發電企業應對電力系統向以新能源為主體轉變的思考

李權耕 門鳳臣 袁建麗 周勇 黃雷 王菲

（1.國家電投集團電站運營技術（北京）有限公司，北京 102209；2.國家電投集團科學技術研究院有限公司，北京 102209）

1.以新能源為主體的新型電力系統建設背景

“十三五”期間，全社會電氣化水平明顯提升，電力需求不斷增長，其他行業碳排放不斷向電力行業轉移，電力行業碳減排壓力持續增大。國家提出“3060年”雙碳目標，電力行業清潔綠色轉型發展勢在必行。大力發展新能源發電，構建以新能源為主體的新型電力系統，是電力工業促進自身減排、支撐全社會減排的有效途徑。

2.以新能源為主體的新型電力系統特點

新型電力系統核心特征在于新能源占據主導地位，成為主要能源形式。隨著分布式能源不斷發展，電源接入方式也將向集中式與分布式并舉的轉變。電網將構建大容量遠距離高壓輸電、區域電網互聯、主網與微電網互動的形態。分布式電源按電壓等級分層接入，實現就地消納與平衡。充分應用人工智能、大數據等先進算法提高電網智能水平，實現智能發電、智能調度、智能運維[1]。

3.以新能源為主體的電力系統給發電企業帶來的挑戰

新能源發電具有強隨機性與波動性，會給電網帶來脆弱性問題，需要發電企業提升新能源發電功率預測的準確性，提高調峰、調頻等輔助服務能力。新能源機組具有低邊際成本特點，為保證電網安全，新能源發電裝機留有裕度較大，進一步擠占了火電機組的發電空間，發電企業需要找到新型電力系統背景下火電機組的商業模式。由于新能源發電隨機性和波動性，導致電力市場供需比、輔助服務需求等不確定性增加，市場環境更加復雜多變，需要發電企業提高精細化管理水平和信息化水平，更為準確地預測市場環境變化，實施針對性措施。

4.發電企業應對電力系統向以新能源為主體轉變建議

發電企業需要在管理和技術兩方面協同提升來應對電力系統的變化。在管理方面，整合內部資源，對企業經營相關活動科學計劃和控制，最大限度發揮企業技術力量和資源潛力；在技術方面，應用新技術、新工藝，提升發電機組能效和穩定性、電能品質，準確預測電力交易市場形勢。

4.1 管理方面

在電力市場交易中，無論是財務核算和邊際成本報價都需要對發電成本進行科學、全面的分析。不同的發電形式成本構成差異明顯，成本分析的重點也不盡相同，煤電和氣電主要以燃料成本為主，邊際成本與燃料價格、機組能耗呈現很強的相關性，而與氣電相比煤電的燃料品質呈現不均勻性；核電燃料成本占比較小，邊際成本較小，初期投入巨大，主要成本為建設成本；水電、風電、光伏利用可再生資源發電，無需燃料成本，邊際成本較小或近似為零，主要成本為初期建設成本和設備維護成本，因此需要根據不同發電形式制定特性化的分析方法。發電企業做好成本分析有助于其明晰自身的邊界條件，使其更好地制定電力交易策略和方案，實現利益最大化。

低發電成本、電力消納好的機組在電力市場競爭中具有先天優勢，影響發電成本、電力消納的水風光資源、燃料供應、機組參數、網絡節點、電力需求等因素主要是在項目規劃階段確定的，錯過規劃階段后多數影響發電成本、電力消納的因素是難以改變的，做好以電力營銷為導向的項目規劃是提升發電企業電力市場競爭力的首要步驟和關鍵步驟，發電企業要高度重視發揮電力營銷規劃在項目規劃的作用。發電集團同區域場站進行聯合交易決策：一是可共享氣象信息、燃料信息、機組出力信息、需求負荷信息等信息，擴大各場站掌握的信息范圍，還可進行同類信息比對驗證，提升信息準確性；二是通過不同電源品種的優劣勢互補，在電力市場中進行風險對沖，可以降低市場風險；三是能夠追求更大效益，整體進行雙邊協商能夠獲得更大話語權，通過合同轉讓可以讓低成本機組多發電，降低發電成本，新能源機組聯合火電打捆交易可以爭取更多交易電量。

4.2 技術方面

高準確率的風光功率預測是預測新能源機組出力的重要支撐，同時根據溫度、季節、工作日與否、用戶以往用電行為，對用戶負荷進行科學預測，掌握市場供需關系和預測市場電價，有助于科學分解中長期交易合約和指導現貨交易市場報量報價，在一定程度上規避電力現貨市場上低電價電量和獲取更多的高電價電量。此外，高準確率的風光預測還有助于發電企業科學安排檢修計劃，在機組出力較低時進行檢修，減少電量和經濟的損失。

新能源機組發電出力由于受風光資源影響具有高度的隨機性和間歇性，給電力系統供需平衡帶來嚴峻的挑戰，在新能源為主體的電力系統中對平衡發電側出力提出更高的要求。儲能設備可平滑新能源電力輸出，在用電負荷低谷時段儲蓄新能源富裕電量，并在用電負荷高峰時段釋放電量，增加新能源交易電力；此外，由于用電負荷高峰時段電價相對較高，在此時段多成交高電價電量有助于提升發電企業收益。儲能設備還可協助新能源場站及時進行有功、無功功率吞吐，保持系統內部瞬時功率的平衡，維持系統電壓、頻率的穩定，減少新能源輔助服務分攤[2]。

電力改革下，多數發電企業都成立售電公司，發電企業以售電公司為主體積極推進用戶側響應，可以引導用戶側用電行為向有利于本企業電力營銷的方向調整，也為售電公司提供新的盈利點。一方面通過分時電價機制和實時電力信息交互，引導用戶主動調節負荷，降低用戶用電成本，平衡電力系統負荷峰谷差；另一方面，在不影響用戶正常生產生活的情況下，以用戶意愿為前提，通過操控平臺對用戶側大功率柔性負荷進行遠程調控，提升海量微負荷自動參與電網調峰能力[3]。

在電力交易市場化背景下，對電力生產穩定性提出更高的要求。以往非計劃停機和機組出力受限受到的損失主要以電力調度機構罰款和損失發電量為主；現階段還有可能需承擔現貨市場高位電價和輔助服務市場分攤費用，而且由于現貨市場電價波動性較強，帶來的損失有很強的不可預估性。發電企業應加強技術監督、安全生產等管理，確保發電機組安全、穩定運行，避免由于發電設備原因導致機組非計劃停機或降出力運行，減少發電設備故障造成的營銷收入損失。

做好火電機組靈活性改造。隨著電源結構發展形勢的變化，火力發電從以前最主要電力能源的地位，到現在增速放緩，以后逐漸發展為調峰機組，全力做好新能源發電的保障工作。隨著大規模新能源接入電力系統，對火電機組提供輔助服務能力提出更高的要求。隨著火電利用小時數不斷降低，輔助服務市場建設不斷推進，火電機組提供輔助服務獲得收益不斷增長，在有些火電企業甚至超過售電收益，提供輔助服務也是火電企業在電力改革大背景下生存的重要方式之一。

隨著電力市場規模不斷擴大及新能源電源占比不斷提高，市場形勢會更加復雜多變，以往用經驗來判斷市場形勢變化的方式無法有效支撐發電企業決策，利用信息化數字化、大數據分析等手段判斷市場形勢并輔助發電企業進行報量、報價等決策將會展現獨特優勢。輔助決策需要站在上下游產業高度，統籌多方面信息進行綜合分析，最終對發電企業提供科學建議。首先根據用戶歷史用能特性結合溫度、季節、經濟發展等因素，預測需求側負荷和電力交易市場成交電量；結合風光功率預測，計算新能源電站出力，確定火電、水電發電空間，預測市場供需情況；綜合考慮輸電線路、設備檢修、限流等信息，預測市場成交電價；最后根據發電企業機組狀態、生產成本、風險偏好等為發電企業報量、報價、分解中長期合同等提供特性化的建議方案，助力發電企業實現智慧營銷、科學營銷。