調峰輔助服務背景下煤電機組交易策略分析

王新亞，王青三，王川川

(1.國家電投集團河南電力有限公司，鄭州 450046；2.國電投南陽熱電有限責任公司，河南 南陽473000；3.國家電投集團河南電力有限公司平頂山發電分公司，河南 平頂山467312)

0 引 言

電力輔助服務是指為維護電力系統安全穩定運行、保證電能質量，除正常電能生產、輸送、使用外，由發電企業、電網企業和電力用戶提供的服務[1-4]。電力調峰輔助服務交易主要是通過降低火電機組出力，解決風電、光伏清潔能源發展與棄風、棄光的矛盾，為電網對新能源實際消納提供依據[5-8]，是貫徹落實中發〔2015〕9號《關于進一步深化電力體制改革的若干意見》的具體體現。隨著中國電力市場化改革的持續推進，依靠市場化手段激勵各類市場主體提供電力輔助服務已成為必然趨勢[9-10]。在此背景下，為完善和深化河南電力調峰輔助服務分擔機制，發揮市場在資源配置中的決定性作用，促進風電、光伏等清潔能源的消納，提高電網調峰能力，2019年8月20日，河南能源監管辦制定印發《河南電力調峰輔助服務交易規則(試行)》，并于2020年1月1日正式啟動運行。

1 電力調峰輔助服務交易機制分析

1.1 交易主體

河南電力調峰輔助服務堅持“誰受益、誰承擔”原則，按需調用，公平調度。電力調峰輔助服務交易初期，賣方暫為統調公用燃煤煤電機組，買方為集中式風電和光伏及出力未減到有償調峰基準的統調公用燃煤煤電機組，“外電入豫”電量和省內自備電廠暫不參與河南省內調峰輔助服務交易費用分攤[11]。

1.2 調峰輔助服務交易補償基準及價格機制

河南省煤電機組有償調峰基準為初始額定容量的50%，深調時段機組負荷率高于50%的火電機組，要支付相應的分攤費用，用以對參與深度調峰的機組進行補償。機組采用“階梯式”負荷率分段式報價，實行日前報價，統一出清，具體報價基準見表1。機組啟停調峰交易根據電網安全穩定運行需要安排，實行日前報價，按臺次結算。煤電機組參與調峰輔助服務交易，不影響機組原有合同電量的執行。

表1 河南區域有償調峰機組考核服務報價基準Table 1 Quotation benchmark for assessment service of paid peak-shaving units in Henan

1.3 調峰輔助服務交易費用核算機制

根據規則，深度調峰期間，省網發電機組調峰輔助服務補償費用計算方式如下。

1)深度調峰服務費為該機組各分段區間價格乘積的合計數。

2)深度調峰電量是指煤電廠在各深度調峰分檔區間內平均負荷率低于深度調峰基準形成的未發電量。

3)全網深度調峰服務費為機組各分段區間對應深度調峰電量與各分段區間對應出清價格乘積的合計數乘以調檔系數Ki，i取1～3。

4)為合理調控深度調峰服務費總盤子范圍，設置調節系數K，即全省調峰輔助服務實際結算費用與出清費用的比值系數，取值0～2，具體根據市場運行實際情況對K進行調節[11]。

2 省網調峰深度情況分析

考慮到2020年1～6月受新冠肺炎疫情影響，河南省全社會用電量低于正常水平，結合2020年7月～2021年6月河南省調峰輔助服務交易日出清數據、實際結算數據，搭建河南省網調峰輔助服務交易出清數據庫、結算數據庫，通過大數據分析對每月調峰深度、交易結算調整系數進行預測，并根據機組參與調峰輔助服務交易期間度電燃料成本變化情況[12-14]，動態調整煤電機組每天參與調峰輔助服務交易策略，確保單月收益最佳。

為便于衡量不同月份調峰輔助服務深度，引入日均等效深調小時數、深調分攤電量與補償電量比值系數概念。日均等效深調小時數為煤電機組24 h內調峰輔助服務補償電量與煤電機組裝機之比。深調分攤電量與補償電量比值系數為省網調峰輔助服務交易分攤電量與煤電機組調峰輔助服務交易補償電量之比。

表2為2020年7月～2021年6月河南省煤電機組調峰輔助服務交易出清情況。從表2可以看出，2020年7月～2021年6月等效日均深調小時數基本呈冬季高、夏季低的趨勢。其主要原因為近年來河南省風電裝機快速增長，截至2021年6月底已達到1522萬kW，1～4月為河南區域大風季風電出力大，加之“疆電入豫”、“青電入豫”電量快速增長，在省網用電需求增速偏低情況下，除極寒天氣外，煤電機組等效日均深調小時數在0.5 h以上。迎峰度夏期間，在民用負荷帶動下，省網用電負荷快速增長、風電出力降低，煤電機組運行負荷率較高，甚至在部分高溫時段出現電力供應緊張，局部時段出現錯峰有序用電現象，煤電機組等效日均深調小時數在0.2 h左右。基于上述原因，煤電機組調峰輔助服務度電補償均價也呈冬季高、夏季低趨勢。饒宇飛等[15]預測2020年河南省冬季負荷率低速增長下，無論電源按規劃建設、還是凍結純凝煤電建設，電網通過純凝煤電機組深度調峰或棄風、棄光調峰均面臨異常嚴峻的調峰形勢，基本與當前河南省網實際調峰深度情況一致。

表2 河南省網煤電機組補償情況分析Table 2 Analysis of compensation situation of coal power units in Henan province power grid

3 省網調峰輔助服務交易出清情況分析

“外電入豫”電量、自備電廠暫不參與河南省調峰輔助服務交易補償費用分攤[11]。換言之，河南省內煤電機組為外來新能源電量、省內自備電廠、新能源電量足額消納而調峰運行，調峰輔助服務交易補償費用由省內新能源裝機、部分時段未參與調峰輔助服務交易的煤電機組共同承擔。表3為2020年7月～2021年6月河南省網調峰輔助服務交易出清結果，考核費用為煤電機組深調時段電網調用負荷率與實際負荷率的偏差所產生的考核費用。

表3 省網深度調峰出清情況分析Table 3 Analysis on clearance of provincial grid depth peak shaving

通過分析可以發現，參與分攤的新能源裝機、煤電機組度電分攤費用與“分攤電量與補償電量比值系數”呈負相關性，“分攤電量與補償電量比值系數”高的月份參與分攤的新能源裝機、煤電機組度電分攤費用低。以2021年6月份為例，“分攤電量與補償電量比值系數”為5.71，相當于由5.71 kW·h分攤電量來補償1 kW·h煤電機組補償電量，此時參與分攤的新能源裝機、煤電機組度電分攤費用為50.81元/(MW·h)。而2021年2月份“分攤電量與補償電量比值系數”為1.49，參與分攤的新能源裝機、煤電機組度電分攤費用為185.53元/(MW·h)。

在省網低負荷煤電機組參與深度調峰時段，省網負荷一定時，外來電負荷越高，省內煤電機組等效日均深調小時數越高，省內新能源裝機需要承擔的分攤費用就越高，在外來電負荷的擠壓下，省內調峰輔助服務交易“分攤電量與補償電量比值系數”越小，省內參與分攤的新能源裝機、煤電機組度電分攤費用就會越高。尤其在冬季，煤電機組等效日均深調小時數較高，煤電調峰輔助服務交易報價也隨之升高，并由此引起省內新能源裝機、參與分攤的煤電機組度電分攤費用升高。

4 省網調峰輔助服務交易情況分析

河南省網調峰輔助服務交易結算以月為周期，基于上述分析，每月調峰輔助服務結算調整系數高低可以通過當月累計新能源、未參與深調的煤電機組度電分攤費用高低進行預測。當前，受新能源電價補貼滯后、調峰輔助服務交易度電分攤費用過高帶來的現金流壓力影響，新能源無法承受過高的度電分攤費用，當月累計新能源度電分攤費用偏高時，電網會兼顧新能源裝機經營承受能力，統籌部分新機調試、兩個細則考核費用對煤電機組補償費用進行補充，并酌情對該月調峰輔助服務交易結算調整系數進行下調。如煤電機組能夠動態分析了解當月新能源整體分攤情況，就可以提前預判當月深調電量的實際結算調整系數，合理制定當月剩余天數內的交易策略，從而提升當月整體收益。

4.1 深調結算調整系數預測與報價策略分析

為進一步分析河南省網調峰輔助服務交易出清結果與實際結算結果之間的聯系，建立2021年1～6月河南省網調峰輔助服務交易結算數據庫，通過月中對當月累計出清度電分攤費用高低預測當月實際結算費用調整系數，并據此調整當月剩余天數內的報價策略。表4為2021年1月1日～2月20日省網調峰輔助服務交易每日出清結果。從表4可以看出，1月份省網度電分攤費用較低，由此預計實際結算調整系數會高于2月份。以某公司2臺1 000 MW煤電機組為例，2月1～19日深調補償電量3346萬kW·h，度電補償用341.05元/(MW·h)，但省網累計新能源、煤電度電分攤費用為196.22元/(MW·h)，高于2021年1月份81.04元/(MW·h)，并據此預計2月份實際結算調整系數會低于1月份，機組調峰輔助服務實際收益會降低。在此情況下該公司及時調整2月20～28日報價策略，根據前一日出清結果，適時提高交易報價，從而確保結算調整系數下調后仍能取得較好收益。以此類推，假定2月1～20日省網累計度電分攤費用在100元/(MW·h)左右，據此預測實際結算時結算調整系數較高，如有可靠預測表明20～28日等效日均深調小時數在0.5左右，則20～28日應適當降低報價或保持報價不變，確保中標更多深調補償電量。假定2月1～20日省網累計度電分攤費用在100元/(MW·h)左右，據此預測實際結算調整系數較高，如有可靠預測表明20～28日等效日均深調小時數在1.0以上，則20～28日應適當提高報價，因為調峰需求很高，只要報價就會大概率中標，提高度電補償報價即能提高總體收益。

表4 省網深度調峰出清情況分析Table 4 Analysis and prediction of the clearance of provincial network depth peak adjustment

4.2 深調結算調情況分析

從表3可以看出，2021年1～6月，省內新能源裝機、參與分攤的煤電機組度電分攤費用分別為115.18元/(MW·h)、185.53元/(MW·h)、98.05元/(MW·h)、91.60元/(MW·h)、66.81元/(MW·h)、50.81元/(MW·h)，其中，3～6月基本呈遞減趨勢且不高于100元/(MW·h)，在此情況下，新能源分攤費用承受能力相對較強，據此預測3～6月實際結算時調整系數會較高。

表5為河南省網2021年1～6月調峰輔助服務交易實際結算情況，1月份結算調整系數為K1=0.6、K2=1、K3=1；2月份結算調整系數為K1=0.3、K2=0.3、K3=0.3；3月份結算調整系數為K1=0.4、K2=0.6、K3=1.0；4月份結算調整系數為K1=0.5、K2=0.7、K3=1.0；5月份結算調整系數為K1=1.0、K2=1.0、K3=1.0；6月份結算調整系數為K1=1.0、K2=1.0、K3=1.0。2021年1～6月調峰輔助服務交易結算調整系數變化趨勢與預測基本一致，表明省網調峰輔助服務交易結算調整系數是可以經過大數據分析進行預測的。表5為2021年1～6月省網深調結算情況，表5中1～6月省網調峰輔助服務交易累計結算費用4 600萬元分別為省網“兩個細則”考核資金補充。由表4、表5可知，省內新能源裝機調峰分攤電量、分攤費用在省網調峰分攤電量、分攤費用中占比較高，是省網調峰輔助服務結算費用的主要承擔者。從長遠來看，為保證河南省調峰輔助服務市場的健康運行，外來電量應視同省內新能源電量參與調峰輔助服務分攤[14]，利用市場杠桿與調度策略并行的調控手段，激發源網荷各主體調峰意愿，聯動多主體協同參與調峰，共同促進西北地區新能源的全面消納，這與當前河南省調峰風輔助服務市場實際需求一致[15-16]。

表5 2021年1～6月省網深調結算情況Table 5 Settlement of provincial network deep adjustment from January to June 2021

5 結 語

1)當前河南省煤電機組調峰深度、煤電機組調峰輔助服務度電補償均價呈冬季高、夏季低趨勢。

2)河南省省內新能源裝機是全省調峰輔助服務補償費用的主要承擔者。在外來電快速增長又不參與河南省調峰輔助服務補償費用分攤的大背景下，長遠來看，不利于河南省新能源的快速發展。

3)調峰輔助服務交易結算調整系數與省網月累計度電分攤費用的高低呈負相關性。煤電機組通過對省網月累計度電分攤費用進行大數據分析，提前預測當月實際結算調整系數，進而不斷優化自身報價策略，增加調峰輔助服務收益，避免個別月份實際結算系數低于預期而導致實際收益大打折扣。