电力现货市场交易对计量方式改进需求研究

●任远 韩霞 赵堃 郭易鑫 闫丹梅

一、引言

2017 年9 月5 日，国 家 发展改革委办公厅和国家能源局综合司联合发布了《国家发展改革委办公厅 国家能源局综合司关于开展现货电力市场建设试点工作的通知》（发改办能源 〔2017〕1453 号），通知明确了8个首批电力现货市场建设试点，分别是南方(以广东起步)、蒙西、浙江、山西、山东、福建、四川和甘肃等8 个地区，通知的发布，标志着中国电力市场进入了一个新纪元。

电力现货交易从本质来说属于一种电力交易，主要是基于电力曲线对电力商品进行物理交割，这种交割可以是实时或者准实时的，其主要开展的是辅助交易，包含日前、日内实时电量交易和备用、调频等辅助交易。建立电力现货市场有利于电力价格靠市场机制调整，有利于优化配置相关资源，有利于可再生资源的消纳促进，有利于推动“双碳”达标、绿色发展。

首批建设的8 个试点地区中，山西位列其中。试点建设过程中，山西改变了市场参与方式，其中发电侧“报量报价”，批发用户（含售电公司）“报量不报价”，零售用户不参加现货市场申报，其参与方式改由售电公司代理参与。通过改革，山西于2019 年9 月1 日率先进入了结算试运行，结算试运行从单日变为两个月，逐步延长了试运行周期。到目前为止，山西已完成6 次连续结算试运行，总体情况平稳，改革优化了资源配置，释放了红利，效果良好。

山西的改革试运行期间，电力现货市场未出现大的波动，市场相对平稳、利益公允，市场参与各方，包含发电主体、大用户、售电公司及售电公司代理的零售用户均受益匪浅。具体效果来说，低成本机组增发电量达7.27亿千瓦时，结算价格呈梯度下降态势。高成本机组电量有所减发，下降4.55 亿千瓦时，但收益却上升0.76 亿元，主要原因为高价合同的转出、低价现货电量的买入。从上述数据可以看出，改革红利已经惠及到了用户侧，用电成本大幅度降低。总体来说，改革是成功的，但是，改革也相应的带来了许多问题，如计量数据的精度、数据采集的频度等，给电力现货市场的发展带来了新的挑战。

随着社会的发展，现货市场交易新的需求对发、用两侧用户电量计量数据的精度、数据采集频度、分钟级冻结完整性都提出了更高的要求，开展现场计量装置升级改造、采集系统功能优化升级、数据清洗保全等工作已迫在眉睫。电力现货市场交易流程如图1。

二、电力现货数据需求分析

（一）需求侧响应需精准计量数据及政策支持

图1 电力现货市场交易流程

需求侧响应是逐步市场化的，经历了一个长时期的发展过程，从最开始应用固定费率电价调节、简单的“拉闸限电”，到伴随着电力市场的逐步完善，在现货市场、辅助服务市场中动态提升能源消纳效果。建立电力需求响应长效机制，需要精准、实时的电量和负荷变化曲线，并需要国家政策的支持，包含电力需求响应资金保障和财政、税收等政策。同时，需要推进费率电价、可靠性电价、可中断负荷电价等新的价格机制建设，推进需求响应成本纳入输配电价核定政策落地。

（二）有序用电及资源合理配置需负荷准确采集

尖峰负荷缺口是一个长期困扰供电市场的问题，但是，单纯依靠继续扩大煤电装机规模解决问题不仅会造成成本上升，还易造成环境污染。解决这一问题的关键是尖峰用电信息的采集掌握，需要优化电力系统的整体结构，推进电力供应结构改革，从根本上解决电力缺口，确保电网安全运行和供电秩序稳定，提高客户端用电水平，电能和电网设备利用率，优化配置电能资源，提高供电企业优质服务水平。

若企业、居民用户集中某个时段用电，会造成电力不足，需建立有序用电机制。有序用电是指通过行政管理、经济补贴等方式，改变用户用电方式，达到电量合理配置。有序用电需要采取一系列措施，如错峰、避峰、轮休、让电、负控限电等规范用电秩序。有序供电“原则上会保证居民用电，根据电网的负荷情况进行调整”，因此，负荷的实时准确采集关系着调节的有效性。

（三）负荷预测需要大数据支撑

电力负荷预测是通过构建科学可靠的负荷预测数学理论与研究框架对电网的负荷状况进行预测与评估，从而保证电量与电能资源合理分配的有效手段。深度学习与人工智能的发展，给电力负荷预测带来了新的技术，供电企业可通过神经网络模型准确高效地预测用电负荷，但神经网络的运行需要大量的基础数据对网络进行训练，故需采集大量的、 准确的一手数据。电力现货市场交易品种复杂、交易频率高和价格波动大，需重点对超短期负荷的预测水平进行提高，从而使自身在现货市场中的能量市场、容量市场、辅助服务市场及需求侧响应市场中利润最大化。

（四）电源侧按用分配需准确计量电量

电力调度机构根据需要进行电量分配。实践中，按照“以用定发”的匹配原则，将D、D+1、D+2 日省内发电侧政府定价电量的96 点曲线，以15 分钟为周期，按四个梯次向发电企业分配。第一梯次为新能源企业；第二梯次为拥有奖励电量的常规燃煤火电企业；第三梯次为拥有燃机优化电量、淘汰落后产能电量等特殊性质政府定价电量的常规燃煤火电企业；第四梯次为全体具备分配普通基础电量资格的常规燃煤火电企业（含第二、第三梯次）。若15 分钟内，发电侧政府定价电量已在前序梯次分配完成，则不再向后续梯次进行分配。逐渐淘汰落后产能及高污染运行机组，优先支持清洁能源，提升清洁能源所占比值。发电侧政府定价电量的准确采集是保证按用分配的关键。

（五）电费结算需要电量计量无差异

电力公司营销部门负责批发市场用户和售电公司电量电费清分结算，负责组织零售市场结算方案申报及零售用户电量电费清分结算，即营销部门负责完整售电侧电费结算工作。每15 分钟为一个计量、清分及结算时段。电费结算需要完整、准确的分钟级冻结电量和明晰的政策电价目录。通过电费结算，使不同类型的发电机组在不同时间产生的电量由价格差异体现各自价值，平衡不同发电类型企业和用户利益，合理引导电力系统灵活调节资源发展和输电通道建设，激励需求侧资源参与系统调节，由价格信号引导构建清洁低碳高效的能源体系建设。简而言之，电费结算对数据提出了精准化需求。

三、电力现货市场数据计量方式解决方案

基于以上业务对数据的需求，针对发、用两侧现有计量及采集系统功能分析，国家电网现运行表计及采集系统可基本满足发、用两侧现货市场需求，但针对于冲击性负荷及谐波含量比较高的用户和新能源发电用户，现行0.2S 智能表及采集设备无法满足分钟级曲线数据记录的完整性和实时性，现有的采集系统数据补全和数据计算的时效性还难以满足发电企业和用户对分钟级电量数据的及时性需求。针对上述需求，提出以下解决方案。

（一）新型表计应用

随着技术的更新与社会的发展，太阳能、风能等新能源不断并网，使得电网中包含了各类非线性、冲击性和不对称性负荷，此类非线性动态负荷的电流动态变化，导致电网出现频率偏差、电压波动、电压闪变、电压不平衡、谐波畸变和直流注入等一系列问题，影响电能计量装置计量的准确性，为企业带来经济损失。

针对此种用电工况，宜采用冲击负荷型或者是谐波性电能表进行电能计量及结算，可有效统计多次谐波，对于不稳定的电网具有较准确的计量功能，有利于提高同期线损管理水平，提高电网的电能精细化管理，减少经济损失。

（二）采集终端改造

采集终端是介于电能表和用采系统（电能量采集系统）之间的数据采集、转存、上报的关键设备，贸易结算所需数据的唯一性、完整性都需要终端设备来进行保证。目前采集终端作为现场数据和后台结算数据的承上启下者，其可靠性成为采集系统的关键和“瓶颈”。先运行的采集终端尤其是场站的采集终端，因技术规范不统一，功能各异，可能对数据采集成效造成影响，可改造提升现有采集终端。新型采集终端应技术规范统一，兼容多种表计通讯规约，确保结算数据均来源于电能表；具备结算曲线的补采、缺点标识、采集进度管理，确保数据连续性和完整性；支持主站对表计的点对点校时；可外接基于北斗或GPS 设备进行表计自校时，并对时钟超差电表进行自动校准，可完成定时、定量的完成表计对时；实现数据位小数位6.4 位（共计10 位数）条件下的数据上传。

（三）采集系统升级改造

采集终端完成对电能表数据采集和存储后，其数据可视化、异常表计数据识别、统计分析、业务结算数据接口等功能都由采集系统主站完成。改造后的采集主站应具备高密度/频率的分钟数据采集（15 分钟甚至5分钟密度）；根据现货交易规则，具备完善的数据补全拟合机制。计量专业接收抄表任务后对用户D 日96 点数据进行采集并完成系统核验，对采集数据完整的用户及其核算关联用户，推送采集数据至中间库，营销业务应用系统获取96 点数据进行电量计算，并对计算结果进行审核，重点审核变更用电用户；对采集数据缺失用户，计量进行补采、表计异常处理等工作。同时，开发系统功能模块，完善消缺。

从我国国情来说，火电机组目前占比较高，但清洁能源发展也比较迅猛，供电计划与市场并存，供电价格的稳定需依靠电力现货市场理论与创新解决。现有的中长期贸易结算方式下，一般是以月为结算周期，由于用电量结算周期长，结算电能数据采用两位小数基本上能够满足，但是在现货交易模式下，尤其是针对三相电能表，用于结算的电能数据是以日、小时甚至分钟级别，现有的智能电能、采集装置及采集系统无论从曲线记录、分钟级电量存储、数据传输、数据采集清理已无法满足实时结算的需求。针对发用两侧现货市场需求，15 分钟出清规则的影响，现货交易表计、采集终端及采集系统需支持当前有无功电能、15分钟负荷曲线、分钟电量冻结、日冻结、月冻结以及电量变化分钟级感知设计，并且所有数据必须从电能表内读取，保持数据时间的一致性，具备数据的可追溯性。建议Ⅰ类用户10000 千伏安/200 兆瓦时以上发电机的现场、Ⅱ类大负荷现场都应该采用新型关口表用于计量计费考核，并升级改造现有的电量采集系统，进一步提升采集系统数据的及时性、完整性，提升数据精准性、可用性，通过数据引导发、用电侧企业市场参与度，提升企业收入水平，降低用电侧用电成本。

四、结语

电力现货市场交易是一个系统工程，用采系统和市场化售电系统需从采集能力、数据异常校验、售电侧结算功能开发与优化、结算数据贯通及交互数据质量等几个方面提升。本文对电力现货市场交易数据需求进行了分析，针对需求提出了相应的解决方案，从而保证了参与双边电力现货交易的市场主体各方的权益。