適應(yīng)清潔能源消納的電力市場運(yùn)營態(tài)勢指標(biāo)體系(上)

適應(yīng)清潔能源消納的電力市場運(yùn)營態(tài)勢指標(biāo)體系（上）

摘要：為了推進(jìn)清潔能源的跨區(qū)交易，需要簡潔清晰地展示相關(guān)信息，以便交易各方隨時掌握市場動態(tài)，正確做出交易決策。結(jié)合電力市場充裕度的概念及模型，遵循指標(biāo)體系的構(gòu)建原則，構(gòu)建了適應(yīng)清潔能源消納的電力市場運(yùn)營態(tài)勢指標(biāo)體系。該體系包含三級評價指標(biāo)，可展示市場總體態(tài)勢、市場充裕度、發(fā)輸用三方制約狀況，市場發(fā)展趨勢和市場風(fēng)險等，從而能夠清楚全面地展示電力市場的運(yùn)營態(tài)勢，可為市場交易各方提供較為完備的市場信息。關(guān)鍵詞：市場充裕度，運(yùn)營態(tài)勢，指標(biāo)體系0引言隨著清潔能源的大力發(fā)展，尤其是風(fēng)電的迅速增長，中國很多風(fēng)力發(fā)電大的區(qū)域都不在負(fù)荷中心[1－2]因此，清潔能源的跨區(qū)域交易勢在必行。清潔能源基地如何選擇負(fù)荷中心，負(fù)荷中心如何選擇清潔能源基地，選擇哪條輸送鏈，這些都是急需解決的問題。因此，構(gòu)建適應(yīng)清潔能源消納的電力市場運(yùn)營態(tài)勢指標(biāo)體系具有十分重要的意義。適應(yīng)清潔能源消納的電力市場運(yùn)營態(tài)勢指標(biāo)體系，是用一系列相關(guān)指標(biāo)，從各個角度，定量或定性的評價市場中清潔能源的接納水平，并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行分析、評價。目前，大部分文獻(xiàn)都是針對電力市場的評價指標(biāo)體系[3]，而適應(yīng)清潔能源消納水平的指標(biāo)體系的研究未見報道。參考房地產(chǎn)領(lǐng)域[4]和電力系統(tǒng)分析相近方向[5－6]指標(biāo)體系的構(gòu)建原則和方法，本文提出了適應(yīng)清潔能源消納的電力市場運(yùn)營態(tài)勢指標(biāo)體系及其評價方法。1指標(biāo)體系的基本指標(biāo)展示一個市場的運(yùn)營狀況和發(fā)展趨勢，要從不同的維度進(jìn)行?？傮w來看，主要從時間和區(qū)域2個維度進(jìn)行考察。1.1時間維度按時間維度制定的指標(biāo)，是用不同時間數(shù)據(jù)的對比反映系統(tǒng)的運(yùn)營趨勢。該部分主要從當(dāng)前與歷史某時間和當(dāng)前與未來某時間的數(shù)據(jù)對比兩方面進(jìn)行。具體包括同比增長率和環(huán)比增長率。（1）同比增長率是當(dāng)年指標(biāo)值與去年同時期該指標(biāo)值相減的差值，與去年同期指標(biāo)值相比的百分?jǐn)?shù)。即：同比增長率=（當(dāng)年的指標(biāo)值－去年同期的值）÷去年同期的值×100%。（2）環(huán)比增長率是當(dāng)前時段指標(biāo)值與上一時段該指標(biāo)值相減的差值，與上一時段指標(biāo)值相比的百分?jǐn)?shù)。即：環(huán)比增長率=（當(dāng)前時段指標(biāo)值－上一時段指標(biāo)值）÷上一時段指標(biāo)值×100%。1.2區(qū)域維度清潔能源的消納水平可分解為3個核心子問題，即清潔能源基地有多少能量需要送出、負(fù)荷中心可以接納多少能量，如上兩區(qū)域間現(xiàn)有輸電網(wǎng)絡(luò)能夠送出多少能量，分別對應(yīng)發(fā)電、用電、輸電三方面。按區(qū)域維度制定的指標(biāo)，是清潔能源基地的供應(yīng)能力、負(fù)荷中心的接納能力以及兩區(qū)域間現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)輸能力的對比展示，體現(xiàn)了三者在空間上的關(guān)聯(lián)，可反映清潔能源供需狀況及態(tài)勢走向。區(qū)域維度的指標(biāo)主要對市場充裕度進(jìn)行評價。2市場充裕度市場充裕度是指可再生能源消納能力相對供給量的富余程度。它是衡量能源基地供應(yīng)能力、負(fù)荷中心接納水平和輸電網(wǎng)絡(luò)輸送能力互相滿足程度的一個指標(biāo)。相應(yīng)地從輸出端、接納端、輸送端以及市場4個方面進(jìn)行充裕度評價。2.1基礎(chǔ)模型要明確在長期時間范圍內(nèi)，某能源基地向外提供電量的能力，某負(fù)荷中心接納電量的能力，兩區(qū)域間現(xiàn)有輸電網(wǎng)絡(luò)輸送電量的能力。本文提出的指標(biāo)體系針對清潔能源的消納，因此，本文的模型均建立在已完成非清潔能源交易的前提下，即只考慮清潔能源。2.1.1輸出端的供應(yīng)能力輸出端的供應(yīng)能力是能源基地向外提供電量的能力，即本區(qū)域發(fā)電減去區(qū)域內(nèi)部的負(fù)荷需求。能源基地供應(yīng)能力的模型為式中：Wo，k，T為T時間段內(nèi)，清潔能源基地k能夠向外提供的電量；Wk，T為T時間段內(nèi)，清潔能源基地k發(fā)出的總電量；WIk，T為T時間段內(nèi)，清潔能源基地k本地需求的總電量。由式（1）的模型，可以得到每個能源基地的供應(yīng)能力。2.1.2輸送端的輸送能力兩區(qū)域間的輸送能力是在現(xiàn)有輸電合同基礎(chǔ)上，實(shí)際物理網(wǎng)絡(luò)中剩余的，可用于商業(yè)使用的輸電能力。實(shí)際物理網(wǎng)絡(luò)包括兩區(qū)域間所有輸電回路。2.1.3接納端的可接納水平接納端的可接納水平是該負(fù)荷中心接納電量的能力，即區(qū)域負(fù)荷需求減去區(qū)域內(nèi)部發(fā)電能力。負(fù)荷中心可接納水平的模型為式中：WR，l，T為T時間段內(nèi)，負(fù)荷中心l能夠接納的電量；WI，l，T為T時間段內(nèi)，負(fù)荷中心l本地需求的總電量；Wt，T為T時間段內(nèi)，負(fù)荷中心l發(fā)出的總電量，若負(fù)荷中心無發(fā)電能力，則該項為零。由式（2）的模型，可以得到每個負(fù)荷中心的可接納水平。2.2充裕度模型明確了式（1）、（2）中的量之后，從輸出端、輸送端、接納端的角度分別定義其充裕度，最后從整個市場的層面定義市場充裕度。2.2.1輸出端的充裕度輸出端的充裕度主要是從供應(yīng)能力的角度，衡量能源基地能夠提供的電能滿足負(fù)荷需求的能力。用模型表示為式中：Skl，T為T時段內(nèi)能源基地k相對于負(fù)荷中心l的發(fā)電端充裕度。用式（3）的模型可以了解能源基地供電能力相對于負(fù)荷中心接納能力的富余程度。2.2.2輸送端的充裕度輸送端充裕度用來衡量輸送鏈能夠輸送的電量滿足輸出端和接納端需求的能力。制約輸送端充裕度的是輸出端供應(yīng)能力和接納端可接納水平中的較大值。若輸送端的輸送能力既能滿足輸出端的要求，又能滿足接納端的要求，則輸送端是充裕的。其數(shù)學(xué)模型為式中：tkl，T為T時段內(nèi)能源基地k與負(fù)荷中心l間的輸電網(wǎng)絡(luò)的輸電端充裕度；Wt，kl，T為T時間段內(nèi)區(qū)域k、l之間的可傳輸電量。用式（4）的模型可以了解能源基地與負(fù)荷中心間輸電網(wǎng)絡(luò)的輸送能力相對于輸出端供應(yīng)能力和接納端接納水平的富余程度。2.2.3接納端的充裕度接納端充裕度是從可接納水平的角度，衡量能源基地能夠提供的電能滿足負(fù)荷需求的能力。用模型表示為式中：r'kl，T為T時段內(nèi)能源基地k相對于負(fù)荷中心l的用電端充裕度。用式（5）模型可以了解負(fù)荷中心可接納電量相對于能源基地供應(yīng)能力的富余程度。2.2.4市場充裕度指標(biāo)定義T時間段內(nèi)能源基地k對負(fù)荷中心l的市場充裕度為Wo，k，T與Wt,kl,T之間的較小值，即為T時間段內(nèi)能源基地k真正能夠提供并輸送到負(fù)荷中心l的電量。也就是瓶頸環(huán)節(jié)為供應(yīng)能力和輸送能力的最小值[7]。由式（6）可知，即使能源基地k可提供給負(fù)荷中心l的電量能夠滿足負(fù)荷需求，若兩區(qū)域間可用輸電能力不足，區(qū)域k對于區(qū)域l也是不充裕的。但是只從市場充裕度指標(biāo)看，無法明確是輸電能力不足還是發(fā)電能力不足，需要綜合參考輸出端充裕度、接納端充裕度以及輸電端充裕度來分清責(zé)任[8]。3電力市場運(yùn)營態(tài)勢指標(biāo)體系結(jié)合電力市場指標(biāo)體系的基本指標(biāo)和市場充裕度的相關(guān)概念，構(gòu)建適應(yīng)清潔能源消納的電力市場運(yùn)營態(tài)勢指標(biāo)體系?？紤]到清潔能源的波動性、隨機(jī)性和間歇性，其交易存在一定風(fēng)險，因此針對清潔能源交易的指標(biāo)體系應(yīng)涵蓋對各個環(huán)節(jié)所存在風(fēng)險的評價指標(biāo)；由于清潔能源不似常規(guī)能源計劃性強(qiáng)，其研究時間尺度一般較長，這也有別于常規(guī)能源交易市場的指標(biāo)體系。3.1構(gòu)建原則電力市場運(yùn)營態(tài)勢指標(biāo)的選擇要始終堅持以分析運(yùn)營態(tài)勢為根本目的，兼顧電力市場的未來發(fā)展方向[9]，具體應(yīng)遵循以下主要原則。（1）相關(guān)性和協(xié)調(diào)性原則。各項指標(biāo)的選取必須與電力市場運(yùn)營總體狀態(tài)和趨勢等宏觀目標(biāo)保持一定的相關(guān)性，同時指標(biāo)之間必須有機(jī)結(jié)合，形成體系，不能重復(fù)和矛盾。（2）全面性原則。選取的指標(biāo)能夠系統(tǒng)、全面、聯(lián)系地評價市場運(yùn)營態(tài)勢。（3）實(shí)用簡潔原則。指標(biāo)的選擇不能過于復(fù)雜，應(yīng)容易被理解和執(zhí)行。（4）定性與定量相結(jié)合原則。對定量因素和定性因素進(jìn)行綜合考察，并使定量分析和定性分析相互校正，以形成對電力市場運(yùn)營態(tài)勢的綜合評價。（5）可獲取性和可行性原則。指標(biāo)信息的選取應(yīng)具有可獲得性和可操作性，并盡可能排除偶然或異常事項的影響。3.2構(gòu)建思路及基本結(jié)構(gòu)適應(yīng)清潔能源消納的電力市場運(yùn)營態(tài)勢指標(biāo)體系，需要全面清晰地將市場情況展示給市場參與者，幫助他們了解市場并做出正確決策。從時間維度來看，體系中應(yīng)包含展示市場現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的指標(biāo)；從區(qū)域維度來看，體系中應(yīng)包含展示發(fā)輸用三方協(xié)調(diào)情況的指標(biāo)；另外，由于清潔能源發(fā)電能力的不確定性[10]，負(fù)荷的不確定性以及可用輸電能力的概率性等因素，電力市場的運(yùn)行存在一定的風(fēng)險，因此體