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丹麦为何没有弃风?丹麦新能源消纳对中国的启示(2)

北极星智能电网在线  来源:《财经》杂志    2017/1/26 14:00:14  我要投稿  

成熟的电力市场

连结不同国家的输电网络为丹麦高效利用新能源创造了基本条件,但要真正足额消纳新能源,还离不开成熟的电力市场。

丹麦所处的北欧,是欧洲电力市场发端的地方。1991年,挪威最早建立本国的电力市场,到2000年,北欧四国全部加入,搭建起北欧电力市场,成立了交易中心——北欧电力交易所(NordPool),这一电力市场是欧洲乃至全球最早的跨国区域电力市场。

从2006年开始,欧洲其他国家也开始形成跨国区域电力市场,并且不同电力市场之间逐渐开始融合,能够在区域内进行电力交易。2009年,在欧盟的主导下,欧洲成立了欧洲输电网运营商联盟(ENTSO-E),目前已经覆盖了欧洲35个国家的42家输电网运营商,这一联盟的成立,其目的是为了促进电力、天然气市场自由化,并通过融合各输电网运营商,促进新能源的利用。

北欧电力交易所是一个电力现货交易中心,交易形式以日前市场(day-aheadmarket)为主,辅之以少量的日内市场(intradaymarket)。

所谓日前市场,是指电力交易的购电与售电双方需要提前一天向交易中心提交未来一天自己的供电能力和用电需求,并提出相应的报价。交易中心根据双方的报价来进行匹配,并将结果通知到匹配双方和电网公司。目前,大部分欧洲国家的电力公司都可在一个统一的日前市场里报价。

在北欧电力市场里,每天中午12点前,购售电双方需要向北欧电力市场报价,报价需要精确到每小时。报价结束后,交易中心根据报价计算出一个统一的出清价格,在下午1点前通知到交易各方,并将调度信息通知给电网公司,作为电网调度运行的依据。显然,由于每小时的报价不同,第二天每小时的电价也是不同的。在北欧电力市场的官网上,可以查询到每天、每小时不同国家或区域的电价。

日前市场的匹配能够解决绝大部分的需求,然而电力难以大容量储存,电力系统是一个即发即用的系统。一旦出现意外,比如用电方的需求临时变化,或者一些发电机组的意外停机,风力比预测的更大等等,就会出现实际运行与日前市场提交的信息不匹配的情况。为了解决这个问题,在日前市场之外,还有日内市场来平衡这种波动。

日前市场的匹配信息在下午1点前公布,然后从下午2点开始直到实际用电的一小时前,就都是日内市场的交易时间。购售电双方可以随时根据需要提出新的报价,这时候系统不会再计算统一的出清价格,而是按照最高买价和最低售价的原则进行优先匹配。

北欧电力交易所也在逐渐扩展自己的覆盖领域,2005年,随着一条丹麦至德国的输电线路的建成,其业务拓展到德国。2010年开始,波罗的海三国逐渐加入,并在英国设立子公司开展交易业务。到目前,北欧电力交易所已经成为欧洲13个国家的指定电力市场运营商。

相比日前市场产生统一的出清价格,日内市场的价格波动性显然要大得多。譬如风电由于具有零边际成本的特点,一旦风力大于预测,就很容易报出低价,迅速拉低日内市场电价。随着风电装机容量的不断扩大,风电出力不稳定的特点给市场带来的波动也逐渐扩大,日内市场交易正变得越来越重要。

北欧电力交易所官网的信息显示,2015年,北欧电力市场内一共交易完成了4890亿度电(同年中国用电总量为5.55万亿度),其中3740亿度来自北欧及波罗的海国家的日前市场,1100亿度来自英国的日前市场,还有50亿度来自北欧、波罗的海及德国的日内市场。

目前,北欧电力交易所里有来自20个国家的大约380个成员单位,绝大部分成员每天都会参与交易,每天产生大约2000个左右的交易订单。这些会员单位除了电力供需两端的电力公司、售电公司、大用户之外,也包括投资基金、投资公司、银行、中介公司等金融机构。

除了交易中心进行的现货交易之外,购售电双方也可以签订场外的中长期合约,在丹麦,这类合约一般是金融合同。中长期交易与现货市场的结合,为各类金融机构参与电力市场,创造各类电力交易衍生品创造了条件。

日前市场和日内市场所提供的电力供需信息,基本上保证了电网公司能够以此为依据维持电力系统平衡,然而实际运行依然有可能出现超出预测的情况。Vittrup介绍,丹麦电网公司还会根据实际运行情况和自己的预测,向一些调节性好的电厂购买备用容量和辅助服务,在其他发电机组出现意外的时候,这些电厂可以迅速启动,应对调峰调频需求。

通过这一整套机制成熟且覆盖区域广泛的电力交易市场,丹麦的风电可以灵活地通过在电力市场上报价来寻找到消纳的用户,而在风电供应不足的时候,又可以通过其他电源和周边国家购买电力来维持本国的电力供应。

Vittrup对《财经》记者展示了2015年9月第一周的丹麦国内电力需求、风电出力与电价变化的典型场景。在2015年8月31日上午10点,电力需求为443万千瓦,当时风力较小,风电功率为37.8万千瓦,此时丹麦从周边国家进口的电力达到240万千瓦,上网电价达到约55欧元每兆瓦时,是该周内电价的峰值。

9月2日凌晨2点,正是用电的低谷时段,全国需求为291万千瓦,其中风电出力达到了286万千瓦,此时丹麦向周边国家出口电力21万千瓦,上网电价也低至约10欧元每兆瓦时。

而到了9月5日凌晨4点左右,仅仅风电出力就超过了丹麦的电力负荷,此时丹麦不仅出口电力,而且上网电价为负数。

在整个变化的周期中,大型火电机组会根据市场电价的情况决定是否发电。在用电高峰时期,上网电价较高,火电所占比例也较高;而在用电低谷时期,电价较低,火电比例也随之降低,如果再加上风电出力较好,火电甚至会全部停机。电力市场的价格信号,而非行政命令在其中起到了调节的作用。风电由于具有零边际成本的特点,保证了它在市场中的竞争力,能够在有风力的时候满额发电,而火电则具有调节性好的优点,能够根据价格信号来决定启停时间。

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