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新型电力系统,寻求更优模式?

2023-04-04 17:32| 来源: 网络整理| 查看: 265

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文 | 王进 赵荣美

输配分开,输配各自独立经营,已经成为电力市场化国家的标准模式。历经几十年来电力市场的各种检验与持续改进,叠加各种智慧化技术的广泛应用,电力行业分拆被证明是迄今为止最佳的制度安排。

特别的是,各国绿色发展与能源转型加快,可再生能源电力规模与比例越来越大。其中,星罗棋布、遍地开花的分布式发电更是飞速增长,而最适合可再生能源加速渗透的电力体系,即所谓的“新型电力系统”,无疑是分拆制度下统一市场模式。

对统一市场(或共同市场)模式有不同的理解和定义。我们认为,统一市场是一套体系。首先,这个体系下的产品包括现期货各种交易品种,如现货(SPOT)、日前、日内、时前、灵活性市场等。

其次,产品交易的市场包括微网内市场、配网内市场、省/市/区内市场、全国市场、甚至国际市场。再次,市场出清的顺序是优先满足微网内市场平衡,再配网内市场、再省/市/区内市场,再全国市场。最后,统一市场有“三公”机制作为支撑,而“三公”机制背后是一整套电力市场的基本法案、配套法规及监管体系。

欧洲分拆制度及其互联电网体系为中国推进电力统一市场体系提供了很好的参考。就电力体系而言,中国与欧洲有很多相似之处,学习、改进、升级的潜力巨大,深化电力体制改革,建立起新型电力系统,中国可以少走、甚至不走弯路。

关于中欧电网的相似性

欧洲互联电网(ENTSO-E)及统一市场覆盖35个国家,中国有31个省、市和自治区(下称“省/市/区”),相差无几;ENTSO-E由42个输电网企业组成,中国31个省网及蒙西电网构成32个省网输电体系;欧洲配网企业超3000家,如果每个县、区和县级市(以下简称“县/区/市”)至少有一个配网主体,中国至少有2844个配网企业;ENTSO-E供电面积、服务人口和供电总量等大约是中国的一半左右。

相比于欧洲,中国可以建立起一个双倍规模、更大容量、更繁荣、更有活力、更易达到最高效率的均衡市场。

(选填)图片描述 关于电力安全性的理解

电力能否更安全、更稳定地从电源方传输到用电方,用电方是否能安全得到其所购买的电力,电力系统安全已经成为能源安全、甚至国家安全的头等大事(参见《能源安全大战①:全球危机蔓延,安全压力巨大》)。

电力系统安全的核心是在追求更高效率的前提下,实现电力供求总量的平衡与电力供求实时的平衡。安全事故最后都体现在总量失衡或者实时失衡上,或者两者同时发生,而实时失衡最常见。

在《电力大战⑨:新能突飞猛进,未来天空无限?》中,我们描述了极端气候常态化、高比例可再生能源以及意外事件等,对电力系统安全构成的严峻挑战,大大小小案例层出不穷。

2022年6至8月,川渝地区严重干旱,水电不足,区域性电力总量失衡与实时失衡,导致近三个月的“有序供电”;2021年9月21日开始,东北地区一周时间内风力发电急剧减少,导致东北地区“拉闸限电”;2019年8月9日下午5点左右,海上风电突然大幅降低,导致英国英格兰与威尔士地区大停电,停电长达1.5小时。

2021年2月,百年一遇的暴雪严寒天气导致美国德州电网严重破坏,以至电力供应瘫痪,经过近一周时间电网才得以全面恢复;2008年,中国南方地区冰凌雪灾,全国13个省市的输配电力系统遭受损失,全国停电县(市)多达170个,历经40余天的艰苦奋战,受灾电网才全面恢复。

2022年8月后,俄罗斯对乌克兰电力设施实施导弹打击,发电厂与电网遭受严重破坏,超过60%以上电力供应中断,总量与实时严重失衡,直接瘫痪了乌克兰60%以上依靠电力驱动的经济基础,入冬后的居民生活无法保障。

电力系统安全意味着最高效率曲线上的电量总体平衡及电力实时平衡,能有效应对系统的各种冲击,并快速恢复。这至少包括以下几个方面:

一是电力供应总量是否足够,不至于全国范围内大规模的“拉闸限电”;

二是电力经济性是否最优,电力均价是否相对稳定,不至于经常性的大起大落,更不能一路飙升;

三是电量总体平衡下,各区域是否协调,不至于有些地区经常性“窝电”,另一些地区经常性“缺电”,市场均衡点低于或远低于最高效率曲线;

四是电量总体平衡下,电力是否实时平衡,不至于高峰时经常“拉闸限电”,低谷时“窝电”浪费,市场均衡点低于或远低于最高效率曲线;

五是电力系统及子系统是否稳健安全,包括电力设施、输配线路、信息系统及运营系统等,不至于因为气候突变、人为失误、管理差错、技术障碍、供求失衡、恶意破坏、恐怖袭击、网络骇客甚至军事战争等原因,很容易失控,大规模中断,并难以尽快恢复。

关于平衡模式的安全性

电力实时平衡是电力市场总量平衡的基础,也是电力市场追求的目标。不同的平衡模式导致的安全性、经济性及市场效率有明显的差异。

按区域规模划分,平衡模式可分为三类:

模式一:微平衡,即从小规模出发,争取并优先在每个微网区域(例如,德国的平衡基团)或配网区域实现平衡,借此实现中规模,如各州/省、及欧洲各国的平衡,最后达到全国或统一市场的平衡;

模式二:中平衡,即从中规模出发,力争并优先每个州/省的平衡,再达到全国或统一市场的平衡,为此有可能牺牲小区域内的平衡效率,包括限制某些企业的用电负荷,或限制一些电厂的发电量,或两者同时发生。如此情况下,小区域电力平衡只能在较低的效率曲线上实现;

模式三:大平衡,即从大规模出发,力争全国范围或统一市场的平衡,电力在大计划模式下全国范围调配。如此,一般需要牺牲各州/省以及小区域内的平衡效率。强制停止某些企业的用电负荷以及限制一些电厂发电量,将是常态。

就电力系统安全性而言,模式三的安全程度远远小于模式二的安全程度,模式二的安全程度远远小于模式一,即模式三 /阅读下一篇/ 返回网易首页 下载网易新闻客户端



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