現(xiàn)貨模式下火電機(jī)組經(jīng)濟(jì)調(diào)度研究

隨著電力供過(guò)于求，新能源建設(shè)突飛猛進(jìn)，跨省、區(qū)電力交易的比例逐年提高，火電機(jī)組在線負(fù)荷率下降較多，經(jīng)濟(jì)調(diào)度與傳統(tǒng)的分配結(jié)果將出現(xiàn)明顯差異，特別是隨著電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的建立，有效的機(jī)組經(jīng)濟(jì)調(diào)度在發(fā)電集團(tuán)效益提升方面將發(fā)揮重要作用。

一、背景

電力行業(yè)內(nèi)流傳一句“無(wú)現(xiàn)貨，不市場(chǎng)”的說(shuō)法，在電力市場(chǎng)建設(shè)過(guò)程中，現(xiàn)貨市場(chǎng)的建立與完善是衡量電力市場(chǎng)成熟度的標(biāo)志。2015年啟動(dòng)新一輪電力改革以來(lái)，發(fā)電行業(yè)經(jīng)歷了建國(guó)以來(lái)最深刻的變化。

火電裝機(jī)容量發(fā)展速度逐年降低。構(gòu)建“清潔低碳、安全高效”的能源體系是我國(guó)主要能源戰(zhàn)略。今后一段時(shí)間，火電政策將維持“減存控增”的原則，且以控制增量為重點(diǎn)，推進(jìn)供給側(cè)改革，進(jìn)一步淘汰落后產(chǎn)能。 (見(jiàn)圖1)

火電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)降低，逼近盈虧平衡生死線。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)6000千瓦以上電廠發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)出現(xiàn)逐年遞減趨勢(shì)，2019年，全國(guó)6000千瓦及以上電廠發(fā)電設(shè)備累計(jì)平均利用小時(shí)為3825小時(shí)，同比減少54小時(shí)。其中，火電設(shè)備平均利用小時(shí)為4293小時(shí)，同比減少85小時(shí)，是1978年以來(lái)的最低水平。 (見(jiàn)圖2)

跨區(qū)、跨省電力資源配置常態(tài)化。我國(guó)用電負(fù)荷中心和能源產(chǎn)能中心呈明顯逆向分布，通過(guò)深化電力體制改革，構(gòu)建全國(guó)性的電力市場(chǎng)體系，發(fā)揮市場(chǎng)配置資源的基礎(chǔ)性作用。(見(jiàn)圖3)

隨著電力供過(guò)于求，新能源建設(shè)突飛猛進(jìn)，跨省、區(qū)電力交易的比例逐年提高，火電機(jī)組在線負(fù)荷率下降較多，經(jīng)濟(jì)調(diào)度與傳統(tǒng)的分配結(jié)果將出現(xiàn)明顯差異，特別是隨著電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的建立，有效的機(jī)組經(jīng)濟(jì)調(diào)度在發(fā)電集團(tuán)效益提升方面將發(fā)揮重要作用。

二、發(fā)電集團(tuán)現(xiàn)貨報(bào)價(jià)前準(zhǔn)備工作

現(xiàn)貨報(bào)價(jià)主要考慮電力供需與時(shí)點(diǎn)價(jià)格的變化。

(一)負(fù)荷預(yù)測(cè)(電力需求)與發(fā)電能力(電力供給)

用電指標(biāo)是經(jīng)濟(jì)的晴雨表，負(fù)荷曲線和宏觀經(jīng)濟(jì)(GD附呈現(xiàn)強(qiáng)相關(guān)。在實(shí)際預(yù)測(cè)負(fù)荷時(shí)主要根據(jù)統(tǒng)調(diào)負(fù)荷預(yù)測(cè)、外電送入及新能源發(fā)電情況，估計(jì)統(tǒng)調(diào)機(jī)組運(yùn)行日負(fù)荷。為了驗(yàn)證預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，往往需要與去年的負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行同比分析。

發(fā)電能力主要分析省內(nèi)各發(fā)電集團(tuán)發(fā)電機(jī)組類(lèi)型及裝機(jī)容量，區(qū)分現(xiàn)貨機(jī)組和非現(xiàn)貨機(jī)組，分析受限容量，關(guān)注機(jī)組年內(nèi)的投產(chǎn)和退役，估算出省內(nèi)可調(diào)出力。

(二)發(fā)電機(jī)組成本

發(fā)電成本(主要指火電)可歸為固定成本和變動(dòng)成本兩類(lèi)，其中變動(dòng)成本=燃料費(fèi)+水費(fèi)+材料費(fèi)，發(fā)電集團(tuán)參與現(xiàn)貨首先要摸清每臺(tái)機(jī)組的發(fā)電成本。空載成本和邊際成本主要是由燃料和水費(fèi)構(gòu)成，這兩個(gè)指標(biāo)不僅可以作為電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力檢測(cè)、特殊機(jī)組補(bǔ)償?shù)膮⒖贾?，還是發(fā)電集團(tuán)必須掌握的報(bào)價(jià)成本指標(biāo)。

三、現(xiàn)貨模式下發(fā)電集團(tuán)機(jī)組經(jīng)濟(jì)調(diào)度

(一)發(fā)電調(diào)度權(quán)的部分轉(zhuǎn)移

現(xiàn)貨市場(chǎng)中發(fā)電側(cè)報(bào)價(jià)的結(jié)果決定運(yùn)行日哪臺(tái)機(jī)組發(fā)電，意味著發(fā)電集團(tuán)采用日前報(bào)價(jià)在很大程度上決定自己機(jī)組運(yùn)行日的開(kāi)停，實(shí)質(zhì)上承接了部分電網(wǎng)調(diào)度的職能。現(xiàn)貨模式下的調(diào)度方式為發(fā)電集團(tuán)機(jī)組內(nèi)部經(jīng)濟(jì)調(diào)度開(kāi)啟了一個(gè)優(yōu)化的空間。

(二)發(fā)電集團(tuán)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的決策困難

在電力供大于求的形勢(shì)下開(kāi)展現(xiàn)貨交易，各發(fā)電集團(tuán)在電力市場(chǎng)中PK發(fā)電結(jié)構(gòu)、發(fā)電成本和管理水平。最終的結(jié)果表現(xiàn)為兩方面:一是發(fā)電行業(yè)向?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)輸送了低價(jià)電力;二是發(fā)電行業(yè)管控差、能耗高的機(jī)組少發(fā)電，甚至不發(fā)電，加快了這類(lèi)機(jī)組退出歷史舞臺(tái)的步伐。決策困難之一在于如何確定發(fā)電機(jī)組動(dòng)態(tài)的發(fā)電成本，困難之二在于每臺(tái)機(jī)組出力大小受電網(wǎng)調(diào)度基于數(shù)學(xué)模型和安全校核等實(shí)施的機(jī)組組合(SCUC)和機(jī)組經(jīng)濟(jì)調(diào)度 (SCED)控制，發(fā)電集團(tuán)難于企及電網(wǎng)調(diào)度的精度。

(三)現(xiàn)貨報(bào)價(jià)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度

在現(xiàn)貨市場(chǎng)中，參考國(guó)外成熟經(jīng)驗(yàn)，作為發(fā)電集團(tuán)有3種基本報(bào)價(jià)方式。

1.仿真技術(shù)

已知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等，利用電力系統(tǒng)分析中的潮流計(jì)算等專(zhuān)業(yè)知識(shí)分析電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)運(yùn)行日負(fù)荷預(yù)測(cè)值，提出報(bào)價(jià)策略。目前，由于電網(wǎng)沒(méi)有公開(kāi)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖及相關(guān)參數(shù)，市場(chǎng)發(fā)電主體尚不能根據(jù)仿真軟件進(jìn)行電力系統(tǒng)分析。

2.數(shù)理統(tǒng)計(jì)及建模預(yù)測(cè)

利用大量的歷史數(shù)據(jù)模擬經(jīng)濟(jì)主體的運(yùn)行規(guī)律，同時(shí)對(duì)經(jīng)濟(jì)主體的未來(lái)行為進(jìn)行預(yù)測(cè)。當(dāng)前，由于現(xiàn)貨剛開(kāi)始運(yùn)行，缺乏必要的歷史數(shù)據(jù)，尚不能從數(shù)據(jù)中提煉主體運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行現(xiàn)貨報(bào)價(jià)。

3.基于機(jī)組邊際成本進(jìn)行報(bào)價(jià)

在現(xiàn)貨市場(chǎng)中，每個(gè)發(fā)電集團(tuán)要想了解其他發(fā)電集團(tuán)的發(fā)電成本不太可能，唯一可行的就是做好自己，了解清楚每臺(tái)機(jī)組發(fā)電固定成本和可變成本。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)行業(yè)自律合理安排自身機(jī)組發(fā)電的調(diào)用次序，確保利潤(rùn)最大化。在充分競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)中，每臺(tái)機(jī)組的最優(yōu)報(bào)價(jià)策略是按照自身的邊際成本報(bào)價(jià)，從行業(yè)發(fā)展來(lái)看，能夠促進(jìn)機(jī)組的優(yōu)勝劣汰。

隨著電力行業(yè)的深入發(fā)展，火電機(jī)組由電量的提供者逐漸向調(diào)節(jié)量提供者轉(zhuǎn)變，發(fā)電集團(tuán)必須重視現(xiàn)貨模式下機(jī)組的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，成立專(zhuān)門(mén)的研究機(jī)構(gòu)，定期評(píng)估現(xiàn)貨交易成果，建立并完善現(xiàn)貨交易數(shù)學(xué)模型，努力做到發(fā)電成本最小化。