发电企业应对电力系统向以新能源为主体转变的思考

李权耕 门凤臣 袁建丽 周勇 黄雷 王菲

（1.国家电投集团电站运营技术（北京）有限公司，北京 102209；2.国家电投集团科学技术研究院有限公司，北京 102209）

1.以新能源为主体的新型电力系统建设背景

“十三五”期间，全社会电气化水平明显提升，电力需求不断增长，其他行业碳排放不断向电力行业转移，电力行业碳减排压力持续增大。国家提出“3060年”双碳目标，电力行业清洁绿色转型发展势在必行。大力发展新能源发电，构建以新能源为主体的新型电力系统，是电力工业促进自身减排、支撑全社会减排的有效途径。

2.以新能源为主体的新型电力系统特点

新型电力系统核心特征在于新能源占据主导地位，成为主要能源形式。随着分布式能源不断发展，电源接入方式也将向集中式与分布式并举的转变。电网将构建大容量远距离高压输电、区域电网互联、主网与微电网互动的形态。分布式电源按电压等级分层接入，实现就地消纳与平衡。充分应用人工智能、大数据等先进算法提高电网智能水平，实现智能发电、智能调度、智能运维[1]。

3.以新能源为主体的电力系统给发电企业带来的挑战

新能源发电具有强随机性与波动性，会给电网带来脆弱性问题，需要发电企业提升新能源发电功率预测的准确性，提高调峰、调频等辅助服务能力。新能源机组具有低边际成本特点，为保证电网安全，新能源发电装机留有裕度较大，进一步挤占了火电机组的发电空间，发电企业需要找到新型电力系统背景下火电机组的商业模式。由于新能源发电随机性和波动性，导致电力市场供需比、辅助服务需求等不确定性增加，市场环境更加复杂多变，需要发电企业提高精细化管理水平和信息化水平，更为准确地预测市场环境变化，实施针对性措施。

4.发电企业应对电力系统向以新能源为主体转变建议

发电企业需要在管理和技术两方面协同提升来应对电力系统的变化。在管理方面，整合内部资源，对企业经营相关活动科学计划和控制，最大限度发挥企业技术力量和资源潜力；在技术方面，应用新技术、新工艺，提升发电机组能效和稳定性、电能品质，准确预测电力交易市场形势。

4.1 管理方面

在电力市场交易中，无论是财务核算和边际成本报价都需要对发电成本进行科学、全面的分析。不同的发电形式成本构成差异明显，成本分析的重点也不尽相同，煤电和气电主要以燃料成本为主，边际成本与燃料价格、机组能耗呈现很强的相关性，而与气电相比煤电的燃料品质呈现不均匀性；核电燃料成本占比较小，边际成本较小，初期投入巨大，主要成本为建设成本；水电、风电、光伏利用可再生资源发电，无需燃料成本，边际成本较小或近似为零，主要成本为初期建设成本和设备维护成本，因此需要根据不同发电形式制定特性化的分析方法。发电企业做好成本分析有助于其明晰自身的边界条件，使其更好地制定电力交易策略和方案，实现利益最大化。

低发电成本、电力消纳好的机组在电力市场竞争中具有先天优势，影响发电成本、电力消纳的水风光资源、燃料供应、机组参数、网络节点、电力需求等因素主要是在项目规划阶段确定的，错过规划阶段后多数影响发电成本、电力消纳的因素是难以改变的，做好以电力营销为导向的项目规划是提升发电企业电力市场竞争力的首要步骤和关键步骤，发电企业要高度重视发挥电力营销规划在项目规划的作用。发电集团同区域场站进行联合交易决策：一是可共享气象信息、燃料信息、机组出力信息、需求负荷信息等信息，扩大各场站掌握的信息范围，还可进行同类信息比对验证，提升信息准确性；二是通过不同电源品种的优劣势互补，在电力市场中进行风险对冲，可以降低市场风险；三是能够追求更大效益，整体进行双边协商能够获得更大话语权，通过合同转让可以让低成本机组多发电，降低发电成本，新能源机组联合火电打捆交易可以争取更多交易电量。

4.2 技术方面

高准确率的风光功率预测是预测新能源机组出力的重要支撑，同时根据温度、季节、工作日与否、用户以往用电行为，对用户负荷进行科学预测，掌握市场供需关系和预测市场电价，有助于科学分解中长期交易合约和指导现货交易市场报量报价，在一定程度上规避电力现货市场上低电价电量和获取更多的高电价电量。此外，高准确率的风光预测还有助于发电企业科学安排检修计划，在机组出力较低时进行检修，减少电量和经济的损失。

新能源机组发电出力由于受风光资源影响具有高度的随机性和间歇性，给电力系统供需平衡带来严峻的挑战，在新能源为主体的电力系统中对平衡发电侧出力提出更高的要求。储能设备可平滑新能源电力输出，在用电负荷低谷时段储蓄新能源富裕电量，并在用电负荷高峰时段释放电量，增加新能源交易电力；此外，由于用电负荷高峰时段电价相对较高，在此时段多成交高电价电量有助于提升发电企业收益。储能设备还可协助新能源场站及时进行有功、无功功率吞吐，保持系统内部瞬时功率的平衡，维持系统电压、频率的稳定，减少新能源辅助服务分摊[2]。

电力改革下，多数发电企业都成立售电公司，发电企业以售电公司为主体积极推进用户侧响应，可以引导用户侧用电行为向有利于本企业电力营销的方向调整，也为售电公司提供新的盈利点。一方面通过分时电价机制和实时电力信息交互，引导用户主动调节负荷，降低用户用电成本，平衡电力系统负荷峰谷差；另一方面，在不影响用户正常生产生活的情况下，以用户意愿为前提，通过操控平台对用户侧大功率柔性负荷进行远程调控，提升海量微负荷自动参与电网调峰能力[3]。

在电力交易市场化背景下，对电力生产稳定性提出更高的要求。以往非计划停机和机组出力受限受到的损失主要以电力调度机构罚款和损失发电量为主；现阶段还有可能需承担现货市场高位电价和辅助服务市场分摊费用，而且由于现货市场电价波动性较强，带来的损失有很强的不可预估性。发电企业应加强技术监督、安全生产等管理，确保发电机组安全、稳定运行，避免由于发电设备原因导致机组非计划停机或降出力运行，减少发电设备故障造成的营销收入损失。

做好火电机组灵活性改造。随着电源结构发展形势的变化，火力发电从以前最主要电力能源的地位，到现在增速放缓，以后逐渐发展为调峰机组，全力做好新能源发电的保障工作。随着大规模新能源接入电力系统，对火电机组提供辅助服务能力提出更高的要求。随着火电利用小时数不断降低，辅助服务市场建设不断推进，火电机组提供辅助服务获得收益不断增长，在有些火电企业甚至超过售电收益，提供辅助服务也是火电企业在电力改革大背景下生存的重要方式之一。

随着电力市场规模不断扩大及新能源电源占比不断提高，市场形势会更加复杂多变，以往用经验来判断市场形势变化的方式无法有效支撑发电企业决策，利用信息化数字化、大数据分析等手段判断市场形势并辅助发电企业进行报量、报价等决策将会展现独特优势。辅助决策需要站在上下游产业高度，统筹多方面信息进行综合分析，最终对发电企业提供科学建议。首先根据用户历史用能特性结合温度、季节、经济发展等因素，预测需求侧负荷和电力交易市场成交电量；结合风光功率预测，计算新能源电站出力，确定火电、水电发电空间，预测市场供需情况；综合考虑输电线路、设备检修、限流等信息，预测市场成交电价；最后根据发电企业机组状态、生产成本、风险偏好等为发电企业报量、报价、分解中长期合同等提供特性化的建议方案，助力发电企业实现智慧营销、科学营销。