华北电力大学：考虑新能源外部成本内部化的电能量与平衡市场协调运营模式（2023）_41页_12mb

新能源外部成本内部化的电能量与平衡市场协调运营模式总结

核心内容

本文探讨了在新能源大规模接入背景下，新型电力系统运行成本特性与多元价值体系的变化，提出了通过电能量市场与容量/辅助服务市场联合运营，以及平衡责任分摊的共享模式，实现电力市场体系的优化与外部成本的内部化。

主要观点

1. 新型电力系统成本特性变化

   • 传统电力系统中，火电成本随出力增加而上升，呈现价量同向变化。
   • 新型电力系统中，新能源具有0边际成本，但系统调节成本显著增加，导致价量反向变化。
   • 价格形成机制不变，但成本计算方法需适应新能源特性。

2. 多元价值体系构建

   • 电能量市场体现电能价值，容量/辅助服务市场体现安全价值，绿电、超额消纳量及电-碳协同市场体现绿色价值。
   • 未来电力市场将向“中长期灵活分散+现货与平衡市场联合出清”方向发展，实现多元价值协同。

3. 灵活性市场设计

   • 通过概率调度理论，设计灵活性市场以应对新能源不确定性。
   • 引入“灵活爬坡备用”产品，用于应对系统净负荷波动，提供15-5分钟的调节能力。
   • 爬坡备用与调频、备用等辅助服务在调节方向、性能、价格等方面存在差异。

4. 平衡责任分摊的共享模式

   • 引入“平衡基团”概念，推动平衡责任从各主体单独承担向集中分摊转变。
   • 平衡单元经济原理基于外部性理论，通过产权重组实现资源优化配置。
   • 平衡责任共享模式能提高灵活性资源利用效率，降低平衡服务费用，促进共享储能等新业态发展。

关键信息

电能量市场

• 新能源参与问题：新能源出力偏差大、合同调整难、市场收益受损，影响其市场化积极性。
• 定价机制：新能源采用平均成本定价，而非边际成本定价。
• 能量块交易：通过标准化能量块交易，实现多能源同台竞价，提升市场效率。
• 中长期灵活运营：采用连续滚动交易机制，降低偏差与风险，提升市场贴近实际运行的能力。

容量/辅助服务市场

• 备用需求测算：基于新能源出力预测误差，测算不同置信度下的备用容量需求。
• 可信出力区间：利用核密度法与Copula函数，计算新能源的可信出力区间。
• 备用容量交易机制：提出“两部制”价格机制，包括备用容量补偿与调节电量调用补偿。
• 调节服务分类：包括调频、备用、爬坡备用等，各有不同的调节方向与性能要求。

平衡市场协调

• 平衡市场与不平衡市场：平衡市场承担系统调节责任，不平衡市场用于应对实际偏差。
• 概率出清模型：基于期望值与置信区间，联合电能量与平衡市场进行优化调度。
• 平衡责任分摊：通过平衡基团集中获取平衡服务，实现责任分摊与资源共享。

未来展望

• 市场融合：中长期与现货市场将进一步逼近实时运行，提升系统运行效率。
• 新能源发展：新能源需通过配储、灵活性改造等方式提升系统稳定性。
• 政策支持：需通过制度设计与市场机制，实现外部成本的内部化，推动绿色电力发展。

结论

新能源外部成本内部化是构建新型电力市场体系的重要方向。通过电能量与容量/辅助服务市场的联合运营，以及平衡责任分摊的共享模式，能够有效应对新能源不确定性，提升系统安全与经济性，推动电力市场向多元价值协同、灵活高效的方向发展。