調(diào)峰輔助服務(wù)背景下煤電機(jī)組交易策略分析

王新亞，王青三，王川川

(1.國家電投集團(tuán)河南電力有限公司，鄭州 450046；2.國電投南陽熱電有限責(zé)任公司，河南 南陽473000；3.國家電投集團(tuán)河南電力有限公司平頂山發(fā)電分公司，河南 平頂山467312)

0 引 言

電力輔助服務(wù)是指為維護(hù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、保證電能質(zhì)量，除正常電能生產(chǎn)、輸送、使用外，由發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)和電力用戶提供的服務(wù)[1-4]。電力調(diào)峰輔助服務(wù)交易主要是通過降低火電機(jī)組出力，解決風(fēng)電、光伏清潔能源發(fā)展與棄風(fēng)、棄光的矛盾，為電網(wǎng)對新能源實際消納提供依據(jù)[5-8]，是貫徹落實中發(fā)〔2015〕9號《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見》的具體體現(xiàn)。隨著中國電力市場化改革的持續(xù)推進(jìn)，依靠市場化手段激勵各類市場主體提供電力輔助服務(wù)已成為必然趨勢[9-10]。在此背景下，為完善和深化河南電力調(diào)峰輔助服務(wù)分擔(dān)機(jī)制，發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用，促進(jìn)風(fēng)電、光伏等清潔能源的消納，提高電網(wǎng)調(diào)峰能力，2019年8月20日，河南能源監(jiān)管辦制定印發(fā)《河南電力調(diào)峰輔助服務(wù)交易規(guī)則(試行)》，并于2020年1月1日正式啟動運行。

1 電力調(diào)峰輔助服務(wù)交易機(jī)制分析

1.1 交易主體

河南電力調(diào)峰輔助服務(wù)堅持“誰受益、誰承擔(dān)”原則，按需調(diào)用，公平調(diào)度。電力調(diào)峰輔助服務(wù)交易初期，賣方暫為統(tǒng)調(diào)公用燃煤煤電機(jī)組，買方為集中式風(fēng)電和光伏及出力未減到有償調(diào)峰基準(zhǔn)的統(tǒng)調(diào)公用燃煤煤電機(jī)組，“外電入豫”電量和省內(nèi)自備電廠暫不參與河南省內(nèi)調(diào)峰輔助服務(wù)交易費用分?jǐn)俒11]。

1.2 調(diào)峰輔助服務(wù)交易補(bǔ)償基準(zhǔn)及價格機(jī)制

河南省煤電機(jī)組有償調(diào)峰基準(zhǔn)為初始額定容量的50%，深調(diào)時段機(jī)組負(fù)荷率高于50%的火電機(jī)組，要支付相應(yīng)的分?jǐn)傎M用，用以對參與深度調(diào)峰的機(jī)組進(jìn)行補(bǔ)償。機(jī)組采用“階梯式”負(fù)荷率分段式報價，實行日前報價，統(tǒng)一出清，具體報價基準(zhǔn)見表1。機(jī)組啟停調(diào)峰交易根據(jù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行需要安排，實行日前報價，按臺次結(jié)算。煤電機(jī)組參與調(diào)峰輔助服務(wù)交易，不影響機(jī)組原有合同電量的執(zhí)行。

表1 河南區(qū)域有償調(diào)峰機(jī)組考核服務(wù)報價基準(zhǔn)Table 1 Quotation benchmark for assessment service of paid peak-shaving units in Henan

1.3 調(diào)峰輔助服務(wù)交易費用核算機(jī)制

根據(jù)規(guī)則，深度調(diào)峰期間，省網(wǎng)發(fā)電機(jī)組調(diào)峰輔助服務(wù)補(bǔ)償費用計算方式如下。

1)深度調(diào)峰服務(wù)費為該機(jī)組各分段區(qū)間價格乘積的合計數(shù)。

2)深度調(diào)峰電量是指煤電廠在各深度調(diào)峰分檔區(qū)間內(nèi)平均負(fù)荷率低于深度調(diào)峰基準(zhǔn)形成的未發(fā)電量。

3)全網(wǎng)深度調(diào)峰服務(wù)費為機(jī)組各分段區(qū)間對應(yīng)深度調(diào)峰電量與各分段區(qū)間對應(yīng)出清價格乘積的合計數(shù)乘以調(diào)檔系數(shù)Ki，i取1～3。

4)為合理調(diào)控深度調(diào)峰服務(wù)費總盤子范圍，設(shè)置調(diào)節(jié)系數(shù)K，即全省調(diào)峰輔助服務(wù)實際結(jié)算費用與出清費用的比值系數(shù)，取值0～2，具體根據(jù)市場運行實際情況對K進(jìn)行調(diào)節(jié)[11]。

2 省網(wǎng)調(diào)峰深度情況分析

考慮到2020年1～6月受新冠肺炎疫情影響，河南省全社會用電量低于正常水平，結(jié)合2020年7月～2021年6月河南省調(diào)峰輔助服務(wù)交易日出清數(shù)據(jù)、實際結(jié)算數(shù)據(jù)，搭建河南省網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)交易出清數(shù)據(jù)庫、結(jié)算數(shù)據(jù)庫，通過大數(shù)據(jù)分析對每月調(diào)峰深度、交易結(jié)算調(diào)整系數(shù)進(jìn)行預(yù)測，并根據(jù)機(jī)組參與調(diào)峰輔助服務(wù)交易期間度電燃料成本變化情況[12-14]，動態(tài)調(diào)整煤電機(jī)組每天參與調(diào)峰輔助服務(wù)交易策略，確保單月收益最佳。

為便于衡量不同月份調(diào)峰輔助服務(wù)深度，引入日均等效深調(diào)小時數(shù)、深調(diào)分?jǐn)傠娏颗c補(bǔ)償電量比值系數(shù)概念。日均等效深調(diào)小時數(shù)為煤電機(jī)組24 h內(nèi)調(diào)峰輔助服務(wù)補(bǔ)償電量與煤電機(jī)組裝機(jī)之比。深調(diào)分?jǐn)傠娏颗c補(bǔ)償電量比值系數(shù)為省網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)交易分?jǐn)傠娏颗c煤電機(jī)組調(diào)峰輔助服務(wù)交易補(bǔ)償電量之比。

表2為2020年7月～2021年6月河南省煤電機(jī)組調(diào)峰輔助服務(wù)交易出清情況。從表2可以看出，2020年7月～2021年6月等效日均深調(diào)小時數(shù)基本呈冬季高、夏季低的趨勢。其主要原因為近年來河南省風(fēng)電裝機(jī)快速增長，截至2021年6月底已達(dá)到1522萬kW，1～4月為河南區(qū)域大風(fēng)季風(fēng)電出力大，加之“疆電入豫”、“青電入豫”電量快速增長，在省網(wǎng)用電需求增速偏低情況下，除極寒天氣外，煤電機(jī)組等效日均深調(diào)小時數(shù)在0.5 h以上。迎峰度夏期間，在民用負(fù)荷帶動下，省網(wǎng)用電負(fù)荷快速增長、風(fēng)電出力降低，煤電機(jī)組運行負(fù)荷率較高，甚至在部分高溫時段出現(xiàn)電力供應(yīng)緊張，局部時段出現(xiàn)錯峰有序用電現(xiàn)象，煤電機(jī)組等效日均深調(diào)小時數(shù)在0.2 h左右。基于上述原因，煤電機(jī)組調(diào)峰輔助服務(wù)度電補(bǔ)償均價也呈冬季高、夏季低趨勢。饒宇飛等[15]預(yù)測2020年河南省冬季負(fù)荷率低速增長下，無論電源按規(guī)劃建設(shè)、還是凍結(jié)純凝煤電建設(shè)，電網(wǎng)通過純凝煤電機(jī)組深度調(diào)峰或棄風(fēng)、棄光調(diào)峰均面臨異常嚴(yán)峻的調(diào)峰形勢，基本與當(dāng)前河南省網(wǎng)實際調(diào)峰深度情況一致。

表2 河南省網(wǎng)煤電機(jī)組補(bǔ)償情況分析Table 2 Analysis of compensation situation of coal power units in Henan province power grid

3 省網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)交易出清情況分析

“外電入豫”電量、自備電廠暫不參與河南省調(diào)峰輔助服務(wù)交易補(bǔ)償費用分?jǐn)俒11]。換言之，河南省內(nèi)煤電機(jī)組為外來新能源電量、省內(nèi)自備電廠、新能源電量足額消納而調(diào)峰運行，調(diào)峰輔助服務(wù)交易補(bǔ)償費用由省內(nèi)新能源裝機(jī)、部分時段未參與調(diào)峰輔助服務(wù)交易的煤電機(jī)組共同承擔(dān)。表3為2020年7月～2021年6月河南省網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)交易出清結(jié)果，考核費用為煤電機(jī)組深調(diào)時段電網(wǎng)調(diào)用負(fù)荷率與實際負(fù)荷率的偏差所產(chǎn)生的考核費用。

表3 省網(wǎng)深度調(diào)峰出清情況分析Table 3 Analysis on clearance of provincial grid depth peak shaving

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，參與分?jǐn)偟男履茉囱b機(jī)、煤電機(jī)組度電分?jǐn)傎M用與“分?jǐn)傠娏颗c補(bǔ)償電量比值系數(shù)”呈負(fù)相關(guān)性，“分?jǐn)傠娏颗c補(bǔ)償電量比值系數(shù)”高的月份參與分?jǐn)偟男履茉囱b機(jī)、煤電機(jī)組度電分?jǐn)傎M用低。以2021年6月份為例，“分?jǐn)傠娏颗c補(bǔ)償電量比值系數(shù)”為5.71，相當(dāng)于由5.71 kW·h分?jǐn)傠娏縼硌a(bǔ)償1 kW·h煤電機(jī)組補(bǔ)償電量，此時參與分?jǐn)偟男履茉囱b機(jī)、煤電機(jī)組度電分?jǐn)傎M用為50.81元/(MW·h)。而2021年2月份“分?jǐn)傠娏颗c補(bǔ)償電量比值系數(shù)”為1.49，參與分?jǐn)偟男履茉囱b機(jī)、煤電機(jī)組度電分?jǐn)傎M用為185.53元/(MW·h)。

在省網(wǎng)低負(fù)荷煤電機(jī)組參與深度調(diào)峰時段，省網(wǎng)負(fù)荷一定時，外來電負(fù)荷越高，省內(nèi)煤電機(jī)組等效日均深調(diào)小時數(shù)越高，省內(nèi)新能源裝機(jī)需要承擔(dān)的分?jǐn)傎M用就越高，在外來電負(fù)荷的擠壓下，省內(nèi)調(diào)峰輔助服務(wù)交易“分?jǐn)傠娏颗c補(bǔ)償電量比值系數(shù)”越小，省內(nèi)參與分?jǐn)偟男履茉囱b機(jī)、煤電機(jī)組度電分?jǐn)傎M用就會越高。尤其在冬季，煤電機(jī)組等效日均深調(diào)小時數(shù)較高，煤電調(diào)峰輔助服務(wù)交易報價也隨之升高，并由此引起省內(nèi)新能源裝機(jī)、參與分?jǐn)偟拿弘姍C(jī)組度電分?jǐn)傎M用升高。

4 省網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)交易情況分析

河南省網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)交易結(jié)算以月為周期，基于上述分析，每月調(diào)峰輔助服務(wù)結(jié)算調(diào)整系數(shù)高低可以通過當(dāng)月累計新能源、未參與深調(diào)的煤電機(jī)組度電分?jǐn)傎M用高低進(jìn)行預(yù)測。當(dāng)前，受新能源電價補(bǔ)貼滯后、調(diào)峰輔助服務(wù)交易度電分?jǐn)傎M用過高帶來的現(xiàn)金流壓力影響，新能源無法承受過高的度電分?jǐn)傎M用，當(dāng)月累計新能源度電分?jǐn)傎M用偏高時，電網(wǎng)會兼顧新能源裝機(jī)經(jīng)營承受能力，統(tǒng)籌部分新機(jī)調(diào)試、兩個細(xì)則考核費用對煤電機(jī)組補(bǔ)償費用進(jìn)行補(bǔ)充，并酌情對該月調(diào)峰輔助服務(wù)交易結(jié)算調(diào)整系數(shù)進(jìn)行下調(diào)。如煤電機(jī)組能夠動態(tài)分析了解當(dāng)月新能源整體分?jǐn)偳闆r，就可以提前預(yù)判當(dāng)月深調(diào)電量的實際結(jié)算調(diào)整系數(shù)，合理制定當(dāng)月剩余天數(shù)內(nèi)的交易策略，從而提升當(dāng)月整體收益。

4.1 深調(diào)結(jié)算調(diào)整系數(shù)預(yù)測與報價策略分析

為進(jìn)一步分析河南省網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)交易出清結(jié)果與實際結(jié)算結(jié)果之間的聯(lián)系，建立2021年1～6月河南省網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)交易結(jié)算數(shù)據(jù)庫，通過月中對當(dāng)月累計出清度電分?jǐn)傎M用高低預(yù)測當(dāng)月實際結(jié)算費用調(diào)整系數(shù)，并據(jù)此調(diào)整當(dāng)月剩余天數(shù)內(nèi)的報價策略。表4為2021年1月1日～2月20日省網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)交易每日出清結(jié)果。從表4可以看出，1月份省網(wǎng)度電分?jǐn)傎M用較低，由此預(yù)計實際結(jié)算調(diào)整系數(shù)會高于2月份。以某公司2臺1 000 MW煤電機(jī)組為例，2月1～19日深調(diào)補(bǔ)償電量3346萬kW·h，度電補(bǔ)償用341.05元/(MW·h)，但省網(wǎng)累計新能源、煤電度電分?jǐn)傎M用為196.22元/(MW·h)，高于2021年1月份81.04元/(MW·h)，并據(jù)此預(yù)計2月份實際結(jié)算調(diào)整系數(shù)會低于1月份，機(jī)組調(diào)峰輔助服務(wù)實際收益會降低。在此情況下該公司及時調(diào)整2月20～28日報價策略，根據(jù)前一日出清結(jié)果，適時提高交易報價，從而確保結(jié)算調(diào)整系數(shù)下調(diào)后仍能取得較好收益。以此類推，假定2月1～20日省網(wǎng)累計度電分?jǐn)傎M用在100元/(MW·h)左右，據(jù)此預(yù)測實際結(jié)算時結(jié)算調(diào)整系數(shù)較高，如有可靠預(yù)測表明20～28日等效日均深調(diào)小時數(shù)在0.5左右，則20～28日應(yīng)適當(dāng)降低報價或保持報價不變，確保中標(biāo)更多深調(diào)補(bǔ)償電量。假定2月1～20日省網(wǎng)累計度電分?jǐn)傎M用在100元/(MW·h)左右，據(jù)此預(yù)測實際結(jié)算調(diào)整系數(shù)較高，如有可靠預(yù)測表明20～28日等效日均深調(diào)小時數(shù)在1.0以上，則20～28日應(yīng)適當(dāng)提高報價，因為調(diào)峰需求很高，只要報價就會大概率中標(biāo)，提高度電補(bǔ)償報價即能提高總體收益。

表4 省網(wǎng)深度調(diào)峰出清情況分析Table 4 Analysis and prediction of the clearance of provincial network depth peak adjustment

4.2 深調(diào)結(jié)算調(diào)情況分析

從表3可以看出，2021年1～6月，省內(nèi)新能源裝機(jī)、參與分?jǐn)偟拿弘姍C(jī)組度電分?jǐn)傎M用分別為115.18元/(MW·h)、185.53元/(MW·h)、98.05元/(MW·h)、91.60元/(MW·h)、66.81元/(MW·h)、50.81元/(MW·h)，其中，3～6月基本呈遞減趨勢且不高于100元/(MW·h)，在此情況下，新能源分?jǐn)傎M用承受能力相對較強(qiáng)，據(jù)此預(yù)測3～6月實際結(jié)算時調(diào)整系數(shù)會較高。

表5為河南省網(wǎng)2021年1～6月調(diào)峰輔助服務(wù)交易實際結(jié)算情況，1月份結(jié)算調(diào)整系數(shù)為K1=0.6、K2=1、K3=1；2月份結(jié)算調(diào)整系數(shù)為K1=0.3、K2=0.3、K3=0.3；3月份結(jié)算調(diào)整系數(shù)為K1=0.4、K2=0.6、K3=1.0；4月份結(jié)算調(diào)整系數(shù)為K1=0.5、K2=0.7、K3=1.0；5月份結(jié)算調(diào)整系數(shù)為K1=1.0、K2=1.0、K3=1.0；6月份結(jié)算調(diào)整系數(shù)為K1=1.0、K2=1.0、K3=1.0。2021年1～6月調(diào)峰輔助服務(wù)交易結(jié)算調(diào)整系數(shù)變化趨勢與預(yù)測基本一致，表明省網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)交易結(jié)算調(diào)整系數(shù)是可以經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析進(jìn)行預(yù)測的。表5為2021年1～6月省網(wǎng)深調(diào)結(jié)算情況，表5中1～6月省網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)交易累計結(jié)算費用4 600萬元分別為省網(wǎng)“兩個細(xì)則”考核資金補(bǔ)充。由表4、表5可知，省內(nèi)新能源裝機(jī)調(diào)峰分?jǐn)傠娏?、分?jǐn)傎M用在省網(wǎng)調(diào)峰分?jǐn)傠娏俊⒎謹(jǐn)傎M用中占比較高，是省網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)結(jié)算費用的主要承擔(dān)者。從長遠(yuǎn)來看，為保證河南省調(diào)峰輔助服務(wù)市場的健康運行，外來電量應(yīng)視同省內(nèi)新能源電量參與調(diào)峰輔助服務(wù)分?jǐn)俒14]，利用市場杠桿與調(diào)度策略并行的調(diào)控手段，激發(fā)源網(wǎng)荷各主體調(diào)峰意愿，聯(lián)動多主體協(xié)同參與調(diào)峰，共同促進(jìn)西北地區(qū)新能源的全面消納，這與當(dāng)前河南省調(diào)峰風(fēng)輔助服務(wù)市場實際需求一致[15-16]。

表5 2021年1～6月省網(wǎng)深調(diào)結(jié)算情況Table 5 Settlement of provincial network deep adjustment from January to June 2021

5 結(jié) 語

1)當(dāng)前河南省煤電機(jī)組調(diào)峰深度、煤電機(jī)組調(diào)峰輔助服務(wù)度電補(bǔ)償均價呈冬季高、夏季低趨勢。

2)河南省省內(nèi)新能源裝機(jī)是全省調(diào)峰輔助服務(wù)補(bǔ)償費用的主要承擔(dān)者。在外來電快速增長又不參與河南省調(diào)峰輔助服務(wù)補(bǔ)償費用分?jǐn)偟拇蟊尘跋?，長遠(yuǎn)來看，不利于河南省新能源的快速發(fā)展。

3)調(diào)峰輔助服務(wù)交易結(jié)算調(diào)整系數(shù)與省網(wǎng)月累計度電分?jǐn)傎M用的高低呈負(fù)相關(guān)性。煤電機(jī)組通過對省網(wǎng)月累計度電分?jǐn)傎M用進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，提前預(yù)測當(dāng)月實際結(jié)算調(diào)整系數(shù)，進(jìn)而不斷優(yōu)化自身報價策略，增加調(diào)峰輔助服務(wù)收益，避免個別月份實際結(jié)算系數(shù)低于預(yù)期而導(dǎo)致實際收益大打折扣。