世界各國都在大力鼓勵可再生能源的發(fā)展，紛紛制定了各種各樣的鼓勵再生能源發(fā)展的政策，如優(yōu)先入網(wǎng)、優(yōu)先調(diào)度、電價補貼、固定上網(wǎng)電價、綠證制度，碳稅政策等。

發(fā)展可再生能源的初衷是減小排放，創(chuàng)造綠色、可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境。但是，這些政策是否能達到預(yù)期的目標(biāo)還取決于很多因素。

歐洲是可再生能源發(fā)展比較好的地區(qū)，各國制定了很多鼓勵可再生能源的政策，但是，一些專家指出，歐洲的一些鼓勵可再生能源的政策，非但沒有起到減小排放的結(jié)果，可能反而增加了能源系統(tǒng)整體的排放。

電力市場的設(shè)計中必須考慮可再生能源的影響。傳統(tǒng)電力市場的設(shè)計沒有考慮高比例間歇性可再生能源的情況，因此導(dǎo)致了一些價格信號的扭曲、市場主體之間的不公平競爭等問題。

本系列文章對電力市場中應(yīng)對間歇性可再生能源的方法進行討論。

電力市場各個環(huán)節(jié)的設(shè)計，都需要首先考慮改革的目標(biāo)，或者說終極目標(biāo)，也就是我們的“初心”。在改革中，相關(guān)的方案、措施要隨著外部、內(nèi)部環(huán)境的變化而變化，評判的基準(zhǔn)是是否與“終極目標(biāo)”或“初心”一致。

對可再生能源、低碳等政策來說，終極目標(biāo)是降低碳排放。但實際上，一些可再生能源政策的初心可能并不是低碳排放，或者至少不僅僅是低碳排放，同時還夾雜了其他方面的一些目標(biāo)。

對風(fēng)能、太陽能等可再生能源的高額補貼降低了其發(fā)電成本，但間歇性發(fā)電對系統(tǒng)安全的挑戰(zhàn)和造成的系統(tǒng)成本的增加目前的電力市場中沒有充分考慮。

全球的風(fēng)電裝機在快速增長，中美兩國的風(fēng)電裝機已經(jīng)占到全球風(fēng)電裝機容量的一半以上。

間歇性電源影響電力系統(tǒng)運營的兩個特征為：出力的無規(guī)律性及不可預(yù)測性。出力的無規(guī)律性加上用電需求的變化，導(dǎo)致電力系統(tǒng)需要有更多的爬坡能力以應(yīng)對波動;不可預(yù)測性要求系統(tǒng)儲備額外的爬坡能力以備不時之需。大多數(shù)時候，這些額外的爬坡能力并不會被調(diào)度，這就產(chǎn)生了額外的電網(wǎng)運行成本。

以加拿大安大略省一個月的小時風(fēng)力發(fā)電量數(shù)據(jù)為例，可以看到風(fēng)力發(fā)電小時曲線呈現(xiàn)無規(guī)律狀態(tài)。這意味著，在進行預(yù)測時，無法利用歷史數(shù)據(jù)。

風(fēng)電預(yù)測受到了廣大學(xué)者的關(guān)注，研究了很多新的預(yù)測方法。但是，目前為止，到一個小時前的預(yù)測誤差沒有根本性的改善。

5分鐘前的風(fēng)電出力預(yù)測可以比較準(zhǔn)確，但時間太短，調(diào)度員沒有足夠的時間和手段應(yīng)對緊急情況。

因此，需要更多的靈活性資源來保證電網(wǎng)的安全運行。

在間歇性電源大規(guī)模接入的情況下，電網(wǎng)需要有更多的靈活性以保障安全：必須要用其他快速反應(yīng)電源來平衡間歇性電源的波動;必須保證足夠的爬坡度來抵消間歇性電源預(yù)測的誤差(包括上調(diào)和下調(diào));電網(wǎng)的阻塞管理更加困難。

對間歇性電源的補貼制造了與傳統(tǒng)電源之間的不公平競爭：

在競爭性電力市場中，傳統(tǒng)電源通常不享受政府補貼(導(dǎo)致不公平競爭);

傳統(tǒng)電力市場的定價機制沒有考慮到有補貼的電源的大量加入(導(dǎo)致一些經(jīng)濟信號的扭曲);

提供靈活性的傳統(tǒng)電源沒有得到合理補貼(缺乏對提供服務(wù)的市場主體的激勵——提供服務(wù))，而間歇性電源又可以不負(fù)補貼責(zé)任(將相關(guān)成本社會化，不區(qū)分責(zé)任主體，缺乏對使用服務(wù)的市場主體的激勵——減小需求);

制造了不必要的巨大現(xiàn)貨市場價格波動;

對間歇性電源的補貼成為一種“傳染病”，導(dǎo)致部分傳統(tǒng)電源也需要補貼才能生存。

傳統(tǒng)上應(yīng)對間歇性電源的一些方法包括：調(diào)度員人為要求靈活性機組提前啟動或停機(非完全市場的行為);購買更多的自動發(fā)電控制;人為調(diào)低對間歇性電源的預(yù)測或增加對需求的預(yù)測。

這些傳統(tǒng)的方法可以解決系統(tǒng)安全的問題，但是不是經(jīng)濟有效的方法。尤其是當(dāng)間歇性電源的比例大幅增加時，會帶來很多經(jīng)濟上的問題。

成本過高。調(diào)度員執(zhí)行的非經(jīng)濟調(diào)度或自動發(fā)電控制都是成本較高的調(diào)度方式。

在選擇靈活性機組時有很大的隨意性，容易產(chǎn)生腐敗問題。

價格信號不透明或被扭曲，靈活性機組沒有得到適當(dāng)補償。

對間歇性電源，可以采用由調(diào)度機構(gòu)統(tǒng)一預(yù)測的方式以提高預(yù)測精度。多個電力市場采用這種方法。預(yù)測成本可以由市場通過一定方式分?jǐn)偝鋈ァ?/p>

傳統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度中僅考慮單一時段的優(yōu)化問題。可以采用前瞻性優(yōu)化調(diào)度，同時考慮幾十分鐘或幾個小時的較長一段時間的系統(tǒng)狀態(tài)。

沒有前瞻性優(yōu)化的情況下，在9:05，電廠A出力為180MW，電廠B出力為零。到9:10，A可以增加出力20MW到200MW，B可以增加出力10MW，總共增加30MW，但負(fù)荷在9:05到9:10之間增加了40MW，一些負(fù)荷無法滿足，所以啟動了市場最高限價——天花板價10000￥/MW。

如果有前瞻性優(yōu)化，在9:05時把電廠A的出力降到170MW，電廠B出力10MW，這樣雖然9:05的發(fā)電成本稍微高了一些，但在9:10所有負(fù)荷都能夠被滿足，系統(tǒng)出清價為電廠B的報價300￥/MW。

對間歇性電源的高額補貼會扭曲市場價格進而對社會福利造成損害。加拿大安大略省電力市場中對間歇性電源設(shè)置地板報價限制的做法可以參考。避免或減小了價格信號的扭曲。

間歇性可再生能源并不是完全不可控制。可以采用棄風(fēng)/棄光的方式實現(xiàn)對其的調(diào)度。

對受補貼的可再生能源參與市場的報價的控制起到很大的作用。如果沒有限制，可再生能源在現(xiàn)貨市場會申報接近其補貼值的負(fù)的價格。比如，如果補貼是0.5￥/kWh，其原意申報-0.45￥/kWh的價格，這樣仍然有0.05￥/kWh的利潤。這種情況下，其發(fā)電成本排序經(jīng)常在非常靠左的位置，下調(diào)時更可能調(diào)度傳統(tǒng)的機組。如果限制可再生能源的地板價為-0.03￥/kWh，則這些機組可能處在邊際機組的位置，從而被調(diào)度棄風(fēng)/棄光。

跨區(qū)交易如果確定的過早或周期過長，使得跨區(qū)交易無法即時根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)的變化而調(diào)整。傳統(tǒng)上北美跨區(qū)域交易每個小時交易/調(diào)度一次。一旦成交，這筆交易在一個小時內(nèi)固定不變。從成交到交貨的一個小時內(nèi)，系統(tǒng)/市場的情況可能發(fā)生很大的變化，導(dǎo)致市場出清價與預(yù)期的大不一樣。這一方面使得交易商承受價格波動的風(fēng)險，另一方面也造成了社會福利的損失。

為了應(yīng)對這個問題，可以采用更頻發(fā)的跨區(qū)交易的方式。北美已經(jīng)由多個市場將區(qū)域之間的交易從每小時一次變?yōu)槭宸昼娨淮危踔猎谔接?分鐘一次(NYISO和魁北克)。

前面提到的前瞻性優(yōu)化調(diào)度可以解決能夠準(zhǔn)確預(yù)測的爬坡問題。但是，沒法解決不能準(zhǔn)確預(yù)測帶來的系統(tǒng)可靠性問題。

可以采用增加備用的方式解決。

對不確定性問題，設(shè)定一定的置信區(qū)間，據(jù)此來確定需要的備用水平。