期經濟(ji)調度(du)有助于系統運(yun)行(xing)(xing)效率的(de)(de)(de)(de)提升(sheng),減(jian)少(shao)不合理(li)棄電(dian),并為(wei)(wei)可(ke)(ke)(ke)(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)選址和發(fa)(fa)展提供經濟(ji)激勵。
可(ke)再(zai)生能(neng)源(yuan)需(xu)要在預(yu)(yu)(yu)測(ce)(ce)的基礎上參與現(xian)貨市場(chang)(chang),初期,可(ke)以由調度(du)(du)中(zhong)心(xin)代(dai)替可(ke)再(zai)生能(neng)源(yuan)對(dui)出力進行預(yu)(yu)(yu)測(ce)(ce)。如果可(ke)再(zai)生能(neng)源(yuan)發電(dian)商(shang)自行提供預(yu)(yu)(yu)測(ce)(ce),則需(xu)要滿足ISO要求并(bing)確定(ding)可(ke)接(jie)受(shou)的預(yu)(yu)(yu)測(ce)(ce)誤差(cha)區間(jian),應(ying)該利(li)用市場(chang)(chang)結算(suan)規則刺激發電(dian)商(shang)提高(gao)預(yu)(yu)(yu)測(ce)(ce)精度(du)(du)。另外,預(yu)(yu)(yu)測(ce)(ce)必須符合電(dian)力現(xian)貨市場(chang)(chang)的組織和(he)調度(du)(du)時間(jian)間(jian)隔,例如,15分(fen)鐘的實(shi)時電(dian)能(neng)量市場(chang)(chang)需(xu)要每15分(fen)鐘提交(jiao)風電(dian)/光(guang)伏發電(dian)預(yu)(yu)(yu)測(ce)(ce)。未來,可(ke)以逐步向(xiang)每5分(fen)鐘提交(jiao)預(yu)(yu)(yu)測(ce)(ce)、完成市場(chang)(chang)競價、調度(du)(du)和(he)結算(suan)的方向(xiang)發展。
探索(suo)合(he)適的可(ke)再生能(neng)(neng)源(yuan)參與(yu)輔助服(fu)務的機制,對可(ke)再生能(neng)(neng)源(yuan)為系統提(ti)供的輔助服(fu)務例如,與(yu)棄電相關的調峰、調頻等進(jin)行補償。