風(fēng)電企業(yè)參與電力市場(chǎng)研究綜述

曾雪彤，譚建成

（廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，南寧 530004）

0 引言

據(jù)能源局統(tǒng)計(jì)，2018 年風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量達(dá)到1.84 億kW，發(fā)電量3 660 億kWh，棄風(fēng)電量277 億kWh，其中新疆、甘肅和蒙古三省棄風(fēng)率占全國(guó)棄風(fēng)電量的84%[1]。 雖然風(fēng)機(jī)并網(wǎng)容量和發(fā)電量在逐年提升，但仍存在棄風(fēng)問題，尤其是風(fēng)電資源富足地區(qū)。 可見，棄風(fēng)消納問題嚴(yán)重制約著我國(guó)風(fēng)電的發(fā)展。 風(fēng)電消納已成為我國(guó)當(dāng)前風(fēng)電發(fā)展過程中亟需解決的問題，已有許多學(xué)者通過風(fēng)電特性分析[2-3]對(duì)棄風(fēng)消納產(chǎn)生原因進(jìn)行了研究[4-5]，主要原因分為三類，從新能源發(fā)電側(cè)、輸電網(wǎng)及系統(tǒng)電源容量角度進(jìn)行分析，具體如下：

（1）由于風(fēng)電具有隨機(jī)性、間歇性、反調(diào)節(jié)性等特點(diǎn)，在電網(wǎng)中產(chǎn)生電壓波動(dòng)、電壓閃變和高次諧波，以及風(fēng)機(jī)啟動(dòng)過程中產(chǎn)生的沖擊電流都會(huì)影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

（2）電網(wǎng)輸送能力有限。 我國(guó)供電與需求呈逆向分布，需遠(yuǎn)距離輸送，但網(wǎng)架結(jié)構(gòu)簿弱，阻礙了風(fēng)電向外輸送，因此不得不棄風(fēng)。

（3）調(diào)節(jié)電源稀缺，導(dǎo)致系統(tǒng)調(diào)峰能力不足。風(fēng)電反調(diào)峰特性增大了系統(tǒng)等效負(fù)荷曲線的峰谷差，容易發(fā)生爬坡事件，需對(duì)電源進(jìn)行調(diào)節(jié)，但傳統(tǒng)的調(diào)峰機(jī)組受到機(jī)組出力約束，不能及時(shí)響應(yīng)調(diào)峰指令。

因此，IEA（國(guó)際能源署）總結(jié)了風(fēng)電接入可能對(duì)電力系統(tǒng)造成影響的理論框架[6]，結(jié)合風(fēng)電評(píng)價(jià)指標(biāo)覆蓋的時(shí)空尺度，得到對(duì)應(yīng)各應(yīng)用領(lǐng)域的指標(biāo)體系。 各個(gè)國(guó)家紛紛出臺(tái)了激勵(lì)風(fēng)電發(fā)展的各項(xiàng)政策[7]以及并網(wǎng)要求[8-9]，鼓勵(lì)相關(guān)企業(yè)對(duì)新能源上網(wǎng)技術(shù)加大投入，從而增加新能源的裝機(jī)數(shù)量并且改善風(fēng)電質(zhì)量。

目前，風(fēng)電企業(yè)主要依靠補(bǔ)貼或固定上網(wǎng)電價(jià)維持其收益，文獻(xiàn)[10]表明風(fēng)電使用固定上網(wǎng)相較于考慮價(jià)格-風(fēng)相關(guān)性的電價(jià)，提高其市場(chǎng)價(jià)值。 因此，風(fēng)電補(bǔ)貼取消已成必然趨勢(shì)，市場(chǎng)成為促進(jìn)風(fēng)電消納重要途徑[11-12]。 風(fēng)電的預(yù)測(cè)精度及滲透率是影響市場(chǎng)的主要因素，文獻(xiàn)[13]基于風(fēng)電與傳統(tǒng)發(fā)電的發(fā)電數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，得出風(fēng)電在電力市場(chǎng)高滲透情況下會(huì)使電價(jià)降低。 文獻(xiàn)[14]發(fā)現(xiàn)在風(fēng)電高滲透率、低預(yù)測(cè)精度下節(jié)點(diǎn)電價(jià)波動(dòng)幅度會(huì)增大。 文獻(xiàn)[15]探索了風(fēng)電對(duì)輔助費(fèi)用的影響，發(fā)現(xiàn)風(fēng)電會(huì)增加輔助費(fèi)用，但與其他能源聯(lián)合會(huì)降低價(jià)格影響。 但文獻(xiàn)[16]發(fā)現(xiàn)風(fēng)電經(jīng)濟(jì)性主要體現(xiàn)在環(huán)境效益大于風(fēng)電上網(wǎng)的附加成本。 文獻(xiàn)[17]探討了當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)參與電網(wǎng)調(diào)頻時(shí)對(duì)風(fēng)電運(yùn)行價(jià)值的影響，發(fā)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)可以通過參與調(diào)頻提高電網(wǎng)綜合風(fēng)電的運(yùn)行價(jià)值。隨著市場(chǎng)機(jī)制成熟、風(fēng)電技術(shù)提高，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)終究會(huì)進(jìn)入完全競(jìng)爭(zhēng)。

風(fēng)電企業(yè)如何適應(yīng)電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)改革成為亟待解決的問題。 本文從政策和市場(chǎng)角度進(jìn)行闡述分析，對(duì)現(xiàn)有政策展開討論，對(duì)比各激勵(lì)政策的優(yōu)劣，并給政策制定者提出相關(guān)建議。 然后，闡述集中式風(fēng)電的電量交易、輔助調(diào)節(jié)及風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移的市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式，為風(fēng)電企業(yè)參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)提供參考，有利于引導(dǎo)風(fēng)電企業(yè)采取市場(chǎng)決策。 同時(shí)，歸納分散式風(fēng)電在市場(chǎng)消納的配套機(jī)制和技術(shù)支撐。 最后，總結(jié)歸納風(fēng)電參與電力市場(chǎng)中的關(guān)鍵問題及展望。

1 國(guó)內(nèi)外風(fēng)電上網(wǎng)政策分析

風(fēng)能作為一種可再生能源，蘊(yùn)量巨大，分布范圍廣，其自身的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益非常顯著，能夠緩解能源供給緊張的形勢(shì)、減少發(fā)電成本、降低碳排放。 因此，越來越多國(guó)家開始重視風(fēng)電在全球能源結(jié)構(gòu)中所占的地位，并鼓勵(lì)開發(fā)風(fēng)電能源，加快風(fēng)電機(jī)組建設(shè)、消納、資源配置及技術(shù)改進(jìn)，推進(jìn)風(fēng)電在電力市場(chǎng)發(fā)展，具體政策如下：

（1）經(jīng)濟(jì)手段引導(dǎo)風(fēng)電機(jī)組擴(kuò)建。 在風(fēng)電建設(shè)初期，經(jīng)濟(jì)激勵(lì)作為風(fēng)電裝機(jī)容量擴(kuò)張最有效政治手段之一，主要有招標(biāo)計(jì)劃、稅收減免、資金補(bǔ)貼、貸款優(yōu)惠、固定電價(jià)、高價(jià)購(gòu)買、電價(jià)補(bǔ)貼等[18]。 鼓勵(lì)風(fēng)電建設(shè)，降低風(fēng)電建設(shè)者投資成本，穩(wěn)定風(fēng)電收入，從而吸引投資者投資，增加風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量，從而推動(dòng)可再生能源的初步部署。 在這些激勵(lì)政策下風(fēng)電機(jī)組容量在大規(guī)模地迅速擴(kuò)張，但并未考慮到現(xiàn)有輸送基建對(duì)風(fēng)電上網(wǎng)的承受能力，加大棄風(fēng)率，同時(shí)價(jià)格補(bǔ)貼影響終端電價(jià)[19]。

（2）配額制促進(jìn)風(fēng)電消納。 通過以配額制作為定向指標(biāo)，衍生新的交易品種，增加風(fēng)電消納的靈活性。 世界上多個(gè)國(guó)家和地區(qū)將可再生能源配額制作為支持可再生能源發(fā)展的一項(xiàng)重要的激勵(lì)政策。 美國(guó)愛荷華等多個(gè)聯(lián)邦州、英國(guó)、澳大利亞、日本和印度也先后引入該政策[20]。 為了保證風(fēng)電能接入電網(wǎng)進(jìn)行消納，國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)布了《關(guān)于實(shí)行可再生能源電力配額制》文件[21]，配額制是對(duì)各省份消納風(fēng)電量的定向指標(biāo)，將責(zé)任落實(shí)到各個(gè)電力企業(yè)（電網(wǎng)公司、售電公司、大用戶和擁有自備電廠的企業(yè)）。 不僅明確了承擔(dān)配額義務(wù)的市場(chǎng)主體，還對(duì)各地區(qū)配額指標(biāo)、核算方法、交易形式和考核要求進(jìn)行相關(guān)闡述，將風(fēng)電真正意義上納入本地能源發(fā)展規(guī)劃，從而引導(dǎo)電力規(guī)劃與發(fā)電計(jì)劃。 綠色證書則為配額制的衍生物，綠證為風(fēng)電交易的憑證，也是配額完成量的佐證。 其交易有利于風(fēng)電資源市場(chǎng)流動(dòng)，給可再生資源稀缺地區(qū)提供風(fēng)電交易渠道，對(duì)完成風(fēng)電消納指標(biāo)多一條途徑，同時(shí)解決風(fēng)電富足企業(yè)棄風(fēng)問題。 但由文獻(xiàn)[22]可知配額制影響發(fā)電容量的投資，抑制風(fēng)電行業(yè)發(fā)展；其次，配額分配制度及標(biāo)準(zhǔn)仍未完善，以及政府監(jiān)管力度也會(huì)影響配額市場(chǎng)的公正性；綠色證書價(jià)格波動(dòng)及有效性仍需考究完善。

（3）鼓勵(lì)分布式發(fā)電，優(yōu)化資源配置。 《關(guān)于印發(fā)2018 能源工作指導(dǎo)意見通知》提出風(fēng)電從大規(guī)模集中發(fā)電管理模式向分散式發(fā)供電過渡[23]。我國(guó)風(fēng)電供需呈逆向分布，依靠集中式發(fā)供電，消納易飽和且不易遠(yuǎn)距離輸送，增大發(fā)生棄風(fēng)事件發(fā)生概率；建立大型風(fēng)電場(chǎng)，建造成本高，投資資金回收周期長(zhǎng)，不利于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。 而分散小風(fēng)電場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)就近消納，提高當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)電消納率；其次，豐富市場(chǎng)多樣性，吸引更多市場(chǎng)主體，引入新的交易品種，使交易方式更具有多樣性；對(duì)輸電網(wǎng)而言，降低有功網(wǎng)損，減少網(wǎng)絡(luò)阻塞可能性，同時(shí)可以參與輔助市場(chǎng)，維護(hù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定。 但同時(shí)由于分布式能源的滲透影響電網(wǎng)潮流分布、電壓水平及短路電流[24]；通信阻塞和用戶數(shù)據(jù)隱蔽性也給調(diào)度帶來困難[25]。

（4）平價(jià)上網(wǎng)激勵(lì)風(fēng)電企業(yè)技術(shù)改進(jìn)。 傳統(tǒng)固定電價(jià)（溢價(jià)）加重政府的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，缺乏市場(chǎng)信號(hào)，不利于市場(chǎng)建立及風(fēng)電企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分?jǐn)偤屠娣峙洹?因此，各國(guó)逐漸取消補(bǔ)貼，實(shí)施平價(jià)上網(wǎng)。 英國(guó)政府不僅取消對(duì)風(fēng)電企業(yè)的免稅優(yōu)惠政策，還計(jì)劃從2019 年4 月開始廢止新能源發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼政策[26]。 同時(shí)隨著《關(guān)于積極推進(jìn)風(fēng)電、光伏發(fā)電無補(bǔ)貼平價(jià)上網(wǎng)有關(guān)工作的通知》頒布[27]，中國(guó)也將逐漸取消風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼政策。

政策加速風(fēng)電企業(yè)在電力行業(yè)發(fā)展的動(dòng)力因素，但以政策引導(dǎo)代替市場(chǎng)信號(hào)扶持不利于市場(chǎng)配置、流動(dòng)、公平及公正化；制約風(fēng)電企業(yè)其技術(shù)水平發(fā)展；對(duì)傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)、輸送公司運(yùn)營(yíng)帶來一定利益沖擊。 電力政策制定要結(jié)合電網(wǎng)物理架構(gòu)及電力市場(chǎng)機(jī)制，確保政策執(zhí)行效率[28]；其次，出臺(tái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)風(fēng)電企業(yè)技術(shù)改造，文獻(xiàn)[29]通過發(fā)電技術(shù)改造降低補(bǔ)貼幅度，減輕政府財(cái)政負(fù)擔(dān)，同時(shí)降低對(duì)電價(jià)影響；最后，制定政策同時(shí)要均衡相關(guān)利益方的利益分配問題。

2 集中式風(fēng)電參與市場(chǎng)交易模式

電力市場(chǎng)能夠有效調(diào)度系統(tǒng)資源配置，靈活性的市場(chǎng)體制是保證風(fēng)電消納的重要措施。 現(xiàn)貨市場(chǎng)以價(jià)格激勵(lì)各方提供電量和輔助服務(wù)，即風(fēng)電企業(yè)可在現(xiàn)貨市場(chǎng)進(jìn)行電量交易，在調(diào)峰輔助服務(wù)中尋求輔助調(diào)節(jié)，保證風(fēng)電上網(wǎng)消納，同時(shí)可在以中長(zhǎng)期為主金融市場(chǎng)規(guī)避交易風(fēng)險(xiǎn)。

2.1 現(xiàn)貨市場(chǎng)

運(yùn)行良好的現(xiàn)貨市場(chǎng)是抵御系統(tǒng)凈負(fù)荷的波動(dòng)和不確定性，維持系統(tǒng)供需平衡最經(jīng)濟(jì)有效的辦法，是解決高比例波動(dòng)性可再生能源發(fā)電對(duì)系統(tǒng)帶來挑戰(zhàn)的有力工具[30]。 現(xiàn)貨市場(chǎng)作為一個(gè)短時(shí)交易市場(chǎng)，可以體現(xiàn)電力商品的市場(chǎng)價(jià)值，能進(jìn)行實(shí)時(shí)的補(bǔ)充，促進(jìn)市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度。 美國(guó)、英國(guó)及北歐等電力市場(chǎng)已建立與其體制相適應(yīng)的現(xiàn)貨市場(chǎng)[31-34]，具體市場(chǎng)方式如表1 所示。

表1 各國(guó)現(xiàn)貨市場(chǎng)體系比較

風(fēng)電為丹麥主要的能源之一，2017 年風(fēng)電機(jī)組出力為5.3 GW，占全國(guó)發(fā)電量147 億kWh 的43.6%[35]，其主要參與北歐電力市場(chǎng)進(jìn)行風(fēng)電消納，因此以北歐電力現(xiàn)貨市場(chǎng)作為借鑒，其主要分為日前市場(chǎng)、日內(nèi)市場(chǎng)及實(shí)時(shí)平衡[36]，日前市場(chǎng)主要基于輸電容量、市場(chǎng)成員的交易結(jié)果制定第二天的調(diào)度計(jì)劃；日內(nèi)市場(chǎng)其實(shí)是對(duì)日前的補(bǔ)充，其交易時(shí)間在日前市場(chǎng)結(jié)束后開始，以1 h為單位交易，在交易完成后，電網(wǎng)企業(yè)中輸電管理者會(huì)實(shí)時(shí)更新輸電容量信息，以明確平衡責(zé)任。

由于可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性，風(fēng)電企業(yè)傾向于保守地在日前市場(chǎng)中出價(jià)，以避免因未能交付指定數(shù)量的能源而遭受巨額罰款[37]。 現(xiàn)貨市場(chǎng)可作為日前補(bǔ)充，其從時(shí)間尺度上提高風(fēng)電預(yù)測(cè)精度，風(fēng)電預(yù)測(cè)作為一種提高風(fēng)電在電力系統(tǒng)有效性的重要手段，其精準(zhǔn)性與時(shí)間尺度有關(guān)，時(shí)間尺度越短其精準(zhǔn)性越高[38]。 風(fēng)電企業(yè)可在參與日前市場(chǎng)前進(jìn)行風(fēng)電短期預(yù)測(cè)[39]，并在日前市場(chǎng)交易中明確平衡責(zé)任，雖然短期預(yù)測(cè)存在一定誤差，但粗略性、計(jì)劃性進(jìn)行調(diào)峰，其誤差可在日內(nèi)市場(chǎng)進(jìn)行平衡調(diào)整，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)峰并減輕在平衡市場(chǎng)中產(chǎn)生的不平衡量[40]。 平衡市場(chǎng)則保證電能質(zhì)量（電壓、頻率）正常，維持系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。 平衡資源的獲取方式仍通過市場(chǎng)交易，明確買賣雙方，并且調(diào)度中心通過買賣關(guān)系獲取優(yōu)質(zhì)的資源，并且獲得一定收入。

2.2 調(diào)峰輔助服務(wù)

調(diào)峰輔助服務(wù)是應(yīng)對(duì)風(fēng)電峰谷差采取的一種市場(chǎng)調(diào)節(jié)手段。 北歐、美國(guó)和英國(guó)作為早期風(fēng)電發(fā)展中心，可借鑒其成功經(jīng)驗(yàn)。

北歐將調(diào)峰服務(wù)以實(shí)時(shí)形式參與到電力市場(chǎng)調(diào)峰中，通過建立平衡市場(chǎng)，調(diào)度中心作為購(gòu)買方在平衡市場(chǎng)中向市場(chǎng)參與者能提供的上、下備用，消除電網(wǎng)中不平衡電量[41]；美國(guó)PJM 則將調(diào)峰義務(wù)分配到每個(gè)負(fù)荷服務(wù)企業(yè)[42]，負(fù)荷服務(wù)企業(yè)則可以通過3 種途徑獲取調(diào)峰資源：利用自身?yè)碛邪l(fā)電機(jī)組提供平衡資源；通過向第三方購(gòu)買；采取負(fù)荷響應(yīng)，減少負(fù)荷。 英國(guó)由于其電量交易主要以雙邊交易為主，通過清算雙邊交易合同得出不平衡電量，再由平衡機(jī)制獲取相關(guān)輔助服務(wù)或者通過簽訂合同向第三方購(gòu)買[43]。

我國(guó)采取建立調(diào)峰輔助市場(chǎng)來獲取調(diào)峰資源[44]。 主要方式有機(jī)組調(diào)整處理、啟停，負(fù)荷轉(zhuǎn)移，電量轉(zhuǎn)讓和省間相互消納。 依據(jù)調(diào)峰方式將其劃分為6 類，分別為實(shí)時(shí)深度調(diào)峰、可中斷負(fù)荷、電儲(chǔ)能調(diào)峰、火電停機(jī)備用調(diào)峰、火電應(yīng)急啟停調(diào)峰和跨省調(diào)峰。 調(diào)峰服務(wù)補(bǔ)償方式與供熱期、機(jī)組類型和負(fù)荷率交易模式有關(guān)，主要有3種補(bǔ)償方式：雙邊交易價(jià)格、統(tǒng)一清出和電量?jī)r(jià)格。 具體其交易模式如表2 所示。

調(diào)峰輔助服務(wù)的分?jǐn)偘凑铡罢l受益、誰承擔(dān)”的原則進(jìn)行，主要有2 種模式：

（1）由購(gòu)買方向調(diào)峰輔助服務(wù)提供方購(gòu)買的調(diào)峰容量費(fèi)用由購(gòu)買方對(duì)提供方進(jìn)行補(bǔ)償。

（2）調(diào)度中心依據(jù)電網(wǎng)的安全需求進(jìn)行調(diào)峰資源調(diào)度，該部分費(fèi)用由發(fā)電側(cè)的風(fēng)電、核電和省內(nèi)負(fù)荷率高于深度調(diào)峰基準(zhǔn)的火電廠共同承擔(dān)，主要按責(zé)分?jǐn)偂?責(zé)任判定依據(jù)為該電廠的上網(wǎng)量對(duì)電網(wǎng)的影響度。 在費(fèi)用分?jǐn)偳?，?huì)對(duì)該電廠的上網(wǎng)量進(jìn)行修正，以修正的電量比例分?jǐn)傉{(diào)峰輔助費(fèi)用。

風(fēng)電企業(yè)可以通過調(diào)峰輔助服務(wù)購(gòu)買調(diào)峰資源，降低風(fēng)電波動(dòng)，消除不平衡電量，降低不平衡電量懲罰，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電消納。 同時(shí)風(fēng)電企業(yè)也可以作為調(diào)峰提供方，在傳統(tǒng)機(jī)組通過購(gòu)買風(fēng)電發(fā)電權(quán)降低其向下調(diào)峰時(shí)啟停成本[45]。 文獻(xiàn)[46]提出一種結(jié)合節(jié)能減排的調(diào)峰權(quán)交易模型。 文獻(xiàn)[47]構(gòu)建考慮風(fēng)電波動(dòng)性及頻率與聯(lián)絡(luò)線偏差考核模式下的調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)交易模型。 文獻(xiàn)[48]為了促進(jìn)大規(guī)模風(fēng)電消納，提出了雙層調(diào)峰補(bǔ)償機(jī)制。 文獻(xiàn)[49]表明通過區(qū)域間相互調(diào)峰，有利于提高風(fēng)電魯棒性。

2.3 金融市場(chǎng)

金融市場(chǎng)作為虛擬交易，并不涉及物理分割，只是通過金融手段將未來交易價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，主要以合約的形式進(jìn)行交易，包括遠(yuǎn)期合同、差價(jià)合約、期貨及期權(quán)等[50-53]，其交易發(fā)生在電力實(shí)時(shí)交易前，結(jié)算在電力完成交易后。 現(xiàn)有電力金融產(chǎn)品概況如表3 所示。

在短期內(nèi)的電力交易中，電力價(jià)格與市場(chǎng)供需關(guān)系和參與者博弈競(jìng)爭(zhēng)報(bào)價(jià)有關(guān)，導(dǎo)致價(jià)格波動(dòng)較大。 隨著風(fēng)電固定上網(wǎng)電價(jià)政策取消，風(fēng)電企業(yè)在電量交易的價(jià)格無法得到保證，因此風(fēng)電企業(yè)可拿出部分的電量參與金融市場(chǎng)交易，通過合約形式將電價(jià)固定，可保證基本成本回收，規(guī)避一定價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)。 風(fēng)電企業(yè)在對(duì)風(fēng)電、電價(jià)及負(fù)荷需求預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，與售電企業(yè)或大用戶簽訂遠(yuǎn)期合同，既保證風(fēng)電未來某時(shí)間段的消納量，又得到一個(gè)預(yù)計(jì)能接受的價(jià)格，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)共享；其次，可購(gòu)買期貨實(shí)現(xiàn)套期保值[54]，彌補(bǔ)遠(yuǎn)期合同可能帶來的虧損，規(guī)避價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)由于風(fēng)電間歇特性和預(yù)測(cè)偏差導(dǎo)致遠(yuǎn)期合同無法按時(shí)履行時(shí)，風(fēng)電企業(yè)可以以期權(quán)形式轉(zhuǎn)讓發(fā)電權(quán)利，還能獲取一筆期權(quán)費(fèi)，但由于買方可依據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)決定其是否履行合約，導(dǎo)致風(fēng)電企業(yè)其虧損不固定。 因此風(fēng)電企業(yè)也可向其他發(fā)電企業(yè)購(gòu)買期權(quán)將風(fēng)險(xiǎn)鎖在一定范圍內(nèi)；當(dāng)風(fēng)電企業(yè)未采用遠(yuǎn)期、期貨或是期權(quán)合同來規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，可采用差價(jià)合同切斷實(shí)時(shí)電價(jià)波動(dòng)，差價(jià)合同在北歐電力主要用于阻塞管理，其結(jié)算是按區(qū)域電價(jià)與系統(tǒng)電價(jià)之差作為參考電價(jià)[55]，而傳統(tǒng)差價(jià)合同電價(jià)定義是合同電價(jià)與實(shí)時(shí)電價(jià)差值，無論哪種結(jié)算形式都有利于電價(jià)穩(wěn)定性。 風(fēng)電企業(yè)可依據(jù)自身需求對(duì)遠(yuǎn)期、期貨、期權(quán)及差價(jià)合同有機(jī)組合，最大化降低風(fēng)險(xiǎn)。

表2 交易產(chǎn)品的定義及交易模式

風(fēng)力發(fā)電商作為現(xiàn)貨市場(chǎng)的參與者，其發(fā)電成本較低但需要為風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及預(yù)測(cè)的不精準(zhǔn)承擔(dān)一定的輔助費(fèi)用。 風(fēng)電企業(yè)如果希望在現(xiàn)貨市場(chǎng)以較低邊際成本獲取市場(chǎng)發(fā)電權(quán)，則需改進(jìn)其技術(shù)與預(yù)測(cè)水平，減少對(duì)調(diào)峰費(fèi)用的支付，從而獲得價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而獲得發(fā)電權(quán)對(duì)產(chǎn)生的風(fēng)電進(jìn)行入網(wǎng)消納，因而獲得電費(fèi)收入，或者通過金融交易將在實(shí)時(shí)交易的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)移。

3 分布式風(fēng)電參與電力市場(chǎng)研究

風(fēng)電以分散的形式接入配電網(wǎng)中可以減少其對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高當(dāng)?shù)匦履茉聪{率。 近年，國(guó)家對(duì)分布式風(fēng)電出臺(tái)一系列推進(jìn)政策，促進(jìn)其建設(shè)發(fā)展。 但其所需的公共服務(wù)和電力市場(chǎng)交易還不完善，未能發(fā)揮分布式發(fā)電在電力資源優(yōu)化中的優(yōu)勢(shì)[56]。分布式風(fēng)電是指電力自用，多余上網(wǎng)，在配電系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)的風(fēng)電用戶[57]，現(xiàn)有研究為促進(jìn)分布式能源交易設(shè)計(jì)許多市場(chǎng)機(jī)制，對(duì)分布式風(fēng)電參與電力市場(chǎng)有一定借鑒性。

目前針對(duì)分布式參與市場(chǎng)模型主要有集中交易和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易。 集中交易將以某個(gè)范圍為單位內(nèi)分布式能源（儲(chǔ)蓄電源，發(fā)電用戶，提供需求側(cè)響應(yīng)用戶等）集合參與市場(chǎng)交易，具體形式有分布式能源以微網(wǎng)或虛擬電廠的形式參與批發(fā)市場(chǎng)交易；分布式能源以個(gè)體為單位參與配電網(wǎng)側(cè)的電力交易中心，以上2 種交易模式都需要在電力市場(chǎng)交易中心進(jìn)行申請(qǐng)、報(bào)價(jià)、交易（簽訂合同）、電力校驗(yàn)和市場(chǎng)結(jié)算。 這種集中交易模式一般采用合約市場(chǎng)競(jìng)價(jià)機(jī)制，以雙邊協(xié)商和競(jìng)價(jià)機(jī)制2種方式進(jìn)行電力交易[58]。 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易，即不需要在交易中心參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，用戶與用戶之間通過信息交互，選擇合適買家和賣家進(jìn)行直接電力交易，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易機(jī)制賦予分布式能源和消費(fèi)者在電力交易中的選擇交易權(quán)，降低電能交易門檻，提供交易靈活性，在該交易機(jī)制中，已有不少研究將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)市場(chǎng)交易。 區(qū)塊鏈去中心化、去信任化、公開透明、不可篡改和自動(dòng)執(zhí)行的特點(diǎn)，在開展分布式能源交易及交易主體信用管理上具有先天優(yōu)勢(shì)[59]。

分布式能源交易主體多，信息繁雜，依靠第三方交易，交易流程多、效率低、時(shí)間長(zhǎng)[60]，不利于分布式能源消納，挫傷分布式市場(chǎng)主體參與市場(chǎng)交易積極性。 因此，設(shè)計(jì)一種分布式電源自由交易系統(tǒng)通過多邊交易保證交易時(shí)效性及公平性[58]。 文獻(xiàn)[61]將利潤(rùn)與風(fēng)險(xiǎn)作為目標(biāo)函數(shù)，得出最優(yōu)買賣計(jì)劃。 文獻(xiàn)[62]提出一種基于連續(xù)雙向拍賣機(jī)制完成交易配額，在對(duì)拍賣價(jià)格與時(shí)間雙重排序下進(jìn)行交易匹配，保證電價(jià)經(jīng)濟(jì)性和交易公平性，但其報(bào)價(jià)以參與者主觀判斷決定，不能體現(xiàn)電力商品真正價(jià)值。 文獻(xiàn)[63]提出一種利用市場(chǎng)信息修正用戶報(bào)價(jià)，體現(xiàn)市場(chǎng)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)價(jià)格優(yōu)化。 從社會(huì)效益分析，代理商可以以自身利用最大化作為報(bào)價(jià)系數(shù)，調(diào)度中心以社會(huì)效益最大化進(jìn)行出清[64]。

表3 電力金融產(chǎn)品概況

4 風(fēng)電參與電力市場(chǎng)關(guān)鍵問題及展望

4.1 挖掘靈活調(diào)節(jié)產(chǎn)品

靈活調(diào)節(jié)產(chǎn)品增加系統(tǒng)運(yùn)行靈活性，保證供電可靠性的輔助服務(wù)，源-荷兩側(cè)均可提供靈活性調(diào)節(jié)產(chǎn)品。 電源側(cè)以蓄電池和飛輪機(jī)組等儲(chǔ)能裝置為代表的快速爬坡資源引入調(diào)峰輔助服務(wù)，這種類型的爬坡資源能夠提供快速、靈敏、高效的輔助服務(wù)[65]。 其特性能夠經(jīng)濟(jì)有效平衡電網(wǎng)波動(dòng)，保證電網(wǎng)安全可靠。 由于其技術(shù)與造價(jià)問題，以及現(xiàn)有輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制下局限了靈活性產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 負(fù)荷側(cè)可通過需求側(cè)進(jìn)行調(diào)節(jié)，研究表明需求側(cè)與風(fēng)電聯(lián)合調(diào)度有效降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，提高系統(tǒng)調(diào)度的經(jīng)濟(jì)性，并且彈性價(jià)格有效緩解了固定需求引起的需求波動(dòng)[66]。 目前靈活性負(fù)荷主要以電動(dòng)汽車[67]、蓄冷蓄熱空調(diào)系統(tǒng)[68]、電熱器[69]等用電時(shí)間不敏感型電量負(fù)荷需求為主。 電力負(fù)荷的靈活調(diào)節(jié)已成為電力需求側(cè)管理技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)。 因此，從政策制定者、生產(chǎn)者、調(diào)控中心以及風(fēng)電企業(yè)等方面給出如下建議：

（1）政策制定者可借鑒風(fēng)電初期建設(shè)發(fā)展的政策手段，以電價(jià)政策、激勵(lì)機(jī)制、政府補(bǔ)貼為導(dǎo)向，引導(dǎo)投資商對(duì)靈活性產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)投資與建設(shè)；完善輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制，不應(yīng)只局限在價(jià)格優(yōu)勢(shì)，應(yīng)結(jié)合輔助產(chǎn)品性能，調(diào)節(jié)效果以及市場(chǎng)價(jià)格信息準(zhǔn)確反映提供商成本，吸引靈活性產(chǎn)品參與輔助服務(wù)。

（2）儲(chǔ)能制造商應(yīng)提高儲(chǔ)能技術(shù)降低儲(chǔ)能成本，開拓靈活性產(chǎn)品服務(wù)市場(chǎng)研究，鼓勵(lì)其積極參與輔助服務(wù)獲得補(bǔ)償，與傳統(tǒng)機(jī)組聯(lián)合調(diào)節(jié)，從而提高傳統(tǒng)機(jī)組爬坡性能、降低儲(chǔ)能設(shè)備成本，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，與風(fēng)電企業(yè)進(jìn)行長(zhǎng)期交易合作，利用儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)風(fēng)電并網(wǎng)容量?jī)?yōu)化，從而降低風(fēng)電波動(dòng)率并且降低儲(chǔ)能充電時(shí)的電量成本。

（3）調(diào)度中心應(yīng)加大對(duì)含儲(chǔ)能裝置的分布式能源系統(tǒng)的配網(wǎng)潮流研究及源-荷相互調(diào)節(jié)靈活性的經(jīng)濟(jì)調(diào)度。 調(diào)度中心可采用用電激勵(lì)[70]、可中斷負(fù)荷[71]、電價(jià)響應(yīng)[72]等用電調(diào)度方式，在保證用戶舒適度的情況下，對(duì)其可提供的靈活性可調(diào)節(jié)負(fù)荷進(jìn)行有序的調(diào)度，最大化地消除自身和風(fēng)力發(fā)電引起的系統(tǒng)功率不平衡。 在降低用戶用電成本同時(shí)又能促進(jìn)當(dāng)?shù)乜稍偕茉吹南{。

（4）風(fēng)電企業(yè)通過自身性能，向電網(wǎng)提供輔助。 文獻(xiàn)[72]表明風(fēng)電場(chǎng)具有良好的有功控制能力，可以提供較快的頻率支撐，同時(shí)文獻(xiàn)[73]指出風(fēng)電廠能夠提供靈活性爬坡服務(wù)，這給風(fēng)電企業(yè)帶來一個(gè)潛在選擇。 因此，風(fēng)電企業(yè)應(yīng)該提高其通信技術(shù)、測(cè)量技術(shù)以及控制技術(shù)，從而改變?cè)谳o助服務(wù)中單一購(gòu)買者身份，并且在輔助服務(wù)中獲得額外的補(bǔ)償。

4.2 對(duì)配電網(wǎng)側(cè)進(jìn)行改造建設(shè)

配電網(wǎng)作為直接與負(fù)荷（用戶）直接相連的網(wǎng)端系統(tǒng)，其運(yùn)作的安全穩(wěn)定性直接影響負(fù)荷端安全穩(wěn)定。 由于分布式能源（風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能及靈活性調(diào)度負(fù)荷）推廣以及電力市場(chǎng)逐步開放化使配電網(wǎng)逐漸向自動(dòng)化及市場(chǎng)化推進(jìn)。 因此，需對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃、改造及體制改革。

（1）建設(shè)智能化配電網(wǎng)，提高信息互動(dòng)效率。智能配電網(wǎng)成為分布式發(fā)電互聯(lián)，需求側(cè)響應(yīng)信息互動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)。 依靠人為信息采集已經(jīng)不適應(yīng)短時(shí)交易市場(chǎng)體制，因此，依靠智能端口采集信息成為未來配電網(wǎng)終端發(fā)展趨勢(shì)。 信息及時(shí)采集有利于及時(shí)反映系統(tǒng)能量動(dòng)態(tài)；為消費(fèi)者提供價(jià)格信息，促進(jìn)市場(chǎng)交易；便于調(diào)度中心系統(tǒng)管理和阻塞校驗(yàn)。

（2）設(shè)計(jì)與分布式發(fā)電相適應(yīng)的市場(chǎng)機(jī)制。對(duì)市場(chǎng)主體響應(yīng)潛力建模，對(duì)參與者市場(chǎng)行為進(jìn)行分析，建立信用評(píng)估庫(kù)，將信用度納入交易參考標(biāo)準(zhǔn)；設(shè)計(jì)市場(chǎng)信息互交機(jī)制，有利于信息流在市場(chǎng)上流通；在市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式上應(yīng)加快對(duì)零售市場(chǎng)建立，多邊交易市場(chǎng)機(jī)制，提高市場(chǎng)靈活性，給參與者提供更多選擇。

4.3 完善跨區(qū)消納風(fēng)電的基本措施和市場(chǎng)機(jī)制

集中式風(fēng)電企業(yè)可通過跨區(qū)交易進(jìn)行風(fēng)電消納，降低風(fēng)電棄風(fēng)率。 但由于受到電網(wǎng)輸送能力的制約和跨區(qū)域交易制度尚未完善，阻礙風(fēng)電向外輸送。 因此，應(yīng)加快輸電網(wǎng)柔直輸電建設(shè)，有利于風(fēng)電直接與電網(wǎng)相接，解決風(fēng)電入網(wǎng)問題，又節(jié)約接入成本；建立跨省跨區(qū)交易機(jī)制，明確輸配電價(jià)及分?jǐn)倷C(jī)制，通過價(jià)格信號(hào)讓風(fēng)電企業(yè)了解供求關(guān)系和系統(tǒng)阻塞程度，以便做出最優(yōu)決策，促進(jìn)風(fēng)電市場(chǎng)交易量。

5 結(jié)語

隨著風(fēng)電政策的推行，風(fēng)電裝機(jī)容量大規(guī)模增長(zhǎng)，補(bǔ)貼政策也隨之取消，風(fēng)電企業(yè)如何在市場(chǎng)改革中獲得利益成為亟待解決的問題。 本文從政策和市場(chǎng)角度進(jìn)行闡述分析。 現(xiàn)有政策主要針對(duì)風(fēng)電建設(shè)、消納以及未來發(fā)展展開，引導(dǎo)風(fēng)電企業(yè)進(jìn)行市場(chǎng)行為。 闡述國(guó)內(nèi)外集中式風(fēng)電市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式，以實(shí)時(shí)電量交易的現(xiàn)貨市場(chǎng)主要以經(jīng)濟(jì)調(diào)度為主，有利于風(fēng)電消納及資源合理配置，針對(duì)風(fēng)電特性建立調(diào)峰輔助服務(wù)提供靈活調(diào)節(jié)產(chǎn)品，同時(shí)風(fēng)電企業(yè)可在金融市場(chǎng)進(jìn)行交易，轉(zhuǎn)移部分風(fēng)險(xiǎn)。 與此同時(shí)，歸納分布式風(fēng)電在市場(chǎng)消納的市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式，總結(jié)報(bào)價(jià)、出清及技術(shù)支撐的研究成果。 最后，總結(jié)歸納風(fēng)電參與電力市場(chǎng)中的關(guān)鍵問題及展望。