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）-华北电力大学_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，传统电力系统成本特性和价值体系的变化，提出了构建体现电能量、安全、绿色价值的新型电力市场体系，以实现新能源外部成本的内部化和电力市场运营的协调。

主要观点

1. 新型电力系统成本特性变化

   • 传统电力系统中，火电的边际成本随出力增加而上升，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。

2. 多元价值体系构建

   • 电能量价值通过中长期和现货市场体现。
   • 安全价值通过容量市场和辅助服务市场体现。
   • 绿色价值通过绿电交易、超额消纳量和电-碳协同市场体现。

3. 灵活性市场设计

   • 随着新能源比例提升，系统不确定性显著增加，需引入概率平衡原理，建立以概率机组组合为基础的市场出清机制。
   • 引入灵活爬坡备用市场，以应对新能源出力波动，保障系统安全运行。

4. 平衡责任分摊的共享模式

   • 传统模式下，各主体独立承担平衡责任，成本分摊不均。
   • 新模式提出平衡单元和平衡基团概念，通过产权重组和平行交易机制实现平衡责任的集中分摊，提高灵活性资源利用效率，降低平衡服务费用。

关键信息

电能量市场

• 定价机制：新能源以平均成本定价，而非边际成本。火电通常以综合平均成本定价，而新能源则以0生产边际成本 + 高系统调节成本进行定价。
• 交易模式：采用带时标能量块交易，分为标准化、连续滚动、可变形等类型，实现中长期与现货市场的衔接。
• 中长期灵活运营：设计“中长期灵活爬坡备用交易模式”，通过备用容量中标补偿 + 调节电量调用补偿的“两部制”机制，激励灵活性资源建设。
• 交易展望：未来中长期市场将实现年+月+D-1日集中 + H-1小时滚动，现货市场将实现15分钟级出清，逐步逼近实时运行。

容量/辅助服务市场

• 备用需求测算：根据新能源出力预测误差，测算其在不同置信度下的备用需求。例如：
  • 光伏月内预测精度为80%，需额外购买15%备用容量。
  • 风电月内预测精度为75%，需额外购买20%备用容量。
• 辅助服务分类：
  • 爬坡备用：调节方向为MW/min，调节性能为应对净负荷波动，价格较低，所有可调度资源可参与。
  • 调频：调节方向为MW，调节性能为应对实际与预测偏差，价格较高，仅灵活性资源可参与。
  • 备用：调节方向为MW，调节性能为应对突发故障，价格较高，部分资源可参与。
• 安全外部成本测算：基于可信出力区间和核密度法，计算新能源接入带来的安全成本增加，为成本分摊提供依据。

平衡责任分摊的共享模式

• 传统模式：各主体独立承担平衡责任，存在各自平衡的问题，导致成本上升。
• 新模式：引入虚拟平衡结算单元和平衡基团，实现新能源分散预测、分散调平衡，通过合同管理集中获取平衡服务。
• 经济原理：基于科斯定理，通过产权重组和交易机制实现社会效益最大化。
• 新业态培育：共享储能、虚拟电厂（VPP）等新业态将逐步发展，提高市场灵活性和资源利用效率。

电能量与平衡市场联合运营

• 联合出清机制：通过概率机组组合，实现电能量市场与平衡市场的联合优化，提升系统运行效率。
• 平衡市场费用下降：德国经验表明，随着新能源比例提升，平衡市场费用可下降，说明共享模式具有经济优势。
• 责任分摊机制：建立全时间尺度的平行交易机制，实现新能源、火电、储能、需求侧等市场主体之间的责任分摊与协同。

总结

本文提出了一种基于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，旨在应对新能源大规模接入带来的系统不确定性与安全成本上升问题。通过构建多元价值体系、灵活性市场机制、联合出清模型和平衡责任分摊共享模式，提升电力市场运行效率与公平性，推动新能源高质量发展。