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市场化燃气电厂如何更好参与南方区域电力现货市场?

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燃气发电作为构建新型电力系统的关键支撑,凭借快速启停及爬坡特性,可高效平抑负荷波动、优化新能源出力间歇性风险,为高比例可再生能源消纳提供核心灵活性保障,对保障能源安全、优化电源结构具有不可替代的战略作用。如何处理市场中高成本燃气机组与其它类型电源的公平竞争,最大程度发挥气电特性,是市场设计的关键问题。
笔者根据所了解的市场咨询情况,对燃气参与南方区域电力现货市场的典型问题进行了梳理总结,解析七类出清典型情况,为后续气电参与市场提供参考。
01
市场咨询情况
据统计,南方区域电力现货市场转入连续结算试运行以来,市场主体咨询出清逻辑类问题共117项(截至2025年8月4日),其中气电市场主体咨询问题58项,占比达49.6%。咨询问题按内容划分,可分为三类问题:一是市场出清结果与厂内燃气采购冲突问题,二是市场出清结果与市场主体申报策略冲突问题,三是市场出清收益未及市场主体期望问题。
02
气电出清中典型情况
结合对市场主体咨询问题的分析汇总,提出以下七类典型情况。
(一)低谷连运
低谷连运问题是指在区域市场运行初期,市场主体普遍反映在系统负荷低谷时段,系统不安排机组停机,而是保持机组连续运行,导致市场出清结果与厂内燃气采购冲突。
主要原因可分为两方面,一方面,在区域市场运行初期,由于计划模式的运行点与市场模式运行点差异较大,为兼顾五省区从计划模式向市场模式过渡,确保电网运行安全可靠,设置了“减少机组启停”策略,避免日内出现大量机组启停;另一方面,区域市场在6月底进入连续结算试运行,恰逢广东系统负荷屡创新高,为衔接高峰时段系统爬坡需求,出清优化系统考虑机组开停机的启动费用成本,以系统总成本最优为目标保持机组连续运行,此为大负荷期间的正常出清结果。就此情况,南方总调已于前期组织召开了广东燃气电厂专场座谈会,广泛听取意见,并随着市场运行趋于平稳,停用了“减少火电机组启停”的策略,消除了该策略导致的不利状况,广东燃气机组低谷连运状况基本得到解决。
(二)低价超发
低价超发问题是指在日前或实时出清中,机组出清负荷已进入其申报的更高报价段,但机组所在节点出清价格低于该出力对应的申报价格,导致市场出清收益未及市场主体预期。此类问题咨询数量占比约9%,集中体现在片区网架结构相对薄弱且新能源机组占比较高的区域。
典型案例:7月14日日前市场,11时至14时某电厂#2套机节点电价低于申报价格,但机组出清负荷高于对应申报负荷出力。此为局部地区受入或送出受限,区域出清系统为支撑安全与经济调度出清的必然结果,属于正常现象。当机组支撑电网安全运行时,若现货电能量收益无法覆盖发电成本,将按照规则纳入系统运行补偿机制进行补偿。
(三)出清高价但出力未调用(高价未调用)
出清高价但出力未调用问题是指在日前或实时出清中,机组所在节点出清价格处于其更高申报出力段内,但机组出清负荷低于对应申报价格的负荷段出力,仍有部分可用出力未被调用,导致市场出清收益未及市场主体预期。此类问题咨询数量占比约16%。
典型案例:7月24日日前市场,晚高峰时段某电厂#1套机节点电价高于申报价格,但机组出清负荷低于对应申报价格的负荷段出力。其原因一般为两种情况,第一种是受自身调节特性影响,在系统负荷需求变化较快的时间段,机组响应系统爬坡需求,当机组达到爬坡速率限值时,机组在相应的时段内无可用爬坡能力,无法满足系统需求,不参与市场定价,只能作为市场价格接受者,因此出现高价未调用情况。
第二种是受系统安全约束影响,特别是广东晚高峰时段普遍面临系统正备用达限的情况,为满足系统备用约束需要机组预留必要出力,这必然导致部分机组出力无法满负荷运行或带高出力。在区域出清模型下,为体现广东电厂的备用价值,在此情况下由省外高价机组定价,拉高省内机组出清价格,就此产生的价格差异为区域环境下赋予该节点的备用价值。
(四)低价申报未开机
低价申报未开机问题是指在日前出清中,机组申报价格已按最低价申报,但未安排机组开机,导致市场出清结果与市场主体申报策略冲突。此类问题咨询数量占比约7%。
典型案例:7月30日日前市场,晚高峰时段某电厂#1套机所在节点电价大幅上涨,同时机组最小技术出力费用按最低价申报,未获开机。其主要原因为,自7月17日起,为进一步优化完善气电运行方式,充分发挥气电爬坡能力强、启停灵活等特点,确保气电主要用于负荷高峰时段顶峰出力,在系统出清中对广东燃气机组设置气量约束。同时,部分燃机受所在节点受入阻塞,为满足系统安全约束需顶峰运行,出清优先级较高,抢占部分气量,导致出现机组低价申报未优化开机情况。
(五)高价限发
高价限发问题是指在日前或实时出清中,部分燃气机组所在节点的电价已经上涨,且高于机组的报价,但机组仍有可出力部分未被调用,导致市场出清收益未及市场主体预期。此类问题咨询数量占比约21%。
典型案例:7月24日某电厂#2机组10时至21时,出清价格高于申报价格,但出清电量未达到报价对应负荷段电量,其原因为广东燃气机组设置气量约束影响,燃机出力受限,在系统负荷需求大幅上涨的情况下只能调用高价申报的燃煤机组出力,从而导致出现高价。
(六)同厂切机及报低价机组优先停机(报高价机组优先启机)
同厂切机问题是泛指在一套机组最小停机时长内,同厂另一套机组启机运行;报低价机组优先停机(报高价机组优先启机)问题是指同厂同出线的机组中申报价格较低(高)机组优先于申报价格较高(低)机组停机(启机),市场出清结果与市场主体申报策略冲突。此类问题咨询数量占比约10%。
典型案例:7月16日日前市场,某电厂报价较低#6套机运行至凌晨4点停机,在最小连续停机时间内,报价较高#5套机从7点开机运行至23点停机;7月10日日前市场,某电厂#2套机报价高于同厂#1套机,但#2套机较#1套机提前3小时启动。此类问题除上述网络约束原因外,同时还与市场主体自行申报的日启动次数及燃机最小开停机时长限制密切相关,这些情况使得系统计算机组组合阶段无法依据报价合理安排机组开停机时间。
(七)系统出清精度问题
受限于目前系统出清技术的发展,当前还存在因系统出清精度导致的出清结果与报价意愿不相符问题,此类问题咨询数量占比约5%。
机组组合问题是不连续的非凸优化,精度问题在当前的技术水平下仍然是一个较为复杂的问题。增加的整数变量所产生的组合状态呈指数型增长,对于一个5台机组的24时段系统的机组组合计算而言,其可能的组合数量约有1036项,若一台计算机一秒钟可以处理109个组合,遍历所有组合需要约1.9×1019年。机组组合问题主要来自于机组运行特性中的不连续性,例如开机必须运行在最小技术出力以上,水电机组需避开振动区,燃机汽机必须同开同停等。
虽然目前系统出清精度已控制在5‰以内,但由于燃机最小技术出力费用基数高,同厂机组报价难以拉开差距,系统出清计算受限于出清时间要求,无法完全收敛,即当同一节点不同机组的所有运行成本之差大于5‰时,系统将优先选择让成本较小的机组运行。若成本差异小于5‰时,在无其他安全因素影响下,系统将随机选择,如某电厂同状态同出线的2套机组,其电能量申报价格、启动费用报价均为顶价,仅最小技术出力报价略有差异,此情况下,系统出清结果存在一定随机性。
03
思考与建议
对于上述七类典型出清问题,市场主体可从气电耦合管理与报价策略两方面优化提升,最大化气电调节价值。
(一)强化气电耦合管理
随着市场的发展,新能源装机容量占比提高,新能源项目大量入市,气电机组逐渐向系统调节性电源转型,气电机组在新型电力系统中的定位进一步明确。在此情况下,气电市场主体应做好气电耦合管理,结合历年电力市场供需信息、电网运行披露信息、西部省份供需形势等情况,合理规划分月合同气量,避免造成“照付不议”或“缺气非计划停运”。
(二)报价策略优化提升
目前,南方区域电力市场的市场模型节点数高达6000多个,市场出清最优化考虑的技术经济边界条件高达120万项,区域市场出清计算难度较广东市场独立出清计算呈指数级增长,难以在出清时间要求内求解至最优解。同时,随着市场出清范围的扩大,区域出清系统优化总成本远高于广东市场独立出清系统优化总成本,在出清求解精度均为5‰的情况下,对应的优化值亦随之增加。
在此情况下,可通过调整机组报价策略减少出清结果与报价意愿不相符的次数,一是尽可能保持同厂机组最小技术出力费用与电能量申报价格的同向性,避免出现一套机组最小技术出力费用高、电能量报价低,另一套机组最小技术出力费用低、电能量报价高的情况。二是尽可能扩大机组申报价格差异,降低因申报价格差异过小导致系统随机选择机组运行的概率。
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