科技日報記者 張曄

7月以來，負電價在歐洲多國屢次上演。7月4日，德國與荷蘭部分時段電力出現-500歐元/兆瓦時的價格。今年5月，我國山東地區同樣出現過類似的負電價。通過競價產生的負電價，并不是市場失靈了，而是有效的市場信號，意味著我國的電力體制機制改革又進了一步。

【資料圖】

在構建全國統一電力市場的背后，是中國電科院電力自動化研究所立足國情取得零的突破。研究所成功研發電力市場技術支持系統，將中長期交易市場與現貨市場有效銜接，既促進了新能源消納，也助推了火電技術進步，還讓電力大戶的用能效益得到提升，有效促進了我國的能源綠色轉型和資源優化配置。

8月8日，記者在該研究所的電力市場運營技術實驗室看到，科研人員正在優化模型改進及算法性能提優技術，進一步推動省間中長期交易的精益化開展，提升跨省區輸電通道利用率和新能源消納水平。

看不見的電如何上市銷售

目前，正值我國迎峰度夏電力保供期。用戶能選擇更加清潔環保的新能源電力嗎？這種選擇能夠反映市場供需關系嗎？答案是肯定的。

整齊劃一的坐席工位、電腦星羅棋布般排開、大屏交易信息不斷跳動……這不是證券交易所，而是一個虛擬的電力市場，工作人員正在進行電力資源的中長期交易和現貨交易模擬推演。

中國電科院電力自動化研究所黨委書記楊爭林告訴記者，電力作為一種特殊的“商品”，具有不能大規模存儲、需要實時發用平衡的顯著特點。

2015年，我國開啟新一輪電力體制改革，完善電力市場建設就一直是改革的重中之重，其中價格機制又是市場機制的核心。

楊爭林說，電力市場可以分為中長期交易中心和現貨市場。其中，中長期交易中心主要以年、月、周為時間單位進行電力買賣，而現貨市場主要開展當日和次日電力交易。

電力現貨市場，顧名思義就是“一手交錢一手交貨”的電力市場。為什么要建立電力現貨市場？楊爭林打了個比方：“比如去菜場買白菜，早上開市的時候1元一斤，而到了晚上快收攤的時候可能會降到5毛一斤。一天不同的時間，白菜的價格不一樣，說明白菜在一天中產生了時序價格。受到供需等因素影響，電也有時序價格的差異。同時，菜市場和地攤這兩個不同位置的白菜價格也不一致，說明白菜交割點不同產生了位置信號”。?“對電來說，不同地區發出的電，成本不同，價格也不同。”

以江蘇省為例，蘇北有很多電廠，電力富余還便宜；蘇南有很多工廠，需求大價格高。但受過江通道限制，蘇南的企業盡管想買蘇北的低價電，但是面臨了送不過來的困難。“在安全有保障的情況下，保證優先購買低價電來滿足用電需求。這背后的技術支撐體系就是我們研究的重點。”楊爭林說。

在實際運行中，現貨市場比想象的更復雜。在電力現貨市場中，電除了具有時序價格和位置信號，還要保證實時平衡。9點買的電不可能留到10點再用，這也間接促進了新能源消納，降低了新能源的波動性和不確定性對電網的影響。

尋求電力資源配置最優解

“與過去電價多少年不變不同，現在可能15分鐘電價就變化一次。”?楊爭林表示，電力市場化改革后非常考驗經營主體的能源管理能力。

在這樣的背景下，負荷聚合商這一新型業態正悄然出現。以江蘇為例，2023年7月25日18：00-20:00高峰負荷時段組織“下調削峰”交易，共計10家負荷聚合商中標，削減負荷總量29.47MW，價格為3000元/MW，有效減輕了電網用電高峰壓力。

2017年，我國在8個省試點建設電力現貨市場。其中，價格機制是市場機制的核心。負電價的出現對發電端和需求端都形成一定的激勵。

在發電側，價格高的電源將失去競爭力，這有助于糾正盲目的電源投資。同時，還將引導企業加大儲能設施建設力度，激勵火電企業進行技改，更好地匹配電網需求和新能源的不穩定性。在用戶側，價格機制會激勵耗電大戶改變用電模式，錯峰生產，并主動優化工藝降低能耗，還將增加電力消費側的彈性，通過增強電力需求靈活度，來解決電力系統中短期供需波動的問題。

以山西省為例，開展現貨市場試點建設后，過去少有人問津的谷電現在更受歡迎，用電負荷峰谷差降低了4%，相當于少建一座120萬千瓦的發電廠。

同時，發電側的變化也在悄然進行。過去，當電網負荷降低時，電廠機組必須下調發電功率，一般下調到50%就已是極限。引入現貨市場后，許多電廠已經把下調功率的極限降到38%，并有企業表示，經過技術改造還有進一步下調空間。

“在市場中，負荷調整就像見縫插針。調節能力強的機組參與上網的機會多，調節能力差的有機會也上不去，這就倒逼發電企業通過技術進步提升發電效率。” 電力自動化研究所電力市場研究室主任馮樹海說。

AI決策讓交易計算更高效

電力現貨市場因交易和交付的間隔時間較短，價格會隨時間波動。

在我國試點建設的電力現貨市場中，電力日前市場以15分鐘為一個交易時段，每天96個時段；日內市場每個交易時段為15—60分鐘；實時市場以交割時點前一小時的電能交易為準。為了精確計算電價、撮合交易，電力市場必須考慮上百萬個變量，將消耗極大的算力。

面對未知且復雜的電力市場運行邊界，如何設計出符合我國國情的電力市場體系？楊爭林表示，實驗室團隊正在探索使用人工智能技術干預，根據過去的特點分析市場規律，預測未來的市場走勢，“我們利用人工智能找出限制因素，將原本上百萬的約束變量縮小為原有的一成不到。”

“團隊已成功研發了省級電力現貨市場云架構支撐平臺，提出了多維度數據統一建模技術、異構數據庫混合存儲與聯動展示技術、客戶端和服務端圖形組態技術和微服務持續交付技術等。”楊爭林提到，基于這個平臺，研發人員可以像拼樂高模型一樣，實現一部分功能需求的敏捷開發，大大提升了研發效率，快速響應市場規則的變化。

促進更大范圍能源互濟

從整體上看，我國能源資源與用電負荷呈逆向分布，東部地區用電量大但資源有限，西部地區資源豐富但供大于求。同時，我國水電、氣電等靈活調節資源占比較低，新能源規模很大但是分布集中。通過開展大規模的電力市場交易，必然成為實現全國范圍內電力資源優化配置的重要途徑。

立足全國統一電力市場建設要求，研究所在國內外尚無此類實踐案例的情況下，歷時2年，自主研發了計及ATC的省間中長期集中優化出清技術，取得了從“0”到“1”的創新突破。

所謂ATC，就是“可用傳輸容量”，是指電網在已有交易或合同基礎上可進一步用于交易的剩余輸電容量。該技術的研發成功，為全國統一電力市場深化改革提供了決策支撐。

當前，國內電力市場化改革進入“深水區”。應該如何建設完善符合我國國情的電力市場？楊爭林表示，實驗室將研發優化模型改進及算法性能提優技術，進一步推動省間中長期交易的精益化開展，提升跨省區輸電通道利用率和新能源消納水平，助力我國能源轉型發展和“雙碳”目標實現。

（受訪者供圖）

關鍵詞：