常规水电在新型电力系统 市场化交易模式下的运营发展策略思考与探索

发布日期:2021-07-20· 中国能源网 许兴贵

南方区域西部水电参与电力现货市场主要以月度及以上的中长期电量交易为主。是做好中长期来水预测和发电计划编制的基础。攻克中长期来水预测的不确定性、精细化水调运行分析和科学经济的升级改造。

水力发电受来水不确定性高,流域梯级水力联系复杂,梯级发电交易相互制约,生态环保、航运、防汛及其他综合用水需求保障严格等发电制约因素影响,注定在制定市场运行策略时除了考虑市场运行规律外,还必须考虑水库综合利用边界和电网安全边界,导致在编制中短期、日前水库运用计划过程时,对调度信息掌握的及时性、充分性及业务技术支持系统有更高要求。

随着电力体制改革不断推进,南方区域电力市场已形成全国领先的多元化市场主体格局和多周期、多品种的电力交易体系。从交易品种方面来看,南方区域西部水电参与电力现货市场主要以月度及以上的中长期电量交易为主,电力现货市场采用“计划+市场”的交易机制,优先发电部分由计划电量保障,市场化电量部分由中长期交易、日前现货交易、实时现货交易组成,并在日内开展调频辅助服务。从市场结算机制来看,南方区域电力现货市场结算机制按照中长期双边交易以中长期合同约定价格结算,日前市场中标量较中长期的偏差量按日前现货价格结算,实际执行量较日前的偏差量按实时现货价格结算,实际执行与实时中标量的偏差通过调频辅助服务市场解决。南方区域电力现货市场通过四个机制精准地实现了利用供求关系发现电能价格,精细化地完成了电力电量平衡及电网安全管理。

基于上述市场运营规则,在计划要求刚性执行交易的环境下,电力企业“超发、欠发”都有可能需要支付考核费用作为市场平衡资金,作为调节能力较差的常规水电站,在制定运营发展策略时,应重点从以下几方面入手。

加强来水预测基础管理,提升综合来水预测准确率

流域来水预测的准确性,是做好水电站经济运行决策和安全调度的基础。目前技术条件下,中长期的来水预报精度是业内普遍难题,但对于水力发电企业来说,仍有较大的改进空间。首先,对于投产较早的水电站,经济社会的快速发展和流域范围内各类水利工程、产业需水规模及生活用水习惯的变化将会极大地改变原有径流状况,及时掌握流域范围内径流变化规律,是做好中长期来水预测和发电计划编制的基础。其次,基于流域范围内降雨至坝址产流这一复杂的水文过程,应用大数据、云计算、机器学习等先进技术,构建以神经网络、门限回归等多算法组合的长期径流预报模型,将气象部门获取的高精度数值天气预报数据、土壤墒情信息等耦合入洪水预报模型,最大限度地利用科技手段完善来水预报软件算法模型,提高来水预测准确率。最后,科学合理地进行流域水情站网规划改造工作,建立与流域范围内气象局、水文局的数据共享机制,提升电站来水预测水平。

精细化水库调度运行分析,深挖水库利用潜能

根据水力发电原理,抬高水位运行是提高水能利用率最直接有效的方法。水力发电具有很强的季节性,汛期由于防洪约束限制,抬高水位将极大地增加运行风险,尤其对调节能力较差的周调节水电站,若不能及时腾库迎洪将导致更大规模的水能资源损失。此外,常规水电除了承担发电任务外,还必须承担防洪、航运、生态、供水等社会公益性责任。在新型电力系统的市场交易模式下,发电计划刚性执行,“超发、欠发”都需要支付相应的考核费用。因此,水力发电企业在做好来水预测管理的基础上,需精细化地做好水库调度运行分析,建立基于来水预测、水位控制目标、洪水预报、机组振动区和运行效率、综合用水需求预测等多元化的组合算法报价模型,科学合理地制定发电计划和报价策略;同时加强与市场运营机构的协调,建立应急救援等临时公益性任务免考机制,最大限度保障自身权益。

做好机组调节能力分析,科学参与辅助服务市场

2021年4月1日,南方区域调频辅助服务市场正式启动结算试运行。与火电、核电相比,水电机组运行灵活、启停迅速、负荷跟踪能力强,在确保运行安全的基础上,通过优化水库调度,参与调频服务辅助市场,可以最大限度地发挥水电站的综合效益。以风光为主的新能源随机性、波动性、间歇性强,高比例接入电网后,将导致系统调节需求资源更加弥足珍贵。常规水电可以充分发挥调节优势,在水库优化调度的基础上,建立基于耗水率、机组振动区、调频性能指标的最优化报价模型,最大限度地获取调频里程收益,平衡辅助服务市场其他补偿费用。

因地制宜,开展常规水电提升改造

作为电力系统的稳定器,抽水蓄能电站对电网安全经济稳定运行具有重要作用。随着新建抽蓄站点资源的减少,在站址条件适宜的常规水电中增建可逆式水轮发电机组,具有建设周期短、环境影响小、投资省的优点;同时增建可逆机组还可以改善电站的运行方式,汛期减少调峰弃水,枯期人工调节入库径流,最大限度地发挥资源优势。同时,在风光资源丰富的西南常规水电库区,在经济可行的基础上开展“水风光互补”改造,采取互补打捆送出方式,可平滑出力曲线,提高送出通道利用效率,节约土地资源,对促进可再生能源发展,推动常规水电绿色低碳转型具有重要意义。

“双碳”目标下,身处改革前沿的南方区域将更加完善以新能源为主体的新型电力系统的市场交易机制建设。清洁低碳的常规水电如何适应新型电力系统市场化机制并高质量发展,是一个系统而复杂的工程。攻克中长期来水预测的不确定性、精细化水调运行分析和科学经济的升级改造,是适应新型电力系统发展的关键步骤,需要业界同仁共同努力。

(南方电网调峰调频公司鲁布革水力发电厂四级助理技术专家)


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