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新型電力系統規劃需因“市”而變

文字:[大][中][小] 手機頁(yè)面二維碼 2024/5/11     瀏覽次數:    

電力規劃是指導電力工業(yè)發(fā)展的綱領(lǐng),是能源規劃的重要組成部分,與國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展五年規劃相對應和銜接。一部改革開(kāi)放的電力規劃史,記錄著(zhù)我國電力改革、開(kāi)放、發(fā)展的足跡,凝聚著(zhù)幾代電力建設者的智慧和心血。特別是近二十年,電力行業(yè)規劃部署積極應對氣候變化,落實(shí)降碳目標,加大力度優(yōu)化電力結構,持續推進(jìn)電力市場(chǎng)化改革,為國家經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展、能源轉型升級作出了重要貢獻。

電力規劃的風(fēng)向因時(shí)而變,從計劃經(jīng)濟時(shí)期的5個(gè)“五年計劃”到改革開(kāi)放后市場(chǎng)經(jīng)濟初期的5個(gè)“五年計劃”,再到2005年起至今的4個(gè)“五年規劃”,指引著(zhù)我國電力工業(yè)蓬勃發(fā)展。2015年我國新一輪電力體制改革啟動(dòng)以來(lái),全國范圍內電能量市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)以及容量機制全面推進(jìn),放開(kāi)兩端后發(fā)用主體在競爭性環(huán)境下的運行行為發(fā)生了顯著(zhù)的改變,我國電力規劃環(huán)境也發(fā)生了根本性變革,依附于資源計劃配置機制的電力規劃已經(jīng)不適應新型電力系統發(fā)展的要求。2022年初,國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布的《關(guān)于加快建設全國統一電力市場(chǎng)體系的指導意見(jiàn)》提出,健全適應市場(chǎng)化環(huán)境的電力規劃體系,注重發(fā)揮市場(chǎng)價(jià)格信號對電力規劃建設的引導作用。

電力現貨市場(chǎng)是電力市場(chǎng)的核心。在即將迎來(lái)電力“十四五”規劃收官和“十五五”規劃啟動(dòng)的時(shí)間節點(diǎn),電力現貨市場(chǎng)建設也迎來(lái)了重要里程碑。2023年,國家發(fā)改委、國家能源局連續發(fā)布《電力現貨市場(chǎng)基本規則(試行)》《關(guān)于進(jìn)一步加快電力現貨市場(chǎng)建設工作的通知》《關(guān)于建立煤電容量電價(jià)機制的通知》等電力市場(chǎng)關(guān)鍵性政策文件,山西和廣東先后發(fā)布其省級電力現貨市場(chǎng)轉正式運行的通知,電力現貨市場(chǎng)建設正在全國穩妥有序實(shí)現全覆蓋。電力系統規劃亟需因“市”而變,適應電力現貨市場(chǎng)建設,以市場(chǎng)化思維實(shí)現電力資源的優(yōu)化配置。

規劃環(huán)境發(fā)生了哪些“變”?

變化一:從“管生管養”到“自負盈虧”:電力現貨市場(chǎng)中發(fā)電企業(yè)會(huì )以利潤最大化為目標進(jìn)行投資和運營(yíng)決策

計劃體制中,無(wú)論何種類(lèi)型的發(fā)電電源,發(fā)電裝機建設規模、機組各年度發(fā)電計劃等均由政府有關(guān)部門(mén)確定,機組的開(kāi)機方式、日發(fā)電計劃(量)等,均由電力調度部門(mén)“三公”安排,機組生產(chǎn)的電量由電網(wǎng)企業(yè)收購。既管生(核準項目)又管養(確保投資回收)的計劃體制,使得發(fā)電企業(yè)銷(xiāo)售多少電量、賣(mài)什么價(jià)錢(qián)、獲得多少收入全都“身不由己”。

在電力市場(chǎng)環(huán)境下,發(fā)電企業(yè)成為“自由身”,會(huì )以利潤最大化為目標進(jìn)行投資和運營(yíng)決策,從投資建廠(chǎng)、簽訂中長(cháng)期合約到現貨報量報價(jià)完全為企業(yè)自主行為,自負盈虧??紤]中長(cháng)期為金融性合約,主要決定發(fā)電行為的是現貨市場(chǎng),即市場(chǎng)運營(yíng)機構會(huì )根據發(fā)電的日前報量報價(jià)優(yōu)化每臺發(fā)電機組在運行日的發(fā)電功率,并出清節點(diǎn)邊際電價(jià)。根據現貨分時(shí)結算規則,發(fā)電機組力爭在電價(jià)高時(shí)段多發(fā)電,在電價(jià)低時(shí)段少發(fā)電,即電價(jià)越高、發(fā)電收入越高、利潤越高,反之亦然,在極端低價(jià)時(shí)段,例如0價(jià)或負價(jià)時(shí),發(fā)電會(huì )造成虧損。根據這種經(jīng)營(yíng)需求,除了報價(jià)策略外,發(fā)電企業(yè)會(huì )主動(dòng)提升靈活性,包括滿(mǎn)功率發(fā)電能力、深調能力、快速爬坡能力以及快速啟停能力,只有具備這些靈活能力,發(fā)電才能實(shí)現最大化利潤或最小化虧損。

變化二:從“按需用電”到“按價(jià)用電”:電力現貨市場(chǎng)中電力用戶(hù)會(huì )以最小化電費支出為目標決定用電行為

在目錄電價(jià)時(shí)代,任何規模的電力負荷都根據目錄電價(jià)規定的峰谷平價(jià)格及其時(shí)段決定其用電行為及費用支出。往往目錄電價(jià)中的峰谷價(jià)格水平難以實(shí)質(zhì)性地影響用戶(hù)用電特性,更難以實(shí)現負荷對電力系統平衡的促進(jìn)效果,甚至起到反調峰的效果。在年度負荷尖峰時(shí)段,主要采取“免費”的有序用電和“付費”的需求響應這兩種帶有計劃經(jīng)濟色彩的方式,都不是符合社會(huì )福利最大化的方式。

在現貨市場(chǎng)中,供需決定的價(jià)格信號對于用戶(hù)在時(shí)間和空間上用電行為引導的效果會(huì )更加充分。從時(shí)間上看,短期的日內價(jià)格和長(cháng)期的季節價(jià)格都會(huì )出現更加顯著(zhù)的價(jià)格差異,在具備技術(shù)能力和不顯著(zhù)影響產(chǎn)能的情況下,用戶(hù)會(huì )調整用電行為以節約用能成本。從空間上看,受到主輸電通道長(cháng)期阻塞的影響,市場(chǎng)中出現明顯的價(jià)區,具備條件的情況下,通過(guò)分區價(jià)格信號引導電力用戶(hù)更多考慮在電源中心或低價(jià)區投資建廠(chǎng),降低自身用電成本同時(shí)緩解輸電網(wǎng)絡(luò )阻塞,起到就地消納和減少網(wǎng)損的作用,進(jìn)一步節約資源并釋放社會(huì )福利。

變化三:從“藏在表后”到“走到臺前”:電力現貨市場(chǎng)為獨立儲能投資提供了明確的價(jià)格信號和商業(yè)模式

在計劃體制下,傳統的上網(wǎng)電價(jià)和目錄電價(jià)體系中沒(méi)有針對獨立儲能的價(jià)格機制,往往由當地電力主管機構給定充放電價(jià)格、次數、經(jīng)濟補償等。這些定制化政策存在較大隱患,一是政策不穩定,任何管制電價(jià)都存在調整的風(fēng)險,特別是將成本作為定價(jià)基礎,當成本下降時(shí),價(jià)格必然會(huì )受之影響。二是政策不到位,儲能補貼的付費主體不明,當強制要求某類(lèi)主體承擔補貼費用時(shí),在沒(méi)有明確經(jīng)濟責任的情況下,必然會(huì )產(chǎn)生糾紛。三是存在惡性競爭,固定補貼或以示范方式確定個(gè)別項目享受政策,很可能出現劣幣驅逐良幣的狀況。以上原因導致要么獨立儲能“算不過(guò)來(lái)賬”,要么只能藏身于發(fā)用主體的內部,當做輔助技術(shù)手段,為單一主體服務(wù),甚至淪為“路條”配而不用。

電力現貨市場(chǎng)為包括抽水蓄能和新型儲能的獨立儲能提供了明確的收入模式,即從短期運行層面,獨立儲能會(huì )根據日前預測現貨價(jià)格以?xún)?yōu)化其充放電計劃,實(shí)現低價(jià)充電和高價(jià)放電以賺取電能套利收入。從長(cháng)期投資層面,在現貨市場(chǎng)價(jià)格的驅動(dòng)下,儲能投資商會(huì )自發(fā)評估一個(gè)市場(chǎng)在未來(lái)是否有足夠的投資收益率,即經(jīng)常性地出現足夠高的現貨市場(chǎng)價(jià)差,以確定足夠的收入回收投資。因此,現貨市場(chǎng)的短期和長(cháng)期價(jià)格信號會(huì )引導存量?jì)δ艿倪\行和新增儲能的投資決策。

變化四:從“賺購銷(xiāo)差價(jià)”到“收過(guò)網(wǎng)費”:電力現貨市場(chǎng)要求電網(wǎng)企業(yè)充分銜接電網(wǎng)投資與電力市場(chǎng)效益的關(guān)系

在計劃體制下,采用“三公”調度方式,發(fā)電側和儲能側的調控較為規律,考慮到負荷的剛性,長(cháng)期的電力系統潮流的規律性相對較強。由于發(fā)電側采用固定上網(wǎng)電價(jià)、用戶(hù)側采用目錄電價(jià)的結算方式,電網(wǎng)企業(yè)在賺取“購銷(xiāo)差價(jià)”的經(jīng)營(yíng)模式下,何種電網(wǎng)結構對發(fā)用雙側的經(jīng)濟效益沒(méi)有任何影響。

在現貨市場(chǎng)中,電網(wǎng)企業(yè)統購統銷(xiāo)的傳統經(jīng)營(yíng)模式發(fā)生徹底轉變,由購銷(xiāo)差價(jià)帶來(lái)的售電收入轉變?yōu)槌杀究刂坪屯顿Y管理水平的提升。同時(shí),電網(wǎng)企業(yè)投資規模受到更加嚴格的監管,2020年國家發(fā)改委和國家能源局發(fā)布《關(guān)于加強和規范電網(wǎng)規劃投資管理工作的通知》,強化了電網(wǎng)投資監管,提出“電網(wǎng)規劃要按照市場(chǎng)化原則,與相關(guān)市場(chǎng)主體充分銜接”等要求。投資回報率受到嚴格監管,要求電網(wǎng)規劃準確反映電網(wǎng)投資與電力市場(chǎng)運營(yíng)效益的關(guān)系,依據市場(chǎng)主體經(jīng)濟效益優(yōu)選規劃方案,為電網(wǎng)投資監管和輸配電價(jià)核定提供充分的規劃依據,保障電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益。

規劃為什么需要“變”?

電力系統規劃主要針對未來(lái)在何時(shí)、何地、建設何種類(lèi)型的和多大規模的發(fā)電和電網(wǎng)設施,主要流程為負荷預測、電源規劃、電網(wǎng)規劃。傳統的電力系統規劃以源網(wǎng)荷的物理特性為重點(diǎn)考慮因素,負荷預測主要根據經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展、負荷的歷史發(fā)展趨勢來(lái)預測未來(lái)“剛性”最大負荷和用電量;電源規劃主要是以滿(mǎn)足“剛性”負荷供應、清潔能源需求,考慮資源特征,形成以傳統的火電、水電和新能源為主的各類(lèi)電源建設目標;根據負荷和電源的規劃,考慮夏冬大方式的模式,基于對極端電力系統工況進(jìn)行潮流、穩定和短路等分析手段,提出電網(wǎng)規劃方案以滿(mǎn)足電網(wǎng)運行的安全性;規劃經(jīng)濟性分析主要是針對投資成本分析,由于發(fā)用環(huán)節均為固定電價(jià),因此未以投資主體的預期收入以及經(jīng)濟效益作為規劃環(huán)節的關(guān)鍵評估內容。傳統的電力系統規劃已不適應電力現貨市場(chǎng)環(huán)境,沒(méi)有考慮到市場(chǎng)環(huán)境下各規劃要素的經(jīng)濟行為,必然會(huì )出現傳統規劃手段在市場(chǎng)環(huán)境下的資源錯配和經(jīng)濟低效,無(wú)法有效發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的決定性作用。

原因一:規劃會(huì )影響市場(chǎng)

規劃決定或影響的是源網(wǎng)荷儲的量,在市場(chǎng)中,供需方的量決定了充裕還是緊張,進(jìn)而會(huì )影響價(jià)格以及市場(chǎng)主體的經(jīng)濟性。

負荷預測是規劃工作的先導,直接影響發(fā)電和電網(wǎng)的規劃方案。隨著(zhù)全體工商業(yè)進(jìn)入市場(chǎng),特別是代理購電規模的逐步下降,在市場(chǎng)中工商業(yè)用戶(hù)的價(jià)格響應型負荷必然會(huì )在高價(jià)時(shí)主動(dòng)轉移負荷,那么常規方法的最大負荷預測就會(huì )超出未來(lái)實(shí)際用電負荷,進(jìn)而導致發(fā)電和電網(wǎng)的規劃規模都會(huì )不合理增加。

電源規劃影響電力市場(chǎng)的供應。未來(lái)新增的火電、新能源等發(fā)電資源將進(jìn)入市場(chǎng)競爭,供應側競爭將影響電價(jià)水平。當規劃導致過(guò)度的電源建設,會(huì )使未來(lái)市場(chǎng)中供給側過(guò)度充裕,進(jìn)而造成惡性競爭,地板價(jià)的頻度和時(shí)長(cháng)都將增加,進(jìn)而導致發(fā)電側整體收入水平的下降。

電網(wǎng)規劃影響電力市場(chǎng)中的阻塞狀況。電網(wǎng)阻塞是各個(gè)節點(diǎn)電價(jià)形成的主要影響因素,因此電網(wǎng)的結構和約束會(huì )直接影響市場(chǎng)主體經(jīng)濟性。電網(wǎng)安全約束是影響電價(jià)和發(fā)電方式的關(guān)鍵因素,因此雖然電網(wǎng)不是顯性的市場(chǎng)交易主體,但是電網(wǎng)在很大程度上影響交易的量?jì)r(jià)和市場(chǎng)經(jīng)濟性。比如,甘肅市場(chǎng)中的四魚(yú)主斷面將甘肅市場(chǎng)分為河東和河西價(jià)區,由于斷面的阻塞,低成本新能源聚集的河西地區送至負荷聚集的河東地區頻繁受限,形成了河西窩電、河東高價(jià)的局面。類(lèi)似的還有蒙西市場(chǎng)中的呼豐斷面、江蘇市場(chǎng)中的過(guò)江斷面等。因此,合理的電網(wǎng)規劃能夠緩解未來(lái)市場(chǎng)中的阻塞,阻塞下游的電價(jià)水平會(huì )相對降低,有效降低用戶(hù)購電成本,而阻塞上游的低成本發(fā)電資源能夠更多的送出,發(fā)電窩電情況得以緩解。

原因二:市場(chǎng)會(huì )影響規劃

在電力市場(chǎng)中,發(fā)電側、儲能側以及負荷側的運行和投資行為主要由經(jīng)濟效益決定,市場(chǎng)會(huì )最終決定規劃目標能否實(shí)現。

在電源側,投資商會(huì )根據對未來(lái)市場(chǎng)的價(jià)格和發(fā)電量的預測,進(jìn)行投資經(jīng)濟性分析,如果未來(lái)現貨價(jià)格過(guò)低,當前的一些市場(chǎng)的光伏加權平均電價(jià)以及消納情況,在無(wú)配套場(chǎng)外機制(如政府授權合約、強制配合等)的情況下,已經(jīng)難以支撐未來(lái)的持續投資。這里不是市場(chǎng)設計本身出現問(wèn)題,而是在近0邊際成本的光伏占比過(guò)多的市場(chǎng)中,光伏大發(fā)時(shí)段的電能本身的邊際價(jià)值很低,低到了0價(jià)或者負價(jià)。

在負荷側,用戶(hù)會(huì )根據現貨市場(chǎng)的高價(jià)、低價(jià)情況調整用電行為,特別是過(guò)高的價(jià)格會(huì )使用戶(hù)轉移用電行為,那么原本常規技術(shù)預測的未來(lái)最高負荷,由于價(jià)格的引導,而不會(huì )達到原本的預期水平。而且,在電力市場(chǎng)的激勵下,分布式電源、電動(dòng)汽車(chē)、虛擬電廠(chǎng)等新型負荷蓬勃發(fā)展,主動(dòng)參與市場(chǎng)交易,增加了負荷預測的復雜性。

在儲能側,投資商會(huì )判斷未來(lái)現貨市場(chǎng)的價(jià)差水平,大量的儲能入場(chǎng)后,在其他系統條件不變的情況下,由于趨同的充放電行為,會(huì )導致低價(jià)上升和高價(jià)下降進(jìn)而價(jià)差下降的情況,當價(jià)差下降到儲能投資臨界點(diǎn)時(shí)就不會(huì )再有投資者進(jìn)入。自主投資行為一方面有利于保證儲能投資商的收益,另一方面避免由于政府盲目強制配套要求,最終導致用戶(hù)的經(jīng)濟效益損失。

在電網(wǎng)側,電網(wǎng)規劃要應對復雜的電力市場(chǎng)環(huán)境,應對電源建設不確定性導致的站點(diǎn)布局及線(xiàn)路建設時(shí)序變化、電力交易不確定性導致的系統潮流及分布均衡性變化、電價(jià)與需求響應機制不確定性導致的負荷大小及特性變化等,使規劃方案具有適應各種運行條件變化的應變能力。

在不考慮電力現貨市場(chǎng)影響的情況下,傳統的僅側重安全的規劃方法可能會(huì )出現經(jīng)濟低效的結果,會(huì )導致發(fā)電側惡性競爭、用電側購電成本難以降低、儲能側無(wú)法發(fā)揮調節效益等問(wèn)題,進(jìn)而形成了社會(huì )資源的低效利用,并且最終會(huì )由用戶(hù)承擔規劃成本。

規劃如何應對“變”?

在新型電力系統規劃中,行業(yè)遇到能源不可能三角的困惑,即可靠、清潔和經(jīng)濟無(wú)法同時(shí)獲得。電力市場(chǎng)下的電力規劃或許能為這一難題提供新的思路,即以電力保供(可接受的最高缺電水平)和能源轉型(實(shí)現“雙碳”目標的可再生能源發(fā)電量)為邊界,在電力市場(chǎng)環(huán)境下,通過(guò)規劃以最低的投資和變動(dòng)成本實(shí)現上述目標。

應變一:負荷預測應充分考慮用戶(hù)的價(jià)格響應行為。僅考慮典型日負荷曲線(xiàn)已不能滿(mǎn)足需要,而要在傳統的中長(cháng)期負荷預測技術(shù)基礎上,考慮電力價(jià)格波動(dòng)、需求側響應機制、用戶(hù)行為心理等多種市場(chǎng)因素對負荷彈性的影響,通過(guò)高占比類(lèi)型的工商業(yè)負荷的用電靈活性和成本承受力的分析,結合未來(lái)現貨市場(chǎng)的價(jià)格趨勢,合理調整最大負荷預測水平。

應變二:電源規劃應充分考慮容量成本回收機制。在現有可靠性管理體系中增加電力系統整體供電可靠性標準,即可承受的最高缺電水平,并結合“雙碳”目標進(jìn)程確定新能源消納量或碳排放量,作為電源優(yōu)化規劃的主要邊界,形成煤電、新能源、煤電可調能力、儲能等規劃方案。在成熟的電力市場(chǎng)環(huán)境下,電源投資主要交由市場(chǎng)去完成,電源規劃起到確定供給側總需求的功能。但在實(shí)踐中,市場(chǎng)的長(cháng)期動(dòng)態(tài)均衡與市場(chǎng)主體的短期運營(yíng)需求往往并不一致,可能產(chǎn)生電能市場(chǎng)丟錢(qián)(Missing Money)問(wèn)題,從而可能扭曲投資結構。這種情況下,應及時(shí)完善市場(chǎng)模式,在評估未來(lái)電能量市場(chǎng)收入的基礎上,合理設計容量成本回收機制,以保障發(fā)電企業(yè)投建電源的經(jīng)濟性,促進(jìn)規劃目標的實(shí)現。

應變三:電網(wǎng)規劃由以安全為核心向以安全為基礎、市場(chǎng)效益為中心轉變。在傳統考慮安全性的電網(wǎng)規劃基礎上,開(kāi)展經(jīng)濟性輸電規劃。按照市場(chǎng)配置資源的決定性作用規律,主要由市場(chǎng)價(jià)格信號引導規劃,在滿(mǎn)足安全約束的基礎上,考慮電力市場(chǎng)成員的經(jīng)濟效益,包括系統總生產(chǎn)成本、用戶(hù)總購電費用、阻塞成本、發(fā)電企業(yè)凈收入等,建立科學(xué)的評價(jià)指標體系,優(yōu)選市場(chǎng)經(jīng)濟性好、效率提升顯著(zhù)的方案組合,合理安排電網(wǎng)建設和投資時(shí)序,建立以電力市場(chǎng)的社會(huì )福利最大化為目標的精準投資規劃體系。

應變四:探索源網(wǎng)荷儲綜合規劃方法。傳統的規劃方法按照負荷預測、電源規劃和電網(wǎng)規劃的流程順序執行。但如前所述,規劃與市場(chǎng)之間存在相互影響,源網(wǎng)荷儲的運營(yíng)也存在耦合關(guān)系。綜合規劃是以發(fā)電資源(煤電、新能源等)、靈活性資源(煤電靈活性改造、儲能)以及用戶(hù)側調節資源(價(jià)格響應型負荷)作為規劃手段,并考慮市場(chǎng)環(huán)境下的發(fā)用儲側的運營(yíng)行為,以可靠、清潔、轉型等宏觀(guān)目標為邊界,通過(guò)綜合優(yōu)化規劃方法求解源網(wǎng)荷儲規劃方案?;谝巹澐桨?,再通過(guò)電力現貨市場(chǎng)長(cháng)周期仿真進(jìn)行規劃方案驗證,即在8760小時(shí)范圍內,存量和增量的電力系統能否滿(mǎn)足宏觀(guān)規劃目標。

習近平總書(shū)記高度重視規劃在建設發(fā)展中的引領(lǐng)作用,明確指出“規劃科學(xué)是最大的效益,規劃失誤是最大的浪費,規劃折騰是最大的忌諱”。電力系統規劃是項復雜的系統工程,在我國電力資源配置處于“計劃向市場(chǎng)轉型期”、電力系統處于“新型電力系統過(guò)渡期”的重要節點(diǎn),電力系統規劃面臨更大的挑戰,規劃工作者應因時(shí)而進(jìn)、因勢而新、因“市”而變,充分考慮我國電力市場(chǎng)改革進(jìn)程,轉變規劃思路和模式,真正發(fā)揮好規劃的引領(lǐng)作用,為新型電力系統建設提供有力支撐。


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