中國儲能網(wǎng)訊：跨省優(yōu)先計劃是電力體制改革之初建立的重要政府調(diào)節(jié)政策，對電力保供和清潔能源消納有積極作用。根據(jù)《國家發(fā)展改革委 國家能源局關(guān)于規(guī)范優(yōu)先發(fā)電優(yōu)先購電計劃管理的通知》（發(fā)改運(yùn)行〔2019〕144號）規(guī)定，國家規(guī)劃內(nèi)的既有大型水電、核電，按照不低于上年實際水平或多年平均水平安排計劃；網(wǎng)對網(wǎng)送電按照地方政府協(xié)議安排計劃；國家規(guī)劃內(nèi)的既有煤電機(jī)組，采取點對網(wǎng)或類似點對網(wǎng)專線輸電方式送（分）電的，原則上按照與受端省份同類型機(jī)組相當(dāng)原則安排計劃，并根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整；歷史形成統(tǒng)一分配電量的煤電機(jī)組，根據(jù)歷史均值并參考供需變化安排計劃。
在現(xiàn)貨市場連續(xù)運(yùn)行前，中長期交易一般以月電量為標(biāo)的開展，難以更加準(zhǔn)確地反映月內(nèi)每一天、每一個時刻的電力供需關(guān)系。但是電能作為商品的分時價值是客觀存在的。因此，南方區(qū)域過去的西電東送執(zhí)行曲線呈現(xiàn)過“反調(diào)峰”特性，即送端省份在低谷時段較跨省優(yōu)先計劃曲線多送電（為避免送端清潔能源棄電），但高峰時段少送（為避免送端限電）。從總電量看，跨省送電的實際電量與跨省優(yōu)先計劃電量偏差不大，但從曲線執(zhí)行看，分時偏差（正負(fù)偏差不相抵）明細(xì)大于電量偏差，反映了區(qū)域平臺的余缺互濟(jì)作用。
南方區(qū)域電力現(xiàn)貨市場最初設(shè)計時，按跨省優(yōu)先計劃曲線保障執(zhí)行進(jìn)行出清，但實踐證明，剛性保障跨省優(yōu)先計劃曲線可能導(dǎo)致區(qū)域現(xiàn)貨市場無法出清。這主要是由于電力平衡等關(guān)鍵約束無法滿足，跨省優(yōu)先計劃提前一年完成高比例簽訂，明確次年365天、每天24小時的具體曲線，難以適應(yīng)每日的電網(wǎng)實際運(yùn)行情況，導(dǎo)致出清失敗。
為將跨省優(yōu)先計劃的保障執(zhí)行要求與電力系統(tǒng)和市場運(yùn)行有效銜接，目前，南方區(qū)域電力現(xiàn)貨市場采用了日前市場保電量、不保曲線的保障執(zhí)行策略，在日前市場出清模型中設(shè)置相應(yīng)跨省優(yōu)先計劃的日電量約束，通過區(qū)域現(xiàn)貨市場出清，優(yōu)化形成每日的跨省送電曲線，保障跨省優(yōu)先計劃電量的剛性執(zhí)行。
01
跨省優(yōu)先計劃電量約束的曲線分解原理及優(yōu)勢
在區(qū)域現(xiàn)貨市場出清模型中，跨省優(yōu)先計劃的電量約束形式為：
全天各時段跨省出清電量的總和≥跨省優(yōu)先計劃日送電量要求
在跨省優(yōu)先計劃日電量約束作用下，區(qū)域現(xiàn)貨市場出清的跨省送電能滿足跨省優(yōu)先計劃保障執(zhí)行的要求。與傳統(tǒng)跨省送電調(diào)度安排曲線相比，日電量約束模式具有以下兩方面的優(yōu)勢：
（1）擴(kuò)大了區(qū)域現(xiàn)貨出清模型的可行域，避免了跨省優(yōu)先計劃曲線不可執(zhí)行導(dǎo)致的出清失敗。傳統(tǒng)的跨省優(yōu)先計劃曲線分解方式未考慮電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行邊界和實際電力供需關(guān)系，若分解曲線與系統(tǒng)安全運(yùn)行約束沖突，區(qū)域現(xiàn)貨出清模型將無可行域，進(jìn)而影響跨省優(yōu)先計劃的保障執(zhí)行。而電量約束模式僅對全天總跨省出清電量進(jìn)行約束，當(dāng)部分時段系統(tǒng)跨省送電受限時，可以將部分電量轉(zhuǎn)移至其他時段，如圖1所示：
圖1：電量約束模式靈活轉(zhuǎn)移各時段跨省優(yōu)先計劃電量
圖1(a)中，原跨省送電計劃的t6時段送電量與系統(tǒng)安全運(yùn)行約束沖突，無法保障執(zhí)行；圖1(b)中，電量約束模式能夠在保障全天總跨省送電量的同時優(yōu)化各時段送電量，有利于擴(kuò)大區(qū)域現(xiàn)貨出清的可行域，更好地保障跨省優(yōu)先計劃電量執(zhí)行。
（2）能夠基于南方電網(wǎng)全網(wǎng)發(fā)電成本最小化的目標(biāo)，結(jié)合各時段的電力供需形勢，優(yōu)化計算各時段的跨省送電曲線，降低系統(tǒng)總成本。傳統(tǒng)跨省送電調(diào)度安排曲線的方式，通?；谒褪苁》菰V求協(xié)調(diào)形成，效率相對有限；而日電量約束模式下各時段的送電量是通過區(qū)域現(xiàn)貨市場優(yōu)化出清形成的，是全天系統(tǒng)總成本最小化的送電方式。
02
跨省優(yōu)先計劃電量約束模式的價格特性
在未設(shè)置跨省優(yōu)先計劃電量約束時，任意時刻送、受端省關(guān)口節(jié)點價格之差由跨省輸電價格與對應(yīng)時段斷面潮流約束的影子價格決定。
設(shè)置跨省優(yōu)先計劃電量約束后，若電量約束達(dá)界，某個時段送受端省價差不僅與跨省輸電價格、該時段斷面潮流約束影子價格有關(guān)，還會受到其他時段跨省送電計劃的影響。以一個簡單的例子闡述原理，如圖2所示：
圖2：跨省優(yōu)先計劃電量約束的跨時段定價原理
圖2中，當(dāng)某時段送端省新增負(fù)荷時（或產(chǎn)生負(fù)荷波動），區(qū)域現(xiàn)貨市場可以通過兩種方法平衡新增負(fù)荷：
1、送端省內(nèi)機(jī)組增發(fā)；
2、減少送端省外送電量，同時受端省內(nèi)機(jī)組增發(fā)。
由于跨省優(yōu)先計劃電量約束達(dá)界，說明送端沒有價格優(yōu)勢，但必須送電，因此送端省內(nèi)機(jī)組報價疊加跨省輸電價格后高于受端省內(nèi)機(jī)組報價。上述方法（1）的成本高于方法（2）。根據(jù)系統(tǒng)成本最小化的優(yōu)化目標(biāo)可知，區(qū)域現(xiàn)貨市場將通過減送受端省來平衡送端省內(nèi)的新增負(fù)荷。
然而，該時段跨省出清電量減少后，全天總送電量將不滿足跨省優(yōu)先計劃的電量約束。因此，區(qū)域現(xiàn)貨市場還需要安排其他時段增送受端省以保障跨省優(yōu)先計劃電量足額執(zhí)行，進(jìn)而導(dǎo)致其他時段送端省機(jī)組上抬出力、受端省機(jī)組壓減出力，引起出清價格的變化。這就是跨省優(yōu)先計劃電量約束達(dá)界時，“跨時段定價”現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理。
當(dāng)跨省優(yōu)先計劃電量約束達(dá)界時，區(qū)域現(xiàn)貨市場安排各時段跨省出清電量的依據(jù)是什么？我們在研究中發(fā)現(xiàn)，安排送電出清電量的時段關(guān)鍵在于送、受端省的價差。以表1為例進(jìn)行闡述：
表1：各時段跨省出清電量安排方式的對比
表1中，兩個方案的跨省優(yōu)先計劃電量約束均達(dá)界，全天總送電量相等。方案1中，T1兩省價差為50元/兆瓦時，T2兩省價差為150元/兆瓦時；方案2中，時段T1、T2的兩省價差均為100元/兆瓦時。
根據(jù)《南方區(qū)域電力市場現(xiàn)貨電能量交易實施細(xì)則》，南方區(qū)域電力現(xiàn)貨市場的目標(biāo)函數(shù)為系統(tǒng)總發(fā)電成本最小。因此，達(dá)到最優(yōu)解時，出清結(jié)果一定是總成本最低的方案。而跨省送電的目的是通過增加送端省低價機(jī)組出力、降低受端省高價機(jī)組出力來降低系統(tǒng)總成本。方案1中，若安排T2增送，T1減送，則能夠為系統(tǒng)節(jié)省的總成本為：（450-300）-（250-200）=100元/兆瓦時，說明此時區(qū)域現(xiàn)貨市場還能通過調(diào)整各時段跨省送電量來優(yōu)化系統(tǒng)總成本，因此不可能為經(jīng)濟(jì)調(diào)度環(huán)節(jié)市場發(fā)布的結(jié)果。而在方案2中，調(diào)整T1、T2的送電量節(jié)省的系統(tǒng)成本為：（420-320）-（280-180）=0元/兆瓦時，此時各時段的發(fā)電計劃和聯(lián)絡(luò)線計劃已達(dá)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)狀態(tài)，滿足發(fā)布結(jié)果條件。
綜上所述，當(dāng)跨省優(yōu)先計劃電量約束達(dá)界時，區(qū)域現(xiàn)貨市場安排各時段跨省出清電量的依據(jù)是：在沒有阻塞的理想情況下，各時段送、受端省的電價差相等。
03
結(jié)語
跨省優(yōu)先計劃電量約束模式是南方區(qū)域電力市場在跨省優(yōu)先計劃執(zhí)行機(jī)制方面的重要探索。一方面，電量約束模式能夠擴(kuò)大區(qū)域現(xiàn)貨市場出清的可行域，有利于區(qū)域現(xiàn)貨順利出清、跨省優(yōu)先計劃保障執(zhí)行；另一方面，電量約束模式能夠基于系統(tǒng)總成本最小化目標(biāo)和實際電力供需關(guān)系優(yōu)化各時段跨省送電量，相比傳統(tǒng)人工事前安排聯(lián)絡(luò)線計劃的模式提高了跨省送電的經(jīng)濟(jì)性。這也使得跨省送電的曲線相比于合約曲線更加貼近各省的凈負(fù)荷曲線，并且當(dāng)僅有跨省優(yōu)先計劃電量約束達(dá)界時，各時段的送、受端出清價差相等。
下一步，相關(guān)研究可繼續(xù)探索跨省優(yōu)先計劃的靈活調(diào)整機(jī)制，使得優(yōu)先計劃保障執(zhí)行總電量的設(shè)置更加符合電網(wǎng)運(yùn)行要求。
