可再生能源市場化背景下發(fā)電量管理與優(yōu)化研究

于 娜，王 哲

［1.深能北方（通遼）能源開發(fā)有限公司，內(nèi)蒙古 通遼 028000；2.深能北方能源控股有限公司，北京 100032］

0 引言

可再生能源市場化背景下的發(fā)電量管理與優(yōu)化不僅可以促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而且可以提高電力市場的競爭性和透明度，加強(qiáng)電力供需雙方的合作和溝通，同時(shí)也促進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和壯大。電力企業(yè)應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到可再生能源市場化的價(jià)值，積極推動(dòng)相關(guān)政策的出臺(tái)和實(shí)施，為可再生能源市場化的健康發(fā)展創(chuàng)造有利的環(huán)境和條件。為了更加清晰明了地對(duì)于發(fā)電量管理模式和體制進(jìn)行分析，以更好地對(duì)于其進(jìn)行優(yōu)化和改革，本文從整個(gè)可再生能源市場的使用功能性質(zhì)以及基本構(gòu)成來分析，深入探討發(fā)電量管理與優(yōu)化策略[1]。

1 可再生能源市場化背景下發(fā)電量管理的意義

隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的日益關(guān)注，可再生能源市場迅速崛起并得到了廣泛的關(guān)注。如《國家新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2011—2020 年）》《關(guān)于加快推進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展的指導(dǎo)意見》等文件。這些政策措施為可再生能源行業(yè)的發(fā)展提供了有力支持。同時(shí)，國際上也有很多國家也在積極推動(dòng)可再生能源市場的建設(shè)和發(fā)展。例如，歐洲各國已經(jīng)開始實(shí)施碳排放交易制度，以促進(jìn)可再生能源的使用；美國則通過制定稅收優(yōu)惠政策等手段，鼓勵(lì)企業(yè)投資于可再生能源項(xiàng)目。

自從可再生能源市場放開對(duì)電力發(fā)電量管理的影響以來，可再生能源市場迎來了新的格局。這一變化對(duì)于電力行業(yè)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)都帶來了巨大的影響。可再生能源市場的放開意味著消費(fèi)者不再局限于從傳統(tǒng)的供電公司購買電力。他們現(xiàn)在可以選擇從多個(gè)電力企業(yè)購買電力，從而提高了市場競爭性和選擇性。電力企業(yè)為了吸引消費(fèi)者，不斷提供更好的服務(wù)和更有競爭力的價(jià)格。消費(fèi)者可以根據(jù)自己的需求選擇最適合自己的電力企業(yè)，從而獲得更好的體驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)效益。新格局也促進(jìn)了可再生能源市場的發(fā)展和創(chuàng)新。為了在競爭中立于不敗之地，電力企業(yè)不斷推出新產(chǎn)品和新服務(wù)。通過引入技術(shù)創(chuàng)新和智能化控制系統(tǒng)，可再生能源市場實(shí)現(xiàn)了更高效的運(yùn)營和資源利用，提高了供電質(zhì)量和可靠性[2]。2020—2050 年可再生能源市場化發(fā)展趨勢數(shù)據(jù)分析如表1 所示。

表1 2020—2050 年可再生能源市場化發(fā)展趨勢數(shù)據(jù)分析

可再生能源市場化背景下的發(fā)電量管理是電力行業(yè)改革的一項(xiàng)重大舉措，旨在實(shí)現(xiàn)發(fā)電量管理與優(yōu)化工作。這種變化的背景源于傳統(tǒng)的電力行業(yè)體制受到挑戰(zhàn)，這種體制通常由壟斷的國有電力公司主導(dǎo)，導(dǎo)致資源配置效率低下，電價(jià)定價(jià)不合理。

光伏發(fā)電有利于解決傳統(tǒng)能源過度消耗的問題。能源分為可再生能源和不可再生能源，可以用于人們的日常生活和社會(huì)發(fā)展。目前，火電在中國電能中所占比例較高，火電以煤為主要燃料進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，對(duì)環(huán)境的影響較大。光伏發(fā)電不污染環(huán)境，主要利用太陽能進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。它是一種具有良好發(fā)展前景的清潔能源，是電源發(fā)展的主要方向之一。電力資源在電壓等級(jí)方面，從最初的66kV 逐漸放寬到10kV，現(xiàn)在不再有電壓等級(jí)的限制。從準(zhǔn)入行業(yè)類別來看，電力市場已從實(shí)行工業(yè)大電價(jià)的工業(yè)企業(yè)逐步擴(kuò)大到一般工商企業(yè)。從年用電量接入來看，限額由2000 萬kW·h 及以上逐步降低到1000 萬kW·h 及以上。后來，用電量下降到100 萬kW·h以上的極限。截至目前，相關(guān)行業(yè)已解除用電門檻限制，各類經(jīng)營性用電用戶可實(shí)現(xiàn)按需接入用電。從現(xiàn)實(shí)的角度來看，越來越多的企業(yè)獲得了參與電力發(fā)電量管理的準(zhǔn)入資格。不同地區(qū)的發(fā)展情況可能存在一定的差異，但總體而言，越來越多的企業(yè)投資于電力發(fā)電量管理，這也意味著電力發(fā)電量管理已成為一種必然趨勢。從2015—2020 年，市場化交易的電量逐步增加，每年累計(jì)增加的用電量也呈現(xiàn)出電力市場化率的不斷提高和交易規(guī)模的不斷增大[3]。

2 可再生能源市場化背景下發(fā)電量管理與優(yōu)化策略

2.1 加強(qiáng)售電側(cè)現(xiàn)貨交易電量管理

可再生能源市場化背景下需要加強(qiáng)售電側(cè)現(xiàn)貨交易電量管理。因此，在制定省級(jí)交易量計(jì)劃時(shí)，應(yīng)參考政府與相關(guān)監(jiān)管部門制定的協(xié)議內(nèi)容，將省際電力交易市場劃分為月度、季度、年度3 個(gè)交易層面，形成一定的線性關(guān)系。每月的交易需要對(duì)當(dāng)前清潔能源的使用和浪費(fèi)以及電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行有效的提前控制。省內(nèi)電力單位在進(jìn)行跨省電力交易時(shí)，應(yīng)當(dāng)將對(duì)外交易電量作為重要的結(jié)算參考數(shù)據(jù)，但不得作為電力企業(yè)開展供電業(yè)務(wù)的依據(jù)。為了充分提高結(jié)算工作的準(zhǔn)確性，降低結(jié)算操作的難度，電力公司可以采用統(tǒng)一的分解方法，在銷售端繪制電力交易量分解圖。在此條件下，可將不同時(shí)段的負(fù)交易用電需求值與總用電需求值之比作為分解元，分解元可用x 對(duì)應(yīng)的電量得到分解曲線。該方法廣泛應(yīng)用于自適應(yīng)算法中，在數(shù)據(jù)分析和整合過程中，可以自動(dòng)根據(jù)圖形曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，明確控制條件，并結(jié)合數(shù)據(jù)分布特征和范圍等因素，提高結(jié)算精度。若將其納入數(shù)學(xué)模型，其目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化表達(dá)式如下：

式中：f——結(jié)算日；x——最小結(jié)算時(shí)間；ci——典型負(fù)荷曲線與目標(biāo)負(fù)荷曲線的數(shù)據(jù)差；xi——某一節(jié)點(diǎn)的邊際電價(jià)；∑——已知電量曲線。

由于電力市場的交易過程通常持續(xù)10～20min，因此可以得到節(jié)點(diǎn)的邊際電價(jià)。因此，在對(duì)交易電量進(jìn)行分解的過程中，應(yīng)選擇最小的結(jié)算時(shí)間，并對(duì)該時(shí)間段內(nèi)的交易電量值進(jìn)行分解，采用上述公式逐級(jí)推導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)交易電量的準(zhǔn)確計(jì)算。

2.2 加強(qiáng)中長期交易合約的制定

目前比較常見的電力交易模式有區(qū)內(nèi)交易現(xiàn)貨交易方式遠(yuǎn)期合約交易方式等，主要是根據(jù)當(dāng)前可再生能源市場運(yùn)行狀況和未來發(fā)展趨勢設(shè)計(jì)各種電力交易合約。以雙方的貿(mào)易談判為例，這種交易方式主要適用于對(duì)外貿(mào)易。相關(guān)企業(yè)應(yīng)首先開展線下談判活動(dòng)，引導(dǎo)各參與企業(yè)在合同開始后一周內(nèi)完成交易意向的確認(rèn)和提交，并在線填寫和確認(rèn)交易信息。在賣方收到相關(guān)信息后，活動(dòng)組織者可以對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行準(zhǔn)確核實(shí)，及時(shí)公布談判結(jié)果，參考各種電力和電力交易約束條件進(jìn)行審查操作，并將最終信息傳遞給交易市場。不符合的合同可以在此階段進(jìn)行詳細(xì)的優(yōu)化和調(diào)整，并重新發(fā)送給活動(dòng)組織者進(jìn)行審查。發(fā)電機(jī)組可將精煉后的日結(jié)算電量參數(shù)納入交易曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分解；協(xié)調(diào)企業(yè)可參考輸電時(shí)段細(xì)分日結(jié)算電量中包含的基本電力數(shù)據(jù)信息。在此期間，交易曲線主要表現(xiàn)為典型的曲線形式，可以根據(jù)交易特點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，獲得的相關(guān)值可以由交易雙方共同控制。同時(shí)，為了有效突出電力發(fā)電量管理的適應(yīng)性特點(diǎn)，保證電力交易環(huán)境的安全，各電力企業(yè)需要根據(jù)合同內(nèi)容設(shè)計(jì)交易流程，實(shí)施合同調(diào)整和調(diào)度工作，保證電力交易市場的順利發(fā)展[4]。

2.3 創(chuàng)新電力發(fā)電量管理

可再生能源市場化背景下的發(fā)電量管理與優(yōu)化過程中需要應(yīng)特別注意以下方面：創(chuàng)新所涉及的技術(shù)和設(shè)備：電力發(fā)電量管理的創(chuàng)新往往依賴于新的技術(shù)和設(shè)備。因此，管理人員需要密切關(guān)注新的技術(shù)發(fā)展趨勢，以及相關(guān)設(shè)備的更新和升級(jí)。同時(shí)，還需要對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行評(píng)估和測試，以確保其可靠性和安全性。數(shù)據(jù)管理與分析：電力發(fā)電量管理產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，包括供需數(shù)據(jù)、交易記錄等。有效的管理和分析這些數(shù)據(jù)可以提供更準(zhǔn)確的市場信息和預(yù)測，從而幫助市場參與者做出更明智的決策。因此，管理人員需要建立完善的數(shù)據(jù)管理體系，利用數(shù)據(jù)分析工具和算法提取有價(jià)值的信息。法律和監(jiān)管政策：電力發(fā)電量管理涉及多重權(quán)益，需要相應(yīng)的法律和監(jiān)管政策來保障交易的公平合法。管理人員需要熟悉相關(guān)法律法規(guī)，確保電力發(fā)電量管理流程和執(zhí)行符合法規(guī)要求。

2.4 制定可再生能源市場支持策略

可再生能源的高比例消費(fèi)加劇了電力系統(tǒng)的供需不匹配。由于天氣等外部因素對(duì)可再生能源發(fā)電量的影響，可再生能源發(fā)電量的波動(dòng)性導(dǎo)致電網(wǎng)供電與用電的時(shí)空差異，從而導(dǎo)致電力不平衡、電流波動(dòng)等問題。這就要求電力系統(tǒng)具有高度的靈活性，能夠?qū)┬桦p方進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)供需平衡。由于可再生能源發(fā)電量的波動(dòng)性，電力系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)過剩或短缺的情況，從而導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定、頻率波動(dòng)等問題。這對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性和運(yùn)行安全性提出了挑戰(zhàn)。為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需要通過合理的調(diào)度控制措施消化和平滑可再生能源的不可預(yù)測波動(dòng)。市場支持策略通過建立可再生能源電力交易市場，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配置和靈活調(diào)度。該市場機(jī)制允許可再生能源發(fā)電商和需求者在市場上進(jìn)行交易，并根據(jù)供需關(guān)系自主協(xié)商電價(jià)和交易方式，實(shí)現(xiàn)供需平衡。同時(shí)，市場還可以激勵(lì)發(fā)電企業(yè)投資和開發(fā)更多的可再生能源項(xiàng)目，提高其競爭力和市場份額。市場支持戰(zhàn)略也可以通過制定適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼和激勵(lì)政策來鼓勵(lì)可再生能源的發(fā)展和消費(fèi)。例如，政府可以對(duì)可再生能源發(fā)電項(xiàng)目提供稅收優(yōu)惠、補(bǔ)貼、購電價(jià)格優(yōu)惠等經(jīng)濟(jì)激勵(lì)措施，降低可再生能源的成本，提高其市場競爭力。此外，政府可以采取市場化的方式，引導(dǎo)電力用戶和消費(fèi)者增加對(duì)可再生能源的需求，通過市場激勵(lì)機(jī)制，促進(jìn)可再生能源產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，擴(kuò)大消費(fèi)市場[5]。

2.5 加強(qiáng)交易過程管理

光伏發(fā)電改變了熱能轉(zhuǎn)變電能的傳統(tǒng)發(fā)電模式，降低了電能生產(chǎn)過程中對(duì)環(huán)境的危害，對(duì)比傳統(tǒng)發(fā)電模式，污染處理成本更低。作為典型的綠色可再生資源，在滿足發(fā)電條件基礎(chǔ)上不會(huì)產(chǎn)生附加污染物，有效實(shí)現(xiàn)生態(tài)發(fā)展綠色環(huán)保目標(biāo)，為經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供助力。目前光伏發(fā)電技術(shù)逐漸成熟，國家對(duì)光伏發(fā)電量的需求也在不斷增加以及政府對(duì)風(fēng)能方面資金與技術(shù)的側(cè)重，使光伏發(fā)電廠覆蓋規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。為了更好地發(fā)展光伏發(fā)電，提高電能的利用效率，應(yīng)積極采取風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)，通過有效并網(wǎng)處理，打造離網(wǎng)型發(fā)展結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮出光伏發(fā)電優(yōu)勢。光伏發(fā)電廠的建設(shè)成本低，施工周期較短，占地面積少，這些都為光伏發(fā)電電網(wǎng)建設(shè)提供了有利條件。光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，為電能有效利用奠定了基礎(chǔ)，便于深度開發(fā)可利用能源價(jià)值。

發(fā)電系統(tǒng)通常由獨(dú)立系統(tǒng)、并網(wǎng)系統(tǒng)和混合系統(tǒng)組成。發(fā)電系統(tǒng)與太陽能結(jié)合的整體應(yīng)用規(guī)模、形式、負(fù)荷類型也包括不同的系統(tǒng)類型。因此，根據(jù)現(xiàn)行光伏設(shè)計(jì)規(guī)范和要求，發(fā)電系統(tǒng)總體發(fā)電量公式如下：

式中：ES——標(biāo)準(zhǔn)條件下的暴露；PAZ——組件的實(shí)際裝機(jī)容量；HA——水平面上的太陽總輻射；Ep——發(fā)電量。

實(shí)際綜合效率系數(shù)是指考慮各種影響因素的相應(yīng)修正系數(shù)，包括光伏組件和方位角的修正系數(shù)、整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際可用性、光伏陣列的實(shí)際傾角、光的實(shí)際利用率和逆變器裝置的效率；光伏組件整體表面污染和轉(zhuǎn)換效率的修正系數(shù)，以及線路升壓條件下變壓器裝置的實(shí)際損耗。由式（2）可知，發(fā)電系統(tǒng)的總發(fā)電量由發(fā)電系統(tǒng)的總裝機(jī)容量決定，即發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際太陽輻射總量和綜合效率系數(shù)。發(fā)電系統(tǒng)總體裝機(jī)容量由發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際裝機(jī)面積確定，該裝機(jī)面積在項(xiàng)目啟動(dòng)期間確定。輻照量通常在選址過程中確定，在設(shè)計(jì)過程中需要考慮相應(yīng)綜合效率系數(shù)的相關(guān)因素?？稍偕茉词袌龌尘跋码娏Πl(fā)電量管理應(yīng)當(dāng)遵循公平、公正原則，建立統(tǒng)一的交易規(guī)則，明確交易各方的權(quán)利和義務(wù)，規(guī)范交易行為。監(jiān)管部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)交易過程的監(jiān)管，保障電力交易的合規(guī)性。其次，加強(qiáng)交易流程管理，包括完善交易平臺(tái)和信息系統(tǒng)。電力發(fā)電量管理需要建立高效的交易平臺(tái)，提供快速、準(zhǔn)確的交易撮合和清算服務(wù)。同時(shí)，建立完善的信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)交易過程中的數(shù)據(jù)收集、分析和共享，提高市場信息的透明度和流通效率[6]。

3 結(jié)語

可再生能源市場化背景下電力發(fā)電量管理的有效性離不開相應(yīng)的可再生能源市場基本交易制度的協(xié)調(diào)。發(fā)電量管理對(duì)于保證電力市場的健康發(fā)展有非常重要的意義，因此電力行業(yè)需要必須要結(jié)合實(shí)際情況，綜合考核各種交易方式的優(yōu)缺點(diǎn)，做出合理的發(fā)電量管理方案，對(duì)于保障電力市場的穩(wěn)定發(fā)展都有非常積極的意義。