CSEE网络学术报告厅:第10期“能源创新青年论坛”成功举办

发布时间:2022-09-25 07:06:09 来源:aoa电竞app 作者:aoa电竞app下载

  4月10日,由中国电机工程学会指导,中国电机工程学会青年和教育工作委员会主办,中国电科院期刊中心、中国电机工程学会清华大学会员中心联合承办的第十期“能源创新青年论坛”在线上成功召开。作为“CSEE网络学术报告厅”的系列活动,论坛旨在促进新形势下电力与能源领域专家学者的交流和合作,探讨行业前沿热点与发展趋势。第十期论坛的主题为“多层次统一电力市场建设”,中国电机工程学会副秘书长、青年和教育工作委员会主任委员、清华大学电机系主任康重庆,中国电力科学研究院副院长、新型电力系统仿真国家工程研究中心主任、中国电机工程学会会士、国家电网公司首席专家孙华东致开幕词。论坛邀请了中国电力科学研究院电力自动化所副所长杨争林、国网能源研究院副总工程师马莉、华北电力大学能源互联网研究中心副主任刘敦楠、清华大学能源互联网创新研究院副院长陈启鑫、北京电力交易中心市场部主任李竹、中国电科院电力自动化所电力市场室副主任郑亚先参与主旨报告与圆桌会议。开幕式与主旨报告由本期会议召集人杨争林主持,圆桌会议由马莉主持。

  康重庆代表主办方向所有参与线上直播的学者表示欢迎。他表示中国电机工程学会高度重视电力能源领域高层次青年人才发展与创新,“能源创新青年论坛”就是服务青年人才的重要平台。加快建设全国统一电力市场体系是中央全面深化改革委员会于2021年11月提出的最新指导意见,旨在实现电力资源在更大范围内共享互济和优化配置,提升电力系统稳定性和灵活调节能力,推动形成有更强新能源消纳能力的新型电力系统。本期论坛将着眼“多层次统一电力市场建设”这一主题开展学术报告与交流研讨,希望本次论坛能给广大青年学者带来新的思路,为加快推进我国能源低碳转型和实现双碳目标做出积极贡献。

  孙华东代表会议承办方对一直以来支持论坛发展的各位同仁表示感谢。他表示,中央全面深化改革委员会审议通过的《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》体现了中央对我国未来电力市场体系的整体设想,也代表了未来一段时期内深入推进电改的主要工作内容。十四五期间,我国能源绿色低碳转型步伐加快,新能源将进一步大规模发展,能源结构和电力供需形势将发生深刻变化,在该背景下,亟需开展适应中国国情、服务新型电力系统构建的电力市场体系、机制设计,电力市场运营、电力市场模拟推演等关键技术的研究和探讨。希望大家通过交流对话,互相启发,碰撞出创新的火花,取得有益的会议成果,助力“双碳”目标的实现。

  刘敦楠作了题为“基于能量块的省级电力中长期连续运营典型方案”的报告。首先从新型电力系统建设、市场主体诉求、市场运营效率等多个角度,阐明电力中长期连续运营的迫切需求,进而提出基于带时标能量块的统一电力市场标准化设计。在此基础上,以山西、江西作为现货、非现货省份典型案例,介绍了北京电力交易中心准备推动的省级电力市场中长期连续运营典型方案,包括多年和年度的基荷、峰荷块交易,月度的分时段块交易,月内连续和日滚动的24小时块交易;并介绍了中长期连续开市至D-2,基于各时段能量块合同自动形成日计划曲线的方法,以及偏差考核、预挂牌上下调、现货市场三种平衡机制。最后,报告从时空尺度、价值体系、模式路径、交易主体和行业发展等多个方面对新型电力市场进行了展望。

  陈启鑫作了题为“储能参与电力市场的机制设计”的主旨报告,介绍了其团队的最新研究成果,即一种新型的储能参与交易的电力市场机制,该研究成果已在Applied Energy期刊发表。在“双新”电力系统中,储能的重要性与日俱增,然而目前的能量市场机制并不能适应储能高效参与。所提出的新型机制可有效解决储能参与市场的难题。一方面,设计了一种新型的投标结构,储能可提交单位充放电里程的成本函数,这能帮助储能更准确地反映其真实成本以供市场出清。另一方面,基于 Vickery-Clarke-Groves (VCG)机制和非对称纳什讨价还价理论,设计了相应的结算规则,可抑制储能的策略性报价行为。该机制能够有效地提升市场配置资源的效率,并满足激励相容原理。在我国电力市场化改革持续深化建设的大背景下,该机制具有重要的应用价值。

  李竹作了题为“我国多层电力市场体系建设的实践与思考”的报告,指出随着我国电力市场建设的稳步推进,“统一市场、两级运作”的统一电力市场架构已基本形成,电力市场开放度、活跃度显著提高,市场机制助力清洁能源消纳水平持续上升;市场配置资源的决定性作用逐步显现。根据中央第二十二次深改会有关精神,电力市场建设将迈入新的阶段,下一步多层次统一电力市场体系的建设将主要面临保障全国电力供应、促进新能源市场化消纳、适应双轨制的市场环境、设计多层次市场建设路径等四方面挑战,需要重点研究解决。下一步,应按照《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》的要求,以系统化思维推动多层次统一电力市场建设,坚持“统一市场、两级运作”的建设路径,有序推动新能源等优先发电以及各类新兴主体参与市场,完善电力市场功能体系,健全中长期、现货、辅助服务、容量补偿等电力市场交易机制,促进能源资源的大范围优化配置。

  陈启鑫对《电网技术》《中国电机工程学报》电力市场相关专题的设立背景以及征稿范围进行了介绍。

  圆桌会议围绕“多层次统一电力市场建设”展开探讨。各位专家针对建设多层次统一电力市场的关键点、“双碳”目标背景下新能源参与电力市场的难点、储能等参与电力市场的难点、中长期现货和未来容量市场交易品种统筹衔接的难点、中国电力市场建设技术领域难点、如何在保供前提下提高新能源投资动力等方面展开讨论。随后各位专家在线为网友解答疑问,提出对能源创新领域青年学者的鼓励和期望,并为广大学者送上寄语。

  杨争林对本次论坛进行总结,他对各位出席会议的领导嘉宾表示感谢,诚挚欢迎各位参会专家同仁对本次会议提供建议。

  论坛采用网上直播的方式,最高人气值接近1.4万人次,吸引来自电力企业、高校及科研院所的专家学者观看并参加线上交流,论坛从始至终都洋溢着开放包容的学术氛围。“能源创新青年论坛”将打造专业学术会议与期刊投审稿培训相结合的特色会议体系,持续举办系列论坛。

  1)支撑新型电力系统:多层次统一电力市场支撑着我国能源转型和新型电力系统建设,新型电力系统的路径和模式靠电力市场选择,新型电力系统模式的投资和回报也靠多层次统一电力市场实现。故需要了解新型电力系统物理形态的特征,我们的市场设计需要围绕新型电力系统的关键元素,即新能源在市场下需要获得相对于火电的优势地位;

  2)新型电力市场的机理需要深入研究:需要考虑新能源并网给电网带来的额外的安全外部成本,以及不同类型新能源给用户带来的环境价值。未来成本的竞争不再是边际成本的竞争,而是更综合考虑环境价值和安全价值上的竞争力;

  3)需要关注调度分区分层平衡模式的变化,物联网将对电网的运行形态有很重大的影响。

  1)关于市场:肯定了以市场化机制作为促进能源资源配置的核心抓手,故需要从国家战略的角度来建设电力市场;

  2)关于全国统一:需要在全国层面配置电力资源、建立市场机制,从国家层面构建具有一套统一标准的、有系统化思路的市场机制;

  3)关于体系和多层次:需要适应新的分布式主体参与的市场,而不是单一的国家市场。需要从以上的三个角度统筹推动工作的开展。

  1)在我国建设如此大范围、多主体的市场,需要以系统思维进一步细化顶层设计,明确具体、清晰的市场建设路径;

  2)需要统筹好多元目标,市场的目标就是要提高效率,降低成本,它是以效率优先的,但我们需要同时考虑能源安全、清洁低碳等其他目标,综合运用市场和政策等多种手段,有效推进市场建设;

  1)需要重视“多层次”概念:多层次实际上体现的是需求导向和国情和网情的基础,这跟我们国家调度的分级调度体系实际上是密不可分的。国调、省调的基础定位和平衡责任的差别决定了我国电力市场分层次的差异性。

  2)多层次市场是否能良好运行的关键点在于统一,其中有几个维度:一是省级市场和省内市场的统一(体现在市场主体的统一管理、出清结果执行的统一明确、结算方式的统一明确);二是省间市场内部的统一,省间电能量市场应该是在中长期、日前、实时不同时间尺度上,优化安排省间买、卖中标安排,层层递进,逐步优化利用省间通道的可用传输能力,这里面涉及到可用传输能力的统一管理和动态更新,省间共享备用市场,不同于省内的备用市场,因为其实质是利用省间联络线功率交换调整来提供备用能力,参与的主体更多应该是省级电力公司代理,备用能力也需要占用省间通道的可用传输能力,需要纳入可用传输能力的统一管理和动态更新,输电权和容量商品是否适合在省间市场配置有待进一步探讨(比如容量市场是以提升长期充裕性和运行可靠性,还是高成本容量机组收益补偿为目标);三是省内市场的不同商品品种的配置跟统一协作,重点体现在除了为经济高效的完成省级电力平衡与运行安排必须配置的电能、辅助服务商品外,还需要启动保障高比例新能源为特征的新型电力系统运行容量充裕性和系统运行可靠性的容量市场建设,以及与节点电价定价的现货市场配套的金融输电权商品建设。

  1)在未来的能源转型过程中,新能源参与市场是和火电转型同节奏的;2)从短期来看,目前新能源入市大概率会涨价,新能源短期内大量入市会造成整体电价水平的增长。在长期来看,新能源在安全稳定和随机波动上给整个系统带来了负面的影响,这是新能源入市面临的很大的问题;3)新能源需要解决不能自我调节、自控的问题。解决方案有:跨区跨省交易外送、分布式新能源在能源互联网、综合分布式能源系统、虚拟电厂在里面起到作用。此外新能源还需要发掘自身的绿色价值,如绿证认证、碳交易市场等。

  从规模化储能或电网侧储能来讲,1)首先是它需要有参与者身份,其次需要定义它参与的市场品种;

  2)后续会有更多分布式、用户侧的储能发展,需要有分布式、本地化的能源交易,让它们提供相应的服务、获取相应的价值;需要通过虚拟电厂或者售电代理的方式,将分散的资源聚合起来,让它以虚拟的身份参与到批发市场中。

  1)要坚持系统思维,统筹考虑市场交易品种的设计,明确好电能量市场、辅助服务市场、容量市场、输电权市场、绿色市场等各自的功能定位,做好相互衔接;

  2)结合不同省的电源装机结构、电量结构变化、负荷特性、成本价格等因素进行定量测算,统筹考虑这几种市场建设的先后次序和耦合关系;3)市场建设要以问题为导向,从解决现实中的问题出发,在坚持市场客观规律的基础上,初期可适当简化,避免过于复杂,不利于市场组织和市场主体接受,然后逐步推进。

  2)省级的现货市场陆续面临着非统调机组跟市场用户批量放开的局面,需要做好大规模优化计算算法能力的技术储备;

  3)省间省内市场的层级协调协作的完整体系目前没有可以直接照搬的经验,所以需要尽快建立一套能够支撑整个全国的统一市场加上各个省级市场的全国统一电力市场模拟推演系统,支撑省整个市场规则设计的验证和运营效果的沙盘推演。

  在保供的前提下,关于推进新能源参与市场可能会导致传统能源投资的减少,用什么方法可以减少投资且可以提高新能源投资的动力?

  在安全、清洁和经济之间存在一个“不可能”三角,很难同时达到最优目标,只能尽量达到平衡。从安全上提供容量的机制来保证传统能源的生存和必要增量的投资的积极性(传统能源需要作为保负荷的基础),新能源用作调整电量结构,通过市场机制优化资源配置尽量做到以最小的经济代价来实现转型和保证安全供应。特别需要强调的是,要通过电力市场的竞争鼓励技术的创新和优胜劣汰,如储能、电制氢、虚拟电厂、数字化技术等。

  刘敦楠:我国的电力市场建设要有充分的道路自信,要走符合我国国情的发展道路。

  陈启鑫:欢迎大家投身于电力市场的研究与实践中,一起为电力行业市场化改革做贡献。

  李竹:我国电力市场建设十分必要,也大有可为,希望更多青年学者和学生朋友能参与其中,为我国电力市场的发展做出贡献。

  电力商品具有一定的公共物品属性,对于居民农业的保障、对于安全约束下的平衡,需要履行电力的社会责任,因此价格形成上也不完全由报价决定,比如优发优购电量,优先成交、优先安排计划,按政府核定价格结算。

  现货市场应合理设置价格上下限,电力中长期交易也有分时段的价格上下限设置。我国目前没有电力期货交易。

  这个问题本身有逻辑问题。我们的中长期交易,会根据发电能力、历史用电负荷来确定发、用电侧的交易电量上限,会在月度交易中扣减年度合同计算剩余供电能力和剩余购电需求,会在交易之后提交调度机构进行安全校核定,中长期交易的目的是也是为了买卖电能量不是金融合同对冲......以上都说明,无论现货市场的选择是分散式还是集中式,中长期交易都是具有明显物理性质的实物合同,与国外的纯金融性质期货合约,有本质的不同。中长期交易通过缩短周期,减少偏差,使得中长期曲线与实际的发用电曲线更加贴近,更有利于与现货的衔接,对现货只有好处,没有坏处。

  电力商品具有的公共物品属性,决定了电力商品价值形成机理的特殊性。比如,居民和农业属于保障性的供电对象,其价格按政府核定价格结算。比如为了安全保供应,会有一些因安全约束而必须调用的资源,其价格高于按纯经济原则撮合形成的市场价,这类成本的上涨属于为保障社会供电而必须付出的成本,本身就是合理的,理应由市场主体承担。

  首先价值空间指的是什么?带时标的能量块交易并不是什么万能的包办一切的特殊交易品种,它只是用时标参数去更严谨精确的描述现有的交易品种和交易过程,形成一种标准的市场设计语言。分时块、持续块、曲线块等能量块类型,其实是一些报价模板,提供给不同成本、不同申报需求的用户进行选择,也便于交易标的统一化、标准化。

  6. 能量块支持标准化、自动、可复制合约是否可替代聚合商功能,让个体用户直接参与交易?

  典型能量块的设计是针对多元主体报价需求而设定的,的确方便一些个体用户更低门槛、更便捷的参与市场。至于小微主体是否选择聚合商代理,需要综合考虑各种因素,比如聚合商提供的套餐是否合理等等。

  7. 大规模新能源接入的注册、审批、并网过程是否会为电力系统信息框架带来挑战?能量块是否有潜力解决这样的挑战?

  我们期待能量块可以作为一种标准化的电力市场设计语言,实现基于能量块标准合约的市场注册、交易组织、交易结算、市场监管、信用评价、信息披露等标准化交易业务流程,通过标准化各个流程,可降低业务流程之间业务单元的耦合度,同时不同的标准化业务流程可以灵活组装业务应用,满足新形势下电力市场运营发展的要求。

  分布式账本、区块链,这些和能量块交易,不是同一层面的技术,解决的问题也不一样,没有必然的关联性。

  9. 在市场交易,与保供之间怎么平衡?因为肯定会有投机资金进入,一方面提高了市场流动性,但另一方面会影响电价。

  考虑我国电力行业计划与市场长期并存的现状,以及新能源大规模并网入市的趋势,需要构建有中国特色的电力市场交易体系,我们初步设想是能量块交易中可以包含一个全新的重要参数——能量块的交易优先级,基于优先成交、供需竞价、保底平衡可实现电力市场的三阶段平衡,有效协调安全稳定与经济优化的多重目标。

  10. 基于能量块电力交易机制,是基于标准化合约进行市场出清,请问当市场上电力标准化合约因新能源发电出力突变,电网输电节点调度平衡等原因无法执行时,交易平衡机制是如何构建的?

  我们提出了电力交易合同中“最小块”的概念,就像物质是由不可分割的基本粒子构成的。现阶段,中长期交易中能量块的最小单位可能是1MW*1小时。那么无论是新能源波动还是安全约束引起的偏差,也可以量化描述为原合同中某几个“最小块”出现偏差无法执行。

  至于平衡机制则是另一个问题,首先通过缩短周期、连续开市,为市场主体提供主动调整偏差月内市场,发用电双方可以对中长期合同按24小时的时段划分,连续买卖调整,直到D-2日。此时,D-2日的预测偏差应该已经很小了,对于仍然不可避免存在的偏差,结算原则是“中长期照付不议、偏差结算”。根据市场发展的不同水平,可以有三类偏差处理方式:1 人为设定偏差结算价格;2 开展发电侧预挂牌交易,确定上、下调价格;3 开展现货市场,以现货价格结算中长期与现货的偏差,即差价合约。

  我们目前研究的主要是储能参与现货市场的一日内优化问题。抽水蓄能等在尖峰负荷日的容量支持价值,可另外设计容量补偿机制,对其进行奖励。

  储能的环境溢价主要在于其能消纳可再生能源。在新能源大发期,电价也较低,储能可以以较低价格充电,并在峰荷期以较高价格卖出,本身就可获取收益。当然,考虑到消纳新能源的外部性价值,可根据额外消纳量对储能颁发绿证,给予其额外收益。

  满足激励相容原理的 VCG 机制,使得储能能按其社会贡献获取支付,而无需在市场中有过多的博弈行为,从而无需面对收益的不确定性。这能够为储能提供一个稳定的收益预期。

  在储能加入后,其他市场主体的社会福利会增加(例如部分用户,其购电成本会减小)。我们按照受益者分摊原则,对该部分不平衡进行分摊。

  这是两个维度上的问题,我们并没有直接对比。我们比较了我们的机制和现有机制下储能的收益,也比较了两种机制下的社会福利。我们意在说明,我们的机制既有利于储能个体获取更大利润,也有助于整体社会福利的增加。

  8. 过剩新能源+储能,在我看来是可行的。如果在新能源发电量不过剩的情况下,换而言之通过输电线可以直接用掉,减少煤电发电量,储能是否造成浪费?

  不同电力系统中,储能的价值、对储能的需求也是不一致的。部分情况下,确实不需要那么多储能。我们设计机制的目的,就是利用市场化的方式,根据储能的价值给予储能合适的收益,从而引导储能投资达到既不过剩、也不缺少的状态。

  9. 中国的储能可行性,是以大型工业化、集中储能(或电池,或水电);还是以分布式、家庭式独立储能,且这部分储能不参与市场交易(因为更增加电网负荷)?

  集中式储能和分布式储能都是可行的。大型集中储能主要应用于电网侧,对调峰有重要作用。同时,分布式储能的调节潜力也不容忽视,在闲置时,也可由聚合商聚合参与市场,并由市场运营商调度,这也是美国 FERC 2222 法案已经在探索的。

  10. 请问抽水蓄能电站相较于其他储能长时间储能效益如何体现?目前只体现了容量效益。

  我们目前研究的主要是储能参与现货市场的一日内优化问题。抽水蓄能等在尖峰负荷日的容量支持价值,可另外设计容量补偿机制,对其进行奖励。

  11. 储能以日内峰谷差价,还是以不同日的base价差,是否取决于储能形式和充放电效率?有没有这方面研究?

  这个和好几个因素有关,包括储能的功率容量和能量容量的比值、储能的自放电损耗、储能的启停时间等。有这方面的研究,例如发表在 TSTE 上的 Look-Ahead Bidding Strategy for Energy Storage

  12. 只讨论储能的经济性和社会福利,而不限制其电力来源,新能源或者煤电,是否会间接促进:煤电厂投资储能,并以谷电价充电,峰电价放电,间接造成排放上升,以及太阳能经济性的继续下降?因为毕竟谷电价也是高于过剩新能源发电的边际成本。从而导致社会福利的下降?

  您说的问题应该不会存在。由于煤电的发电成本总是高于过剩新能源发电的边际成本,此时发电商的最优决策应该是首先消纳过剩新能源。在新能源全额消纳后,才会考虑动用煤电。这不会导致排放上升。另外,储能的投资有利于在负荷谷段消纳新能源,这会提高新能源经济性和社会福利。

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