科技日報記者 張曄

7月以來，負(fù)電價在歐洲多國屢次上演。7月4日，德國與荷蘭部分時段電力出現(xiàn)-500歐元/兆瓦時的價格。今年5月，我國山東地區(qū)同樣出現(xiàn)過類似的負(fù)電價。通過競價產(chǎn)生的負(fù)電價，并不是市場失靈了，而是有效的市場信號，意味著我國的電力體制機制改革又進(jìn)了一步。

【資料圖】

在構(gòu)建全國統(tǒng)一電力市場的背后，是中國電科院電力自動化研究所立足國情取得零的突破。研究所成功研發(fā)電力市場技術(shù)支持系統(tǒng)，將中長期交易市場與現(xiàn)貨市場有效銜接，既促進(jìn)了新能源消納，也助推了火電技術(shù)進(jìn)步，還讓電力大戶的用能效益得到提升，有效促進(jìn)了我國的能源綠色轉(zhuǎn)型和資源優(yōu)化配置。

8月8日，記者在該研究所的電力市場運營技術(shù)實驗室看到，科研人員正在優(yōu)化模型改進(jìn)及算法性能提優(yōu)技術(shù)，進(jìn)一步推動省間中長期交易的精益化開展，提升跨省區(qū)輸電通道利用率和新能源消納水平。

看不見的電如何上市銷售

目前，正值我國迎峰度夏電力保供期。用戶能選擇更加清潔環(huán)保的新能源電力嗎？這種選擇能夠反映市場供需關(guān)系嗎？答案是肯定的。

整齊劃一的坐席工位、電腦星羅棋布般排開、大屏交易信息不斷跳動……這不是證券交易所，而是一個虛擬的電力市場，工作人員正在進(jìn)行電力資源的中長期交易和現(xiàn)貨交易模擬推演。

中國電科院電力自動化研究所黨委書記楊爭林告訴記者，電力作為一種特殊的“商品”，具有不能大規(guī)模存儲、需要實時發(fā)用平衡的顯著特點。

2015年，我國開啟新一輪電力體制改革，完善電力市場建設(shè)就一直是改革的重中之重，其中價格機制又是市場機制的核心。

楊爭林說，電力市場可以分為中長期交易中心和現(xiàn)貨市場。其中，中長期交易中心主要以年、月、周為時間單位進(jìn)行電力買賣，而現(xiàn)貨市場主要開展當(dāng)日和次日電力交易。

電力現(xiàn)貨市場，顧名思義就是“一手交錢一手交貨”的電力市場。為什么要建立電力現(xiàn)貨市場？楊爭林打了個比方：“比如去菜場買白菜，早上開市的時候1元一斤，而到了晚上快收攤的時候可能會降到5毛一斤。一天不同的時間，白菜的價格不一樣，說明白菜在一天中產(chǎn)生了時序價格。受到供需等因素影響，電也有時序價格的差異。同時，菜市場和地攤這兩個不同位置的白菜價格也不一致，說明白菜交割點不同產(chǎn)生了位置信號”。?“對電來說，不同地區(qū)發(fā)出的電，成本不同，價格也不同。”

以江蘇省為例，蘇北有很多電廠，電力富余還便宜；蘇南有很多工廠，需求大價格高。但受過江通道限制，蘇南的企業(yè)盡管想買蘇北的低價電，但是面臨了送不過來的困難。“在安全有保障的情況下，保證優(yōu)先購買低價電來滿足用電需求。這背后的技術(shù)支撐體系就是我們研究的重點。”楊爭林說。

在實際運行中，現(xiàn)貨市場比想象的更復(fù)雜。在電力現(xiàn)貨市場中，電除了具有時序價格和位置信號，還要保證實時平衡。9點買的電不可能留到10點再用，這也間接促進(jìn)了新能源消納，降低了新能源的波動性和不確定性對電網(wǎng)的影響。

尋求電力資源配置最優(yōu)解

“與過去電價多少年不變不同，現(xiàn)在可能15分鐘電價就變化一次。”?楊爭林表示，電力市場化改革后非常考驗經(jīng)營主體的能源管理能力。

在這樣的背景下，負(fù)荷聚合商這一新型業(yè)態(tài)正悄然出現(xiàn)。以江蘇為例，2023年7月25日18：00-20:00高峰負(fù)荷時段組織“下調(diào)削峰”交易，共計10家負(fù)荷聚合商中標(biāo)，削減負(fù)荷總量29.47MW，價格為3000元/MW，有效減輕了電網(wǎng)用電高峰壓力。

2017年，我國在8個省試點建設(shè)電力現(xiàn)貨市場。其中，價格機制是市場機制的核心。負(fù)電價的出現(xiàn)對發(fā)電端和需求端都形成一定的激勵。

在發(fā)電側(cè)，價格高的電源將失去競爭力，這有助于糾正盲目的電源投資。同時，還將引導(dǎo)企業(yè)加大儲能設(shè)施建設(shè)力度，激勵火電企業(yè)進(jìn)行技改，更好地匹配電網(wǎng)需求和新能源的不穩(wěn)定性。在用戶側(cè)，價格機制會激勵耗電大戶改變用電模式，錯峰生產(chǎn)，并主動優(yōu)化工藝降低能耗，還將增加電力消費側(cè)的彈性，通過增強電力需求靈活度，來解決電力系統(tǒng)中短期供需波動的問題。

以山西省為例，開展現(xiàn)貨市場試點建設(shè)后，過去少有人問津的谷電現(xiàn)在更受歡迎，用電負(fù)荷峰谷差降低了4%，相當(dāng)于少建一座120萬千瓦的發(fā)電廠。

同時，發(fā)電側(cè)的變化也在悄然進(jìn)行。過去，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷降低時，電廠機組必須下調(diào)發(fā)電功率，一般下調(diào)到50%就已是極限。引入現(xiàn)貨市場后，許多電廠已經(jīng)把下調(diào)功率的極限降到38%，并有企業(yè)表示，經(jīng)過技術(shù)改造還有進(jìn)一步下調(diào)空間。

“在市場中，負(fù)荷調(diào)整就像見縫插針。調(diào)節(jié)能力強的機組參與上網(wǎng)的機會多，調(diào)節(jié)能力差的有機會也上不去，這就倒逼發(fā)電企業(yè)通過技術(shù)進(jìn)步提升發(fā)電效率。” 電力自動化研究所電力市場研究室主任馮樹海說。

AI決策讓交易計算更高效

電力現(xiàn)貨市場因交易和交付的間隔時間較短，價格會隨時間波動。

在我國試點建設(shè)的電力現(xiàn)貨市場中，電力日前市場以15分鐘為一個交易時段，每天96個時段；日內(nèi)市場每個交易時段為15—60分鐘；實時市場以交割時點前一小時的電能交易為準(zhǔn)。為了精確計算電價、撮合交易，電力市場必須考慮上百萬個變量，將消耗極大的算力。

面對未知且復(fù)雜的電力市場運行邊界，如何設(shè)計出符合我國國情的電力市場體系？楊爭林表示，實驗室團(tuán)隊正在探索使用人工智能技術(shù)干預(yù)，根據(jù)過去的特點分析市場規(guī)律，預(yù)測未來的市場走勢，“我們利用人工智能找出限制因素，將原本上百萬的約束變量縮小為原有的一成不到。”

“團(tuán)隊已成功研發(fā)了省級電力現(xiàn)貨市場云架構(gòu)支撐平臺，提出了多維度數(shù)據(jù)統(tǒng)一建模技術(shù)、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫混合存儲與聯(lián)動展示技術(shù)、客戶端和服務(wù)端圖形組態(tài)技術(shù)和微服務(wù)持續(xù)交付技術(shù)等。”楊爭林提到，基于這個平臺，研發(fā)人員可以像拼樂高模型一樣，實現(xiàn)一部分功能需求的敏捷開發(fā)，大大提升了研發(fā)效率，快速響應(yīng)市場規(guī)則的變化。

促進(jìn)更大范圍能源互濟

從整體上看，我國能源資源與用電負(fù)荷呈逆向分布，東部地區(qū)用電量大但資源有限，西部地區(qū)資源豐富但供大于求。同時，我國水電、氣電等靈活調(diào)節(jié)資源占比較低，新能源規(guī)模很大但是分布集中。通過開展大規(guī)模的電力市場交易，必然成為實現(xiàn)全國范圍內(nèi)電力資源優(yōu)化配置的重要途徑。

立足全國統(tǒng)一電力市場建設(shè)要求，研究所在國內(nèi)外尚無此類實踐案例的情況下，歷時2年，自主研發(fā)了計及ATC的省間中長期集中優(yōu)化出清技術(shù)，取得了從“0”到“1”的創(chuàng)新突破。

所謂ATC，就是“可用傳輸容量”，是指電網(wǎng)在已有交易或合同基礎(chǔ)上可進(jìn)一步用于交易的剩余輸電容量。該技術(shù)的研發(fā)成功，為全國統(tǒng)一電力市場深化改革提供了決策支撐。

當(dāng)前，國內(nèi)電力市場化改革進(jìn)入“深水區(qū)”。應(yīng)該如何建設(shè)完善符合我國國情的電力市場？楊爭林表示，實驗室將研發(fā)優(yōu)化模型改進(jìn)及算法性能提優(yōu)技術(shù)，進(jìn)一步推動省間中長期交易的精益化開展，提升跨省區(qū)輸電通道利用率和新能源消納水平，助力我國能源轉(zhuǎn)型發(fā)展和“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)。

（受訪者供圖）

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