電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易對(duì)計(jì)量方式改進(jìn)需求研究

●任遠(yuǎn) 韓霞 趙堃 郭易鑫 閆丹梅

一、引言

2017 年9 月5 日，國(guó) 家 發(fā)展改革委辦公廳和國(guó)家能源局綜合司聯(lián)合發(fā)布了《國(guó)家發(fā)展改革委辦公廳 國(guó)家能源局綜合司關(guān)于開(kāi)展現(xiàn)貨電力市場(chǎng)建設(shè)試點(diǎn)工作的通知》（發(fā)改辦能源 〔2017〕1453 號(hào)），通知明確了8個(gè)首批電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)試點(diǎn)，分別是南方(以廣東起步)、蒙西、浙江、山西、山東、福建、四川和甘肅等8 個(gè)地區(qū)，通知的發(fā)布，標(biāo)志著中國(guó)電力市場(chǎng)進(jìn)入了一個(gè)新紀(jì)元。

電力現(xiàn)貨交易從本質(zhì)來(lái)說(shuō)屬于一種電力交易，主要是基于電力曲線對(duì)電力商品進(jìn)行物理交割，這種交割可以是實(shí)時(shí)或者準(zhǔn)實(shí)時(shí)的，其主要開(kāi)展的是輔助交易，包含日前、日內(nèi)實(shí)時(shí)電量交易和備用、調(diào)頻等輔助交易。建立電力現(xiàn)貨市場(chǎng)有利于電力價(jià)格靠市場(chǎng)機(jī)制調(diào)整，有利于優(yōu)化配置相關(guān)資源，有利于可再生資源的消納促進(jìn)，有利于推動(dòng)“雙碳”達(dá)標(biāo)、綠色發(fā)展。

首批建設(shè)的8 個(gè)試點(diǎn)地區(qū)中，山西位列其中。試點(diǎn)建設(shè)過(guò)程中，山西改變了市場(chǎng)參與方式，其中發(fā)電側(cè)“報(bào)量報(bào)價(jià)”，批發(fā)用戶（含售電公司）“報(bào)量不報(bào)價(jià)”，零售用戶不參加現(xiàn)貨市場(chǎng)申報(bào)，其參與方式改由售電公司代理參與。通過(guò)改革，山西于2019 年9 月1 日率先進(jìn)入了結(jié)算試運(yùn)行，結(jié)算試運(yùn)行從單日變?yōu)閮蓚€(gè)月，逐步延長(zhǎng)了試運(yùn)行周期。到目前為止，山西已完成6 次連續(xù)結(jié)算試運(yùn)行，總體情況平穩(wěn)，改革優(yōu)化了資源配置，釋放了紅利，效果良好。

山西的改革試運(yùn)行期間，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)未出現(xiàn)大的波動(dòng)，市場(chǎng)相對(duì)平穩(wěn)、利益公允，市場(chǎng)參與各方，包含發(fā)電主體、大用戶、售電公司及售電公司代理的零售用戶均受益匪淺。具體效果來(lái)說(shuō)，低成本機(jī)組增發(fā)電量達(dá)7.27億千瓦時(shí)，結(jié)算價(jià)格呈梯度下降態(tài)勢(shì)。高成本機(jī)組電量有所減發(fā)，下降4.55 億千瓦時(shí)，但收益卻上升0.76 億元，主要原因?yàn)楦邇r(jià)合同的轉(zhuǎn)出、低價(jià)現(xiàn)貨電量的買(mǎi)入。從上述數(shù)據(jù)可以看出，改革紅利已經(jīng)惠及到了用戶側(cè)，用電成本大幅度降低?？傮w來(lái)說(shuō)，改革是成功的，但是，改革也相應(yīng)的帶來(lái)了許多問(wèn)題，如計(jì)量數(shù)據(jù)的精度、數(shù)據(jù)采集的頻度等，給電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的發(fā)展帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

隨著社會(huì)的發(fā)展，現(xiàn)貨市場(chǎng)交易新的需求對(duì)發(fā)、用兩側(cè)用戶電量計(jì)量數(shù)據(jù)的精度、數(shù)據(jù)采集頻度、分鐘級(jí)凍結(jié)完整性都提出了更高的要求，開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量裝置升級(jí)改造、采集系統(tǒng)功能優(yōu)化升級(jí)、數(shù)據(jù)清洗保全等工作已迫在眉睫。電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易流程如圖1。

二、電力現(xiàn)貨數(shù)據(jù)需求分析

（一）需求側(cè)響應(yīng)需精準(zhǔn)計(jì)量數(shù)據(jù)及政策支持

圖1 電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易流程

需求側(cè)響應(yīng)是逐步市場(chǎng)化的，經(jīng)歷了一個(gè)長(zhǎng)時(shí)期的發(fā)展過(guò)程，從最開(kāi)始應(yīng)用固定費(fèi)率電價(jià)調(diào)節(jié)、簡(jiǎn)單的“拉閘限電”，到伴隨著電力市場(chǎng)的逐步完善，在現(xiàn)貨市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)中動(dòng)態(tài)提升能源消納效果。建立電力需求響應(yīng)長(zhǎng)效機(jī)制，需要精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)的電量和負(fù)荷變化曲線，并需要國(guó)家政策的支持，包含電力需求響應(yīng)資金保障和財(cái)政、稅收等政策。同時(shí)，需要推進(jìn)費(fèi)率電價(jià)、可靠性電價(jià)、可中斷負(fù)荷電價(jià)等新的價(jià)格機(jī)制建設(shè)，推進(jìn)需求響應(yīng)成本納入輸配電價(jià)核定政策落地。

（二）有序用電及資源合理配置需負(fù)荷準(zhǔn)確采集

尖峰負(fù)荷缺口是一個(gè)長(zhǎng)期困擾供電市場(chǎng)的問(wèn)題，但是，單純依靠繼續(xù)擴(kuò)大煤電裝機(jī)規(guī)模解決問(wèn)題不僅會(huì)造成成本上升，還易造成環(huán)境污染。解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵是尖峰用電信息的采集掌握，需要優(yōu)化電力系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，推進(jìn)電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)改革，從根本上解決電力缺口，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行和供電秩序穩(wěn)定，提高客戶端用電水平，電能和電網(wǎng)設(shè)備利用率，優(yōu)化配置電能資源，提高供電企業(yè)優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平。

若企業(yè)、居民用戶集中某個(gè)時(shí)段用電，會(huì)造成電力不足，需建立有序用電機(jī)制。有序用電是指通過(guò)行政管理、經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼等方式，改變用戶用電方式，達(dá)到電量合理配置。有序用電需要采取一系列措施，如錯(cuò)峰、避峰、輪休、讓電、負(fù)控限電等規(guī)范用電秩序。有序供電“原則上會(huì)保證居民用電，根據(jù)電網(wǎng)的負(fù)荷情況進(jìn)行調(diào)整”，因此，負(fù)荷的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確采集關(guān)系著調(diào)節(jié)的有效性。

（三）負(fù)荷預(yù)測(cè)需要大數(shù)據(jù)支撐

電力負(fù)荷預(yù)測(cè)是通過(guò)構(gòu)建科學(xué)可靠的負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)理論與研究框架對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)與評(píng)估，從而保證電量與電能資源合理分配的有效手段。深度學(xué)習(xí)與人工智能的發(fā)展，給電力負(fù)荷預(yù)測(cè)帶來(lái)了新的技術(shù)，供電企業(yè)可通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型準(zhǔn)確高效地預(yù)測(cè)用電負(fù)荷，但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行需要大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，故需采集大量的、 準(zhǔn)確的一手?jǐn)?shù)據(jù)。電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易品種復(fù)雜、交易頻率高和價(jià)格波動(dòng)大，需重點(diǎn)對(duì)超短期負(fù)荷的預(yù)測(cè)水平進(jìn)行提高，從而使自身在現(xiàn)貨市場(chǎng)中的能量市場(chǎng)、容量市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)及需求側(cè)響應(yīng)市場(chǎng)中利潤(rùn)最大化。

（四）電源側(cè)按用分配需準(zhǔn)確計(jì)量電量

電力調(diào)度機(jī)構(gòu)根據(jù)需要進(jìn)行電量分配。實(shí)踐中，按照“以用定發(fā)”的匹配原則，將D、D+1、D+2 日省內(nèi)發(fā)電側(cè)政府定價(jià)電量的96 點(diǎn)曲線，以15 分鐘為周期，按四個(gè)梯次向發(fā)電企業(yè)分配。第一梯次為新能源企業(yè)；第二梯次為擁有獎(jiǎng)勵(lì)電量的常規(guī)燃煤火電企業(yè)；第三梯次為擁有燃機(jī)優(yōu)化電量、淘汰落后產(chǎn)能電量等特殊性質(zhì)政府定價(jià)電量的常規(guī)燃煤火電企業(yè)；第四梯次為全體具備分配普通基礎(chǔ)電量資格的常規(guī)燃煤火電企業(yè)（含第二、第三梯次）。若15 分鐘內(nèi)，發(fā)電側(cè)政府定價(jià)電量已在前序梯次分配完成，則不再向后續(xù)梯次進(jìn)行分配。逐漸淘汰落后產(chǎn)能及高污染運(yùn)行機(jī)組，優(yōu)先支持清潔能源，提升清潔能源所占比值。發(fā)電側(cè)政府定價(jià)電量的準(zhǔn)確采集是保證按用分配的關(guān)鍵。

（五）電費(fèi)結(jié)算需要電量計(jì)量無(wú)差異

電力公司營(yíng)銷部門(mén)負(fù)責(zé)批發(fā)市場(chǎng)用戶和售電公司電量電費(fèi)清分結(jié)算，負(fù)責(zé)組織零售市場(chǎng)結(jié)算方案申報(bào)及零售用戶電量電費(fèi)清分結(jié)算，即營(yíng)銷部門(mén)負(fù)責(zé)完整售電側(cè)電費(fèi)結(jié)算工作。每15 分鐘為一個(gè)計(jì)量、清分及結(jié)算時(shí)段。電費(fèi)結(jié)算需要完整、準(zhǔn)確的分鐘級(jí)凍結(jié)電量和明晰的政策電價(jià)目錄。通過(guò)電費(fèi)結(jié)算，使不同類型的發(fā)電機(jī)組在不同時(shí)間產(chǎn)生的電量由價(jià)格差異體現(xiàn)各自價(jià)值，平衡不同發(fā)電類型企業(yè)和用戶利益，合理引導(dǎo)電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)資源發(fā)展和輸電通道建設(shè)，激勵(lì)需求側(cè)資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)，由價(jià)格信號(hào)引導(dǎo)構(gòu)建清潔低碳高效的能源體系建設(shè)。簡(jiǎn)而言之，電費(fèi)結(jié)算對(duì)數(shù)據(jù)提出了精準(zhǔn)化需求。

三、電力現(xiàn)貨市場(chǎng)數(shù)據(jù)計(jì)量方式解決方案

基于以上業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)的需求，針對(duì)發(fā)、用兩側(cè)現(xiàn)有計(jì)量及采集系統(tǒng)功能分析，國(guó)家電網(wǎng)現(xiàn)運(yùn)行表計(jì)及采集系統(tǒng)可基本滿足發(fā)、用兩側(cè)現(xiàn)貨市場(chǎng)需求，但針對(duì)于沖擊性負(fù)荷及諧波含量比較高的用戶和新能源發(fā)電用戶，現(xiàn)行0.2S 智能表及采集設(shè)備無(wú)法滿足分鐘級(jí)曲線數(shù)據(jù)記錄的完整性和實(shí)時(shí)性，現(xiàn)有的采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)補(bǔ)全和數(shù)據(jù)計(jì)算的時(shí)效性還難以滿足發(fā)電企業(yè)和用戶對(duì)分鐘級(jí)電量數(shù)據(jù)的及時(shí)性需求。針對(duì)上述需求，提出以下解決方案。

（一）新型表計(jì)應(yīng)用

隨著技術(shù)的更新與社會(huì)的發(fā)展，太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源不斷并網(wǎng)，使得電網(wǎng)中包含了各類非線性、沖擊性和不對(duì)稱性負(fù)荷，此類非線性動(dòng)態(tài)負(fù)荷的電流動(dòng)態(tài)變化，導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)頻率偏差、電壓波動(dòng)、電壓閃變、電壓不平衡、諧波畸變和直流注入等一系列問(wèn)題，影響電能計(jì)量裝置計(jì)量的準(zhǔn)確性，為企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。

針對(duì)此種用電工況，宜采用沖擊負(fù)荷型或者是諧波性電能表進(jìn)行電能計(jì)量及結(jié)算，可有效統(tǒng)計(jì)多次諧波，對(duì)于不穩(wěn)定的電網(wǎng)具有較準(zhǔn)確的計(jì)量功能，有利于提高同期線損管理水平，提高電網(wǎng)的電能精細(xì)化管理，減少經(jīng)濟(jì)損失。

（二）采集終端改造

采集終端是介于電能表和用采系統(tǒng)（電能量采集系統(tǒng)）之間的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)存、上報(bào)的關(guān)鍵設(shè)備，貿(mào)易結(jié)算所需數(shù)據(jù)的唯一性、完整性都需要終端設(shè)備來(lái)進(jìn)行保證。目前采集終端作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和后臺(tái)結(jié)算數(shù)據(jù)的承上啟下者，其可靠性成為采集系統(tǒng)的關(guān)鍵和“瓶頸”。先運(yùn)行的采集終端尤其是場(chǎng)站的采集終端，因技術(shù)規(guī)范不統(tǒng)一，功能各異，可能對(duì)數(shù)據(jù)采集成效造成影響，可改造提升現(xiàn)有采集終端。新型采集終端應(yīng)技術(shù)規(guī)范統(tǒng)一，兼容多種表計(jì)通訊規(guī)約，確保結(jié)算數(shù)據(jù)均來(lái)源于電能表；具備結(jié)算曲線的補(bǔ)采、缺點(diǎn)標(biāo)識(shí)、采集進(jìn)度管理，確保數(shù)據(jù)連續(xù)性和完整性；支持主站對(duì)表計(jì)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)校時(shí)；可外接基于北斗或GPS 設(shè)備進(jìn)行表計(jì)自校時(shí)，并對(duì)時(shí)鐘超差電表進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)，可完成定時(shí)、定量的完成表計(jì)對(duì)時(shí)；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)位小數(shù)位6.4 位（共計(jì)10 位數(shù)）條件下的數(shù)據(jù)上傳。

（三）采集系統(tǒng)升級(jí)改造

采集終端完成對(duì)電能表數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)后，其數(shù)據(jù)可視化、異常表計(jì)數(shù)據(jù)識(shí)別、統(tǒng)計(jì)分析、業(yè)務(wù)結(jié)算數(shù)據(jù)接口等功能都由采集系統(tǒng)主站完成。改造后的采集主站應(yīng)具備高密度/頻率的分鐘數(shù)據(jù)采集（15 分鐘甚至5分鐘密度）；根據(jù)現(xiàn)貨交易規(guī)則，具備完善的數(shù)據(jù)補(bǔ)全擬合機(jī)制。計(jì)量專業(yè)接收抄表任務(wù)后對(duì)用戶D 日96 點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并完成系統(tǒng)核驗(yàn)，對(duì)采集數(shù)據(jù)完整的用戶及其核算關(guān)聯(lián)用戶，推送采集數(shù)據(jù)至中間庫(kù)，營(yíng)銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)獲取96 點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行電量計(jì)算，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行審核，重點(diǎn)審核變更用電用戶；對(duì)采集數(shù)據(jù)缺失用戶，計(jì)量進(jìn)行補(bǔ)采、表計(jì)異常處理等工作。同時(shí)，開(kāi)發(fā)系統(tǒng)功能模塊，完善消缺。

從我國(guó)國(guó)情來(lái)說(shuō)，火電機(jī)組目前占比較高，但清潔能源發(fā)展也比較迅猛，供電計(jì)劃與市場(chǎng)并存，供電價(jià)格的穩(wěn)定需依靠電力現(xiàn)貨市場(chǎng)理論與創(chuàng)新解決?，F(xiàn)有的中長(zhǎng)期貿(mào)易結(jié)算方式下，一般是以月為結(jié)算周期，由于用電量結(jié)算周期長(zhǎng)，結(jié)算電能數(shù)據(jù)采用兩位小數(shù)基本上能夠滿足，但是在現(xiàn)貨交易模式下，尤其是針對(duì)三相電能表，用于結(jié)算的電能數(shù)據(jù)是以日、小時(shí)甚至分鐘級(jí)別，現(xiàn)有的智能電能、采集裝置及采集系統(tǒng)無(wú)論從曲線記錄、分鐘級(jí)電量存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)采集清理已無(wú)法滿足實(shí)時(shí)結(jié)算的需求。針對(duì)發(fā)用兩側(cè)現(xiàn)貨市場(chǎng)需求，15 分鐘出清規(guī)則的影響，現(xiàn)貨交易表計(jì)、采集終端及采集系統(tǒng)需支持當(dāng)前有無(wú)功電能、15分鐘負(fù)荷曲線、分鐘電量?jī)鼋Y(jié)、日凍結(jié)、月凍結(jié)以及電量變化分鐘級(jí)感知設(shè)計(jì)，并且所有數(shù)據(jù)必須從電能表內(nèi)讀取，保持?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)間的一致性，具備數(shù)據(jù)的可追溯性。建議Ⅰ類用戶10000 千伏安/200 兆瓦時(shí)以上發(fā)電機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)、Ⅱ類大負(fù)荷現(xiàn)場(chǎng)都應(yīng)該采用新型關(guān)口表用于計(jì)量計(jì)費(fèi)考核，并升級(jí)改造現(xiàn)有的電量采集系統(tǒng)，進(jìn)一步提升采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)的及時(shí)性、完整性，提升數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性、可用性，通過(guò)數(shù)據(jù)引導(dǎo)發(fā)、用電側(cè)企業(yè)市場(chǎng)參與度，提升企業(yè)收入水平，降低用電側(cè)用電成本。

四、結(jié)語(yǔ)

電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易是一個(gè)系統(tǒng)工程，用采系統(tǒng)和市場(chǎng)化售電系統(tǒng)需從采集能力、數(shù)據(jù)異常校驗(yàn)、售電側(cè)結(jié)算功能開(kāi)發(fā)與優(yōu)化、結(jié)算數(shù)據(jù)貫通及交互數(shù)據(jù)質(zhì)量等幾個(gè)方面提升。本文對(duì)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易數(shù)據(jù)需求進(jìn)行了分析，針對(duì)需求提出了相應(yīng)的解決方案，從而保證了參與雙邊電力現(xiàn)貨交易的市場(chǎng)主體各方的權(quán)益。