發(fā)電企業(yè)應(yīng)對電力系統(tǒng)向以新能源為主體轉(zhuǎn)變的思考

李權(quán)耕 門鳳臣 袁建麗 周勇 黃雷 王菲

（1.國家電投集團(tuán)電站運(yùn)營技術(shù)（北京）有限公司，北京 102209；2.國家電投集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司，北京 102209）

1.以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)背景

“十三五”期間，全社會電氣化水平明顯提升，電力需求不斷增長，其他行業(yè)碳排放不斷向電力行業(yè)轉(zhuǎn)移，電力行業(yè)碳減排壓力持續(xù)增大。國家提出“3060年”雙碳目標(biāo)，電力行業(yè)清潔綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展勢在必行。大力發(fā)展新能源發(fā)電，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是電力工業(yè)促進(jìn)自身減排、支撐全社會減排的有效途徑。

2.以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)特點(diǎn)

新型電力系統(tǒng)核心特征在于新能源占據(jù)主導(dǎo)地位，成為主要能源形式。隨著分布式能源不斷發(fā)展，電源接入方式也將向集中式與分布式并舉的轉(zhuǎn)變。電網(wǎng)將構(gòu)建大容量遠(yuǎn)距離高壓輸電、區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)、主網(wǎng)與微電網(wǎng)互動的形態(tài)。分布式電源按電壓等級分層接入，實現(xiàn)就地消納與平衡。充分應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)算法提高電網(wǎng)智能水平，實現(xiàn)智能發(fā)電、智能調(diào)度、智能運(yùn)維[1]。

3.以新能源為主體的電力系統(tǒng)給發(fā)電企業(yè)帶來的挑戰(zhàn)

新能源發(fā)電具有強(qiáng)隨機(jī)性與波動性，會給電網(wǎng)帶來脆弱性問題，需要發(fā)電企業(yè)提升新能源發(fā)電功率預(yù)測的準(zhǔn)確性，提高調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務(wù)能力。新能源機(jī)組具有低邊際成本特點(diǎn)，為保證電網(wǎng)安全，新能源發(fā)電裝機(jī)留有裕度較大，進(jìn)一步擠占了火電機(jī)組的發(fā)電空間，發(fā)電企業(yè)需要找到新型電力系統(tǒng)背景下火電機(jī)組的商業(yè)模式。由于新能源發(fā)電隨機(jī)性和波動性，導(dǎo)致電力市場供需比、輔助服務(wù)需求等不確定性增加，市場環(huán)境更加復(fù)雜多變，需要發(fā)電企業(yè)提高精細(xì)化管理水平和信息化水平，更為準(zhǔn)確地預(yù)測市場環(huán)境變化，實施針對性措施。

4.發(fā)電企業(yè)應(yīng)對電力系統(tǒng)向以新能源為主體轉(zhuǎn)變建議

發(fā)電企業(yè)需要在管理和技術(shù)兩方面協(xié)同提升來應(yīng)對電力系統(tǒng)的變化。在管理方面，整合內(nèi)部資源，對企業(yè)經(jīng)營相關(guān)活動科學(xué)計劃和控制，最大限度發(fā)揮企業(yè)技術(shù)力量和資源潛力；在技術(shù)方面，應(yīng)用新技術(shù)、新工藝，提升發(fā)電機(jī)組能效和穩(wěn)定性、電能品質(zhì)，準(zhǔn)確預(yù)測電力交易市場形勢。

4.1 管理方面

在電力市場交易中，無論是財務(wù)核算和邊際成本報價都需要對發(fā)電成本進(jìn)行科學(xué)、全面的分析。不同的發(fā)電形式成本構(gòu)成差異明顯，成本分析的重點(diǎn)也不盡相同，煤電和氣電主要以燃料成本為主，邊際成本與燃料價格、機(jī)組能耗呈現(xiàn)很強(qiáng)的相關(guān)性，而與氣電相比煤電的燃料品質(zhì)呈現(xiàn)不均勻性；核電燃料成本占比較小，邊際成本較小，初期投入巨大，主要成本為建設(shè)成本；水電、風(fēng)電、光伏利用可再生資源發(fā)電，無需燃料成本，邊際成本較小或近似為零，主要成本為初期建設(shè)成本和設(shè)備維護(hù)成本，因此需要根據(jù)不同發(fā)電形式制定特性化的分析方法。發(fā)電企業(yè)做好成本分析有助于其明晰自身的邊界條件，使其更好地制定電力交易策略和方案，實現(xiàn)利益最大化。

低發(fā)電成本、電力消納好的機(jī)組在電力市場競爭中具有先天優(yōu)勢，影響發(fā)電成本、電力消納的水風(fēng)光資源、燃料供應(yīng)、機(jī)組參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、電力需求等因素主要是在項目規(guī)劃階段確定的，錯過規(guī)劃階段后多數(shù)影響發(fā)電成本、電力消納的因素是難以改變的，做好以電力營銷為導(dǎo)向的項目規(guī)劃是提升發(fā)電企業(yè)電力市場競爭力的首要步驟和關(guān)鍵步驟，發(fā)電企業(yè)要高度重視發(fā)揮電力營銷規(guī)劃在項目規(guī)劃的作用。發(fā)電集團(tuán)同區(qū)域場站進(jìn)行聯(lián)合交易決策：一是可共享氣象信息、燃料信息、機(jī)組出力信息、需求負(fù)荷信息等信息，擴(kuò)大各場站掌握的信息范圍，還可進(jìn)行同類信息比對驗證，提升信息準(zhǔn)確性；二是通過不同電源品種的優(yōu)劣勢互補(bǔ)，在電力市場中進(jìn)行風(fēng)險對沖，可以降低市場風(fēng)險；三是能夠追求更大效益，整體進(jìn)行雙邊協(xié)商能夠獲得更大話語權(quán)，通過合同轉(zhuǎn)讓可以讓低成本機(jī)組多發(fā)電，降低發(fā)電成本，新能源機(jī)組聯(lián)合火電打捆交易可以爭取更多交易電量。

4.2 技術(shù)方面

高準(zhǔn)確率的風(fēng)光功率預(yù)測是預(yù)測新能源機(jī)組出力的重要支撐，同時根據(jù)溫度、季節(jié)、工作日與否、用戶以往用電行為，對用戶負(fù)荷進(jìn)行科學(xué)預(yù)測，掌握市場供需關(guān)系和預(yù)測市場電價，有助于科學(xué)分解中長期交易合約和指導(dǎo)現(xiàn)貨交易市場報量報價，在一定程度上規(guī)避電力現(xiàn)貨市場上低電價電量和獲取更多的高電價電量。此外，高準(zhǔn)確率的風(fēng)光預(yù)測還有助于發(fā)電企業(yè)科學(xué)安排檢修計劃，在機(jī)組出力較低時進(jìn)行檢修，減少電量和經(jīng)濟(jì)的損失。

新能源機(jī)組發(fā)電出力由于受風(fēng)光資源影響具有高度的隨機(jī)性和間歇性，給電力系統(tǒng)供需平衡帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，在新能源為主體的電力系統(tǒng)中對平衡發(fā)電側(cè)出力提出更高的要求。儲能設(shè)備可平滑新能源電力輸出，在用電負(fù)荷低谷時段儲蓄新能源富裕電量，并在用電負(fù)荷高峰時段釋放電量，增加新能源交易電力；此外，由于用電負(fù)荷高峰時段電價相對較高，在此時段多成交高電價電量有助于提升發(fā)電企業(yè)收益。儲能設(shè)備還可協(xié)助新能源場站及時進(jìn)行有功、無功功率吞吐，保持系統(tǒng)內(nèi)部瞬時功率的平衡，維持系統(tǒng)電壓、頻率的穩(wěn)定，減少新能源輔助服務(wù)分?jǐn)俒2]。

電力改革下，多數(shù)發(fā)電企業(yè)都成立售電公司，發(fā)電企業(yè)以售電公司為主體積極推進(jìn)用戶側(cè)響應(yīng)，可以引導(dǎo)用戶側(cè)用電行為向有利于本企業(yè)電力營銷的方向調(diào)整，也為售電公司提供新的盈利點(diǎn)。一方面通過分時電價機(jī)制和實時電力信息交互，引導(dǎo)用戶主動調(diào)節(jié)負(fù)荷，降低用戶用電成本，平衡電力系統(tǒng)負(fù)荷峰谷差；另一方面，在不影響用戶正常生產(chǎn)生活的情況下，以用戶意愿為前提，通過操控平臺對用戶側(cè)大功率柔性負(fù)荷進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控，提升海量微負(fù)荷自動參與電網(wǎng)調(diào)峰能力[3]。

在電力交易市場化背景下，對電力生產(chǎn)穩(wěn)定性提出更高的要求。以往非計劃停機(jī)和機(jī)組出力受限受到的損失主要以電力調(diào)度機(jī)構(gòu)罰款和損失發(fā)電量為主；現(xiàn)階段還有可能需承擔(dān)現(xiàn)貨市場高位電價和輔助服務(wù)市場分?jǐn)傎M(fèi)用，而且由于現(xiàn)貨市場電價波動性較強(qiáng)，帶來的損失有很強(qiáng)的不可預(yù)估性。發(fā)電企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督、安全生產(chǎn)等管理，確保發(fā)電機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行，避免由于發(fā)電設(shè)備原因?qū)е聶C(jī)組非計劃停機(jī)或降出力運(yùn)行，減少發(fā)電設(shè)備故障造成的營銷收入損失。

做好火電機(jī)組靈活性改造。隨著電源結(jié)構(gòu)發(fā)展形勢的變化，火力發(fā)電從以前最主要電力能源的地位，到現(xiàn)在增速放緩，以后逐漸發(fā)展為調(diào)峰機(jī)組，全力做好新能源發(fā)電的保障工作。隨著大規(guī)模新能源接入電力系統(tǒng)，對火電機(jī)組提供輔助服務(wù)能力提出更高的要求。隨著火電利用小時數(shù)不斷降低，輔助服務(wù)市場建設(shè)不斷推進(jìn)，火電機(jī)組提供輔助服務(wù)獲得收益不斷增長，在有些火電企業(yè)甚至超過售電收益，提供輔助服務(wù)也是火電企業(yè)在電力改革大背景下生存的重要方式之一。

隨著電力市場規(guī)模不斷擴(kuò)大及新能源電源占比不斷提高，市場形勢會更加復(fù)雜多變，以往用經(jīng)驗來判斷市場形勢變化的方式無法有效支撐發(fā)電企業(yè)決策，利用信息化數(shù)字化、大數(shù)據(jù)分析等手段判斷市場形勢并輔助發(fā)電企業(yè)進(jìn)行報量、報價等決策將會展現(xiàn)獨(dú)特優(yōu)勢。輔助決策需要站在上下游產(chǎn)業(yè)高度，統(tǒng)籌多方面信息進(jìn)行綜合分析，最終對發(fā)電企業(yè)提供科學(xué)建議。首先根據(jù)用戶歷史用能特性結(jié)合溫度、季節(jié)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素，預(yù)測需求側(cè)負(fù)荷和電力交易市場成交電量；結(jié)合風(fēng)光功率預(yù)測，計算新能源電站出力，確定火電、水電發(fā)電空間，預(yù)測市場供需情況；綜合考慮輸電線路、設(shè)備檢修、限流等信息，預(yù)測市場成交電價；最后根據(jù)發(fā)電企業(yè)機(jī)組狀態(tài)、生產(chǎn)成本、風(fēng)險偏好等為發(fā)電企業(yè)報量、報價、分解中長期合同等提供特性化的建議方案，助力發(fā)電企業(yè)實現(xiàn)智慧營銷、科學(xué)營銷。