計(jì)及輔助服務(wù)的分布式光伏市場(chǎng)化交易模式探討

顧 建，謝 棟

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司紹興供電公司，浙江 紹興 312000）

0 引言

2017年，國(guó)家發(fā)展改革委聯(lián)合國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于開(kāi)展分布式發(fā)電市場(chǎng)化交易試點(diǎn)的通知》（發(fā)改能源〔2017〕1901號(hào)）以及《關(guān)于開(kāi)展分布式發(fā)電市場(chǎng)化交易試點(diǎn)的補(bǔ)充通知》（發(fā)改辦能源〔2017〕2150號(hào)），就分布式發(fā)電的交易項(xiàng)目規(guī)模、交易模式、交易組織、“過(guò)網(wǎng)費(fèi)”標(biāo)準(zhǔn)等做出了相關(guān)規(guī)定，并要求各省市陸續(xù)開(kāi)展分布式發(fā)電市場(chǎng)化交易試點(diǎn)工作。分布式光伏的發(fā)展迎來(lái)了新的機(jī)遇。

光伏發(fā)電具有無(wú)污染、儲(chǔ)量大、分布廣、間歇性和隨機(jī)性強(qiáng)等特點(diǎn)，大規(guī)模分布式光伏多點(diǎn)、無(wú)序接入配電網(wǎng)，使配電網(wǎng)面臨電能質(zhì)量、諧波、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等一系列問(wèn)題[1]。受相關(guān)利好政策影響，大規(guī)模分布式光伏接入電網(wǎng)運(yùn)行后，配電網(wǎng)對(duì)因光伏接入導(dǎo)致的輔助服務(wù)需求將大大增加，因此，分布式光伏在考慮開(kāi)展市場(chǎng)化交易時(shí)不能僅考慮電量市場(chǎng)，還必須考慮針對(duì)分布式光伏的輔助服務(wù)。目前，對(duì)輔助服務(wù)及其市場(chǎng)的研究主要針對(duì)的是火電、水電、核電等常規(guī)能源市場(chǎng)[2-5]，國(guó)內(nèi)對(duì)光伏等新能源的輔助服務(wù)市場(chǎng)研究主要著眼于輔助服務(wù)的補(bǔ)償機(jī)制及權(quán)益交易[6-9]，未涉及新能源輔助服務(wù)的“價(jià)”和“量”。本文就未來(lái)分布式光伏的市場(chǎng)化交易展開(kāi)討論。

1 未來(lái)分布式光伏可能的市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式

1.1 交易平臺(tái)

發(fā)改能源〔2017〕1901號(hào)文以及發(fā)改辦能源〔2017〕2150號(hào)文對(duì)分布式光伏的市場(chǎng)化交易平臺(tái)做出了詳細(xì)的規(guī)定：省級(jí)發(fā)展改革委（能源局）會(huì)同國(guó)家能源局派出監(jiān)管機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)省級(jí)電力交易中心作為交易平臺(tái)，組織開(kāi)展試點(diǎn)地區(qū)分布式發(fā)電交易（主要是直接交易），在省級(jí)電力交易中心暫不具備承擔(dān)分布式發(fā)電交易的情況下，可協(xié)調(diào)省級(jí)電網(wǎng)企業(yè)在試點(diǎn)地區(qū)的市（縣）級(jí)電網(wǎng)公司承擔(dān)交易平臺(tái)任務(wù)。交易平臺(tái)負(fù)責(zé)制定和發(fā)布交易細(xì)則，組織、撮合買(mǎi)賣(mài)雙方交易，發(fā)布交易結(jié)果，明確結(jié)算方式，監(jiān)督和監(jiān)管整個(gè)交易流程。按相關(guān)文件規(guī)定，目前可暫按月對(duì)分布式發(fā)電項(xiàng)目的交易電量進(jìn)行結(jié)算。電網(wǎng)企業(yè)負(fù)責(zé)交易電量的計(jì)量和電費(fèi)收繳。

1.2 “過(guò)網(wǎng)費(fèi)”

發(fā)改能源〔2017〕1901號(hào)文對(duì)分布式光伏市場(chǎng)化交易的“過(guò)網(wǎng)費(fèi)”標(biāo)準(zhǔn)有著詳細(xì)的說(shuō)明：“過(guò)網(wǎng)費(fèi)”由所在?。▍^(qū)、市）價(jià)格主管部門(mén)依據(jù)國(guó)家輸配電價(jià)改革有關(guān)規(guī)定制定，并報(bào)國(guó)家發(fā)展改革委備案；“過(guò)網(wǎng)費(fèi)”核定前，暫按電力用戶(hù)接入電壓等級(jí)對(duì)應(yīng)的省級(jí)電網(wǎng)公共網(wǎng)絡(luò)輸配電價(jià)（含政策性交叉補(bǔ)貼）扣減分布式發(fā)電市場(chǎng)化交易所涉最高電壓等級(jí)的輸配電價(jià)。分布式光伏“過(guò)網(wǎng)費(fèi)”的核算在遵循國(guó)家核定輸配電價(jià)基礎(chǔ)上，應(yīng)考慮分布式發(fā)電市場(chǎng)化交易雙方所占用的電網(wǎng)資產(chǎn)、電壓等級(jí)和電氣距離等，因此“過(guò)網(wǎng)費(fèi)”的核定也需要電網(wǎng)公司的參與，從而在為分布式光伏市場(chǎng)化交易提供支持的同時(shí)獲得合理的資產(chǎn)回報(bào)。

1.3 市場(chǎng)類(lèi)型

根據(jù)是否引入現(xiàn)貨市場(chǎng)，分布式光伏的市場(chǎng)交易運(yùn)行可以分為2類(lèi)，一類(lèi)只包含月度市場(chǎng)（長(zhǎng)期合約市場(chǎng)）和輔助服務(wù)市場(chǎng)；另一類(lèi)包含長(zhǎng)期合約市場(chǎng)、日前市場(chǎng)（實(shí)時(shí)市場(chǎng)）以及輔助服務(wù)市場(chǎng)。第一類(lèi)市場(chǎng)交易運(yùn)行比較簡(jiǎn)單，月度市場(chǎng)的價(jià)格模式以及交易組織相對(duì)容易，適宜作為分布式光伏市場(chǎng)化交易的過(guò)渡期方案。第二類(lèi)一般采用邊際電價(jià)模式，與目前主流的電力市場(chǎng)模式相契合，可作為今后大規(guī)模開(kāi)展分布式光伏市場(chǎng)化交易的主流模式，也便于未來(lái)將分布式光伏的市場(chǎng)化交易納入整體的電力市場(chǎng)交易范圍。

2 未來(lái)分布式光伏市場(chǎng)化交易的電量市場(chǎng)

參照常規(guī)能源的市場(chǎng)化交易，分布式光伏的市場(chǎng)化交易按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)可以分為：長(zhǎng)期合約市場(chǎng)、日前市場(chǎng)、實(shí)時(shí)市場(chǎng)以及輔助服務(wù)市場(chǎng)。其中，長(zhǎng)期合約市場(chǎng)、日前市場(chǎng)以及實(shí)時(shí)市場(chǎng)交易的都是電量，可以統(tǒng)稱(chēng)為電力（功率）市場(chǎng)。電力市場(chǎng)的價(jià)格形成一般來(lái)說(shuō)有2種方式：價(jià)格匹配交易模式和統(tǒng)一出清市場(chǎng)模式[10-11]。

考慮到分布式光伏發(fā)電實(shí)時(shí)出力的預(yù)測(cè)困難以及波動(dòng)性較大，分布式光伏的電量交易買(mǎi)賣(mài)雙方的報(bào)價(jià)可以考慮在一個(gè)交易區(qū)間（以日或月為單位）內(nèi)對(duì)不同交易時(shí)段的交易電量不進(jìn)行區(qū)分，每個(gè)交易對(duì)象只報(bào)一個(gè)電價(jià)和電量。

2.1 價(jià)格匹配交易模式

價(jià)格匹配交易模式一般采用排隊(duì)法，即分布式光伏的交易雙方在競(jìng)價(jià)交易時(shí)均上報(bào)電量和電價(jià)，交易中心在交易報(bào)價(jià)時(shí)間截止后，將賣(mài)方的電量按電價(jià)從低到高、買(mǎi)方的電量按電價(jià)從高到低的方式依次排列，形成本次交易的報(bào)價(jià)曲線(xiàn)，按照賣(mài)方最低價(jià)和買(mǎi)方最高價(jià)相匹配的方式根據(jù)雙方所報(bào)電量逐一成交，直至全部電量成交或報(bào)價(jià)曲線(xiàn)相交匯。匹配時(shí)遵循“價(jià)格優(yōu)先、時(shí)間優(yōu)先”的原則，如圖1所示。

報(bào)價(jià)匹配成功后，從報(bào)價(jià)曲線(xiàn)可以看出，成交的買(mǎi)賣(mài)雙方存在一個(gè)“價(jià)格差”，導(dǎo)致最終買(mǎi)賣(mài)雙方的電費(fèi)存在一個(gè)差值，這個(gè)電費(fèi)差值本質(zhì)上屬于分布式光伏市場(chǎng)化交易成交電量的總社會(huì)福利。如何處理這個(gè)電費(fèi)差，是價(jià)格匹配交易模式需要考慮的重點(diǎn)。價(jià)格差的處理一般采用返還給買(mǎi)賣(mài)雙方的形式，但返還的比例如何確定需要認(rèn)真考慮，因?yàn)椴煌姆颠€比例會(huì)導(dǎo)致買(mǎi)賣(mài)雙方采取不同的報(bào)價(jià)策略，在供求關(guān)系相同的情況下形成不同的市場(chǎng)出清結(jié)果。另外由于分布式光伏會(huì)對(duì)配電網(wǎng)潮流、電壓、調(diào)峰容量等產(chǎn)生較大影響，因此在未開(kāi)展分布式光伏輔助服務(wù)市場(chǎng)時(shí)可以考慮由交易中心從電費(fèi)差中提取一部分作為分布式光伏市場(chǎng)化交易對(duì)配電網(wǎng)的補(bǔ)償。

圖1 報(bào)價(jià)曲線(xiàn)

2.2 統(tǒng)一出清市場(chǎng)模式

統(tǒng)一出清市場(chǎng)模式是電力市場(chǎng)化交易通常采用的價(jià)格模式，其價(jià)格形成一般有排隊(duì)法和函數(shù)法2種，分布式光伏交易可以考慮采用排隊(duì)法這一相對(duì)簡(jiǎn)單的方式。交易中心在交易報(bào)價(jià)時(shí)間截止后，將賣(mài)方的電量按電價(jià)從低到高排列，優(yōu)先將報(bào)價(jià)低的電量匹配給買(mǎi)方，達(dá)到供求平衡時(shí)，最后一個(gè)滿(mǎn)足買(mǎi)方電量需求的賣(mài)方電價(jià)即為分布式光伏交易的出清價(jià)格，即邊際電價(jià)[12-13]。在競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)中，采用統(tǒng)一出清市場(chǎng)模式可獲得最大社會(huì)效益，并能正確反映電能的未來(lái)價(jià)值，給予用戶(hù)正確的用電信號(hào)[14]。

邊際電價(jià)是目前國(guó)際主流電力市場(chǎng)采用的價(jià)格模式，建議分布式光伏市場(chǎng)化交易基于邊際電價(jià)模式運(yùn)行。

3 未來(lái)分布式光伏市場(chǎng)化交易的輔助服務(wù)市場(chǎng)

輔助服務(wù)是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保證，是電力市場(chǎng)化交易的重要組成。目前開(kāi)展電力市場(chǎng)化交易的各個(gè)國(guó)家采用的輔助服務(wù)市場(chǎng)交易方式和價(jià)格形成方式各不相同。輔助服務(wù)主要包括黑啟動(dòng)、調(diào)峰、調(diào)頻、電壓/無(wú)功支持、備用容量等[2-5]。輔助服務(wù)一般由發(fā)電側(cè)提供，在需求側(cè)管理的概念提出后，輔助服務(wù)也可以由負(fù)荷側(cè)提供，因此滿(mǎn)足需求側(cè)管理要求的負(fù)荷在電力市場(chǎng)化交易時(shí)也可以參與輔助服務(wù)市場(chǎng)。分布式光伏由于并網(wǎng)的電壓等級(jí)比較低，一般接入配電網(wǎng)運(yùn)行，因此其輔助服務(wù)的提供方式與火電等常規(guī)能源有所區(qū)別。電網(wǎng)公司在某種程度上是分布式光伏的輔助服務(wù)提供者，根據(jù)分布式光伏的發(fā)電特點(diǎn)，電網(wǎng)給分布式光伏提供的輔助服務(wù)主要包括：電壓調(diào)節(jié)、備用容量以及調(diào)峰[3]。在開(kāi)展分布式光伏市場(chǎng)化交易前，電網(wǎng)公司給分布式光伏提供的輔助服務(wù)是免費(fèi)的；但開(kāi)展市場(chǎng)化交易后，電網(wǎng)公司應(yīng)該就提供給分布式光伏的輔助服務(wù)收取合理的費(fèi)用，因?yàn)殡娋W(wǎng)公司也是市場(chǎng)交易的參與者，其給分布式光伏提供的輔助服務(wù)實(shí)際上是從發(fā)電側(cè)“購(gòu)買(mǎi)”的，因此應(yīng)該成為交易的品種。

3.1 分布式光伏輔助服務(wù)的“價(jià)”和“量”

目前，世界各國(guó)電力市場(chǎng)中，輔助服務(wù)市場(chǎng)都比較復(fù)雜和多變，因?yàn)檩o助服務(wù)市場(chǎng)的“價(jià)”和“量”比較難以確定，有關(guān)輔助服務(wù)市場(chǎng)在整個(gè)電力市場(chǎng)的合適占比“眾說(shuō)紛紜”[15]。考慮到國(guó)家鼓勵(lì)優(yōu)先消納清潔能源，分布式光伏市場(chǎng)化交易的輔助服務(wù)在電量市場(chǎng)采用邊際電價(jià)出清的市場(chǎng)交易模式時(shí)，可以考慮采用式（1）確定輔助服務(wù)的價(jià)格：

式中：P0為分布式光伏的輔助服務(wù)價(jià)格；P1為第一個(gè)未成交的賣(mài)方報(bào)價(jià)；P2為市場(chǎng)出清價(jià)格；P3為燃煤標(biāo)桿電價(jià)。以備用容量為例，為分布式光伏備用的容量是可以被負(fù)荷消納從而獲取電量電費(fèi)的，因此，考慮運(yùn)行成本及機(jī)會(huì)成本，采用式（1）作為分布式光伏輔助服務(wù)的價(jià)格是合適的[16]。

分布式光伏市場(chǎng)化交易的輔助服務(wù)電量可以通過(guò)式（2）確定：

式中：Q0為輔助服務(wù)電量；Q1為實(shí)際發(fā)電量；Q2為交易成交電量。該輔助服務(wù)電量可同時(shí)作為分布式光伏市場(chǎng)化交易的偏差考核電量，減少和避免考核這一行政手段在市場(chǎng)化交易中的運(yùn)用。分布式光伏輔助服務(wù)的“價(jià)”和“量”形成方式說(shuō)明分布式光伏市場(chǎng)化交易的輔助服務(wù)應(yīng)采用事后結(jié)算法，不宜參照常規(guī)電力市場(chǎng)采用事前招標(biāo)等方法。

3.2 分布式光伏的輔助服務(wù)算例

設(shè)某地燃煤標(biāo)桿電價(jià)為P1=0.41元/kWh，商業(yè)用戶(hù)電價(jià)為P2=0.78元/kWh，光伏標(biāo)桿電價(jià)為P3=0.75元/kWh，光伏補(bǔ)貼為P4=0.37元/kWh，設(shè)某次交易電量為Q=1 000 kWh，市場(chǎng)出清電價(jià)為P5=0.42元/kWh，市場(chǎng)出清時(shí)第一個(gè)未成交的賣(mài)方報(bào)價(jià)為P6=0.43元/kWh，分布式光伏的偏差電量為10%，分布式光伏和用戶(hù)接在同一段10 kV母線(xiàn)，10 kV輸配電價(jià)為P7=0.37元/kWh。根據(jù)“過(guò)網(wǎng)費(fèi)”扣減辦法，電網(wǎng)企業(yè)所收“過(guò)網(wǎng)費(fèi)”為0元。輔助服務(wù)在電力市場(chǎng)交易中的占比國(guó)外一般為3%～8%，考慮光伏并網(wǎng)相比常規(guī)能源對(duì)電網(wǎng)影響較大，光伏的輔助服務(wù)在總體分布式光伏交易中的占比暫取8%（本算例輔助服務(wù)成本暫按占比比例計(jì)算），則：光伏的輔助服務(wù)價(jià)格為P0=P6-P5+P1=0.42元/kWh。

3.2.1 光伏少發(fā)

（1）不考慮輔助服務(wù)

交易的收入為： P5×（Q×90%）+P2×（Q×10%）=456元。

交易的支出為： P5×（Q×90%）+P1×（Q×10%）+P4×（Q×10%）=456 元。

光伏的輔助服務(wù)為： P0×（Q×90%）×8%=30.24元。

交易的盈余為：456-456=0元。

光伏的偏差電量為：Q×10%=100 kWh。

在不考慮輔助服務(wù)時(shí)，本次交易的盈余為0元，交易能夠開(kāi)展，不能覆蓋真實(shí)的輔助服務(wù)。

（2）考慮輔助服務(wù)

交易的收入為：P5×（Q×90%）+P2×（Q×10%）+P0×（Q×10%）=498 元。

交易的支出為：P5×（Q×90%）+P1×（Q×10%）+P4×（Q×10%）=456 元。

光伏的輔助服務(wù)為： P0×（Q×90%）×8%=30.24元。

交易的盈余為：498-456=42元。

光伏的偏差電量為：Q×10%=100 kWh。

在考慮輔助服務(wù)時(shí)，本次交易的盈余為42元，交易能夠開(kāi)展且能夠覆蓋真實(shí)的輔助服務(wù)。

3.2.2 光伏多發(fā)

（1）不考慮輔助服務(wù)

交易的收入為： P5×[Q×（1+10%）]=462元。

交易的支出為： P5×Q+P5×（Q×10%）=462 元。

光伏的輔助服務(wù)為： P0×[Q×（1+10%）]×8%=36.96元。

交易的盈余為：462-462=0元。

光伏的偏差電量為：Q×10%=100 kWh。

不考慮輔助服務(wù)時(shí)，本次交易的盈余為0元，交易能夠開(kāi)展，不能覆蓋真實(shí)的輔助服務(wù)。

（2）考慮輔助服務(wù)

交易的收入為： P5×Q+P5×（Q×10%）+P0×（Q×10%）=504元。

交易的支出為：P5×[Q×（1+10%）]=462元。

光伏的輔助服務(wù)為： P0×[Q×（1+10%）]×8%=36.96元。

交易的盈余為：504-462=42元。

光伏的偏差電量為：Q×10%=100 kWh。

考慮輔助服務(wù)時(shí)，本次交易盈余為42元，交易能夠開(kāi)展且能覆蓋真實(shí)的輔助服務(wù)。

從以上2個(gè)算例可知，在分布式光伏市場(chǎng)化交易時(shí)引入輔助服務(wù)并采用本文提出的輔助服務(wù)“價(jià)”和“量”方式，能夠確保交易的順利進(jìn)行，覆蓋輔助服務(wù)，同時(shí)解決分布式光伏的偏差電量考核問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)分布式光伏市場(chǎng)化交易的良性循環(huán)。

4 結(jié)語(yǔ)

國(guó)家發(fā)展改革委聯(lián)合國(guó)家能源局出臺(tái)的相關(guān)政策為分布式光伏的發(fā)展提供了新的機(jī)遇，在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，分布式光伏必將迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。市場(chǎng)交易，規(guī)則先行，如何更好地組織分布式光伏的市場(chǎng)化交易，綜合考慮分布式光伏的電量及輔助服務(wù)市場(chǎng)，制定契合分布式光伏發(fā)電特點(diǎn)和滿(mǎn)足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的交易細(xì)則是未來(lái)分布式光伏發(fā)展的關(guān)鍵所在。