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理性認識電力市場與電力安全可靠運行的關系

能源 2016-10-28 14:02:44 來源:《中國電力企業(yè)管理》

電力系統(tǒng)是一個有機整體,確保電力系統(tǒng)安全可靠運行是發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)、電力用戶和政府部門的共同義務,責無旁貸。面對中央確定的深化電力體制改革任務,誰都不是旁觀者,簡單地以安全為由推卸改革責任更加不妥。

堅持電力安全可靠運行是進一步深化電力體制改革的第一原則,但現(xiàn)實中保證電力安全也往往成為阻礙改革的第一“利器”。多年來,對問題不加細究的一個反問句“出了安全問題你能負責嗎”,擋住了多少理性且國際成熟的改革措施、瓦解了多少部門同志的改革信心!如何科學、理性地認識電力市場與電力安全可靠運行的關系,值得深入探討。

電力市場與電力安全是辯證統(tǒng)一關系

市場與安全的關系辯證統(tǒng)一,國際上克服安全影響電力市場取得成功不乏案例

深化電力體制改革,建立健全有效競爭的電力市場體系,是中發(fā)[2015]9號文件的基本精神,是破解電力行業(yè)突出矛盾和深層次問題的國家要求,是一場深刻的制度革命。改革必須遵循電力商品的實時性、無形性、供求波動性和同質化等技術經(jīng)濟規(guī)律,保障電能的生產、輸送和使用動態(tài)平衡,保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和電力可靠供應,可以說堅持安全可靠是中發(fā)9號文件推進電力體制改革的第一原則。

在安全生產領域里常常提到“安全是天”、“安全就是最大的效益”,這些理念是中肯的,突出強調了企業(yè)安全生產的極端重要性。正確理解市場與安全二者的辯證關系應重視三點:一安全是基礎,安全是生產穩(wěn)定的保障,生產是創(chuàng)造效益的源泉。二市場是核心,市場能夠實現(xiàn)全社會效益的最大化,市場是資源優(yōu)化配置的決定性因素,市場是安全管理成效的最終體現(xiàn)。三安全與市場之間不能走偏。安全的價值是客觀的,安全的經(jīng)濟效益是可度量的。不能杯弓蛇影,一提安全,正常的經(jīng)濟社會活動也要停擺,更不能借安全之名消解市場應有的資源優(yōu)化配置功能,阻攔改革實踐與探索。

上世紀末以來,西方大多數(shù)國家開始在電力行業(yè)消除壟斷、放松管制、鼓勵競爭。雖有2000年美國加州電力市場危機、2003年美國加拿大大停電、2006年歐洲大停電等事件,但北美、歐洲和澳洲,對推進電力市場仍不離不棄,陸續(xù)探索成功了適合本地區(qū)實際的市場競爭模式,并持續(xù)不斷優(yōu)化交易機制,近年來已鮮有電力市場影響電力供應、特別是電網(wǎng)安全運行的報道。

電力體制由計劃到市場對發(fā)電充裕度或產生影響,負荷增長低迷、裝機較大富余的現(xiàn)實為機制轉換贏得難得機遇

電力系統(tǒng)充裕度是電力系統(tǒng)可靠性的重要方面,是指電力系統(tǒng)有足夠的發(fā)電容量和足夠的輸電容量,在任何時候都能滿足用戶的峰荷要求。無論是在傳統(tǒng)的垂直管理的電力工業(yè)中,還是在電力市場的條件下,準確、科學地評估系統(tǒng)充裕度都是保證系統(tǒng)健康發(fā)展的重要前提。電力短缺不但會造成巨大的經(jīng)濟損失,甚至可能引起社會和政治問題;同樣,過多的發(fā)輸電投資也會造成巨大的浪費。在傳統(tǒng)的電力工業(yè)中,一般采用基于投資回報率的方法來消除發(fā)輸電投資風險,以確保獲得所需的投資。于是,能否確保長期電力系統(tǒng)充裕性問題轉化為長期電力需求預測是否準確問題,進而轉化為經(jīng)濟社會發(fā)展形勢和增長程度的把握問題。

電力體制由計劃到市場,將導致電力投融資機制和電力發(fā)展規(guī)劃方式方法的深刻變化,對發(fā)電投資積極性產生影響,進而對發(fā)電充裕度產生影響。市場環(huán)境下,發(fā)電投資由統(tǒng)一集中決策轉變?yōu)榉稚Q策,電源建設與否由各發(fā)電公司根據(jù)投資的價值評估獨立決定,進而整個系統(tǒng)的發(fā)電裝機容量狀況變成了諸多市場主體分散投資決策的結果,確保長期發(fā)電容量充裕性變得更加困難。

中發(fā)9號文件將加強電力行業(yè)的統(tǒng)籌規(guī)劃作為近期的重點任務之一,但客觀上講,建立一套符合我國國情、電力市場發(fā)展不同階段需要、確保發(fā)電容量充裕的發(fā)電投資激勵機制有待時日。國際電力市場經(jīng)驗有兩條:一是電力市場的實施可能不同程度導致電力系統(tǒng)的發(fā)電充裕度出現(xiàn)下降;二是如何保持系統(tǒng)適當?shù)某湓6人剑梢酝ㄟ^收取容量費用、能量市場的價格信號刺激投資、開展裝機容量市場等多種方法來保證。

就我國而言,令人“欣慰”的是,當前負荷增長低迷,裝機存在較大富余。中電聯(lián)的統(tǒng)計表明,2015年,全國全社會用電量5.55萬億千瓦時,同比增長僅0.5%;火電發(fā)電設備利用小時創(chuàng)1969年以來的年度最低值4329小時。全國電力供需進一步寬松、部分地區(qū)較大富余的現(xiàn)實,一方面是電力市場遲遲不建、電價信號不能有效反映供需并反饋至市場主體所導致的惡果,另一方面也為本輪改革從計劃到市場的機制轉換贏得難得機遇。未來較長時期的發(fā)電充裕度無憂,這為健全長期發(fā)電容量充裕性預警機制留出了時間,為探討電力市場的容量保障機制和投資指導機制留有了余地。

電力市場會改變電網(wǎng)運行方式,會進一步凸顯調度管理的專業(yè)性,但不會根本性地影響電力運行安全

電力系統(tǒng)運行安全性也稱動態(tài)可靠性,是電力系統(tǒng)可靠性的另一重要方面,是在動態(tài)條件下電力系統(tǒng)經(jīng)受住突然擾動,并不間斷地向用戶提供電力和電能量的能力。毋庸諱言,相較傳統(tǒng)計劃環(huán)境,市場環(huán)境下的電力運行方式會發(fā)生變化,這主要體現(xiàn)在兩方面。一方面調度資源存在不確定性。市場環(huán)境下,調頻、調峰、備用等電力輔助服務的資源調配發(fā)生較大變化,一些基本輔助服務仍然會被明確為無償調用,但電網(wǎng)的調頻、備用等很大程度上必須依靠許多發(fā)電企業(yè)有償、自愿地提供輔助服務,也就是說集中的電網(wǎng)管理較大程度依賴分散的市場資源來維持其可靠性。另一方面線路潮流會出現(xiàn)不確定性。成熟的電力市場中,發(fā)電企業(yè)趨向于按成本報價,相對于均衡發(fā)電計劃進度的計劃模式,電力潮流或許更加穩(wěn)定;當然過渡時期,伴隨發(fā)用電計劃的徹底放開和輸配電價機制完善,無論是基于電力庫的集中競價交易,還是發(fā)電企業(yè)與用戶的雙邊協(xié)商交易,落實到電力調度,都可能導致非常規(guī)的運行模式更頻繁地出現(xiàn)。由于當前的網(wǎng)架結構并不是針對競爭環(huán)境和電力供求模式來規(guī)劃和設計的,因此在系統(tǒng)的運行方式上,一些現(xiàn)有的輸電阻塞可能會更經(jīng)常地出現(xiàn),也可能出現(xiàn)新的輸電斷面約束。

電力市場建設有利于提高電力安全管理水平

電力市場不會從根本上影響電力運行安全,而因為電力市場凈化了調度環(huán)境,反而能夠提高電力的安全管理水平。

調度計劃安排的技術約束條件沒有變化

計劃體制下,調度機構對于電網(wǎng)日運行方式的安排,應充分考慮電網(wǎng)的結構、電源與負荷的分布以及設備運行的限制等,做到安全性、穩(wěn)定性、可靠性和靈活性。市場環(huán)境下,電力調度機構根據(jù)中長期電能交易情況,以及日前交易的競爭結果,仍然需要日運行方式的安排工作。以京津冀電力市場為例,其《方案》指出京津冀電力市場以“中長期差價合同+全電量優(yōu)化現(xiàn)貨市場”為核心特征,差價合同類似于“期貨合同”,本質上屬于金融合約,只具有結算意義,因此在日前市場階段仍將開展發(fā)電機組競爭的全電量集中優(yōu)化,在滿足電網(wǎng)與機組各類安全約束條件的前提下出清市場,形成次日可執(zhí)行的發(fā)用電計劃曲線。

這些安全約束條件,即設備的各運行指標不超過其本身參數(shù)要求,是運行方式安排所首先要考慮的問題,不會因為開展電力交易而變化或者放松,比如設備通過的電流超過其熱穩(wěn)定限額、系統(tǒng)短路電流超過開關額定開斷電流、發(fā)電機組的功率超過其最小出力和最大出力的限額、發(fā)電機組的爬升速度超過其能力等等。調度機構在安排運行方式時,仍然會充分考慮頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和功角穩(wěn)定的限制,利用相關軟件計算系統(tǒng)各斷面的穩(wěn)定限額,合理調整開機方式和電網(wǎng)的運行方式,確保各斷面潮流在穩(wěn)定限額以內。

調度計劃安排的目標更加清晰

傳統(tǒng)體制下,電力調度機構安排運行方式的目標是按照經(jīng)濟調度原則,最典型的是按照等煤耗微增率的原則安排機組發(fā)電。廠網(wǎng)分開后,競價上網(wǎng)等市場化手段沒有及時跟進,針對不同利益主體的訴求,按照電監(jiān)會《關于促進電力調度公開、公平、公正的暫行辦法》(電監(jiān)市場〔2003〕46號),電力調度機構計劃安排的依據(jù)逐漸變?yōu)榱?ldquo;三公調度”原則,即同類機組完成年度計劃電量的進度大致相當。此后的一段時期,有關部門又提出了按照《關于轉發(fā)發(fā)展改革委等部門節(jié)能發(fā)電調度辦法(試行)的通知》(國辦發(fā)〔2007〕53號)要求,按煤耗排序,開展節(jié)能發(fā)電調度。

市場環(huán)境下,電力調度機構的目標不再多元化,不再出現(xiàn)行政調度、經(jīng)濟調度、節(jié)能調度、“三公”調度“四不像”,而是單純的、新涵義下的經(jīng)濟調度,即交易機構和調度機構以購電成本最小化為優(yōu)化目標,發(fā)電企業(yè)的能力體現(xiàn)在其申報成本中,所有外部政策因素包括能耗、水耗、氣體排放等,都轉化(或等效)為外部成本施加在競爭性的市場主體之上,而非施加在調度機構的計劃安排目標之上。調度計劃安排目標的清晰化,將更加突出調度機構保證電力系統(tǒng)運行安全的專業(yè)性,而不是各類事務和利益的綜合協(xié)調性。

調度運行平衡責任更加明晰、環(huán)境更加良性

電力調度機構是電力系統(tǒng)的中樞,原因在于其必須針對電力系統(tǒng)的特性保證供應與需求的實時平衡。在傳統(tǒng)計劃體制下,命令經(jīng)濟使得調度的權威性得到根本保證,但廠網(wǎng)分開后調度命令往往被打折扣。比如北方地區(qū)冬季的調峰問題,一方面可再生能源占比不斷加大,一方面絕大多數(shù)燃煤火電機組或必須或投機地改造成為了供熱機組,于是冬季負荷低谷時段的調峰成為難題,調度很難命令機組進行深度調峰以保證全網(wǎng)電力安全。

但一旦有了電力現(xiàn)貨電能量和輔助服務市場,以及需求側響應,由于市場背后價格機制將發(fā)揮作用,進而對市場主體產生強烈的促進電力實時平衡的激勵和約束機制,峰谷調節(jié)的巨大利益將促使發(fā)電企業(yè)由不愿參與變?yōu)楦傁鄥⑴c,峰谷調節(jié)的責任自然由調度機構轉向至發(fā)電、用電各方,從而客觀上縮小峰谷差。有兩個典型案例,一是近期東北地區(qū)調峰市場啟動后由于利益巨大,一些火電機組主動著手進行靈活性改造,大幅度降低機組的最小出力水平;二是德國電力市場中出現(xiàn)平衡基團和平衡基團管理人,基于活躍的電力大宗商品交易,主動對接發(fā)電和用戶,使得發(fā)電生產盡量接近電力負荷。平衡責任的清晰化,減輕了調度平衡壓力,有利于保障系統(tǒng)運行安全。

調控資源更加豐富、手段更加多樣

計劃體制下,電力調度機構的主要調控資源就是控制區(qū)域內的發(fā)電廠,即統(tǒng)調機組。因此無論電力電量平衡,還是調峰、調頻、調壓等輔助服務,只能在統(tǒng)調發(fā)電機組上做文章。

電力市場建立后,調度機構的調控資源將會更加豐富。除了統(tǒng)調機組會進一步深挖潛力外,一是儲能等獨立輔助服務提供商會應運而生,華北區(qū)域內之前已經(jīng)出現(xiàn)了儲能裝置主動提供AGC調頻服務的案例;二是自備電廠在利益驅動下可能會加入其中,蒙西、新疆等地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)自備電廠與可再生能源的低谷調峰交易;三是大用戶通過需求側響應主動參與系統(tǒng)負荷調整,當然前提是能夠提供差異化的電價信號或政府財政補貼;四是只要價格合理,區(qū)外市場主體有意愿通過短期交易,在中長期跨省區(qū)交易的基礎上,進一步提高電力供電能力。

電力市場建立能夠促進調度機構的調控手段更加多樣化,除了行政命令,多了經(jīng)濟手段和法律手段,在市場中通過價格信號和經(jīng)濟利益調節(jié)市場主體的行為,面對違反《電網(wǎng)調度管理條例》和電力市場規(guī)則的各類情況,可以依據(jù)市場準入辦法、并網(wǎng)協(xié)議等進行懲罰。

市場環(huán)境下仍需分工協(xié)作保電力安全

電力系統(tǒng)是一個有機整體,確保電力系統(tǒng)安全可靠運行是發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)、電力用戶和政府部門的共同義務,責無旁貸。面對中央確定的深化電力體制改革任務,誰都不是旁觀者,簡單地以安全為由推卸改革責任更加不妥。

企業(yè)是安全生產的責任主體,應進一步研究和細化市場改革過程中確保電力安全的措施,強化市場交易的安全校核機制,縮短電網(wǎng)與發(fā)電、調度中心與交易中心等業(yè)務銜接中的磨合過程。市場化促進但代替不了技術進步和應用,電網(wǎng)企業(yè)仍然要在智能電網(wǎng)與智能調度技術方面,有效投資,進一步夯實電力市場的安全運行基礎。

政府是安全生產的監(jiān)管主體,有關部門要積極有為,在市場設計和推進過程中,實事求是、廣納善言,不斷牽頭完善規(guī)則,建立交易結果的市場干預機制、電力市場的中止和模式切換機制、安全運行的應急協(xié)同機制,將安全元素融入到市場的各個角落。



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