甘肃电投大容电力有限责任公司 阚磊旭

1 市场背景

自2018年11月电力现货交易运行至今，电站通过不断地研究现货交易规则，争取电费收益最大化的过程中面临以下两种困难。一是可调节库容有限。电站额定蓄水位891.5m，死水位890.5m，总库容280万m3，可调节库容仅49万m3，单台机组满发引用流量86m3/s，在不计入库流量的前提下，从额定水位到死水位单台机组满负荷运行仅1.5h。二是机组振动区过宽。单机容量38.33MW，可运行区间仅为13～15MW和33MW以上的负荷，其他区域均为振动区所在。现货市场主要是以开展日前、日内实时电能量交易和备用、调频等辅助服务交易。在以上两种困难并存而无法避免的前提下，本文通过分析2020年、2021年现货交易试运行和结算，发现现货交易规则中日前电力计划对电费收益的影响，并通过计算建立了日前电力计划申报规律，为电站创造效益提供了有价值的参考依据[1]。

2 技术原理及性能指标

2.1 课题研究的内容和方向

本文通过研究电力现货市场结算规则，收集大量数据分析发现，日前上网电量计划的高低和形状，在一定程度上都影响着电费收益。一是当日前出清均价高于实时出清均价时，日前上网电量计划越高，电费总收益就会增加；当日前出清均价低于实时出清均价低时，日前上网电量计划越高，电费总收益就会减少。二是日前电力曲线的形状分直线型和凹凸型，通过研究发现，直线型电力曲线较凹凸型电力曲线有提高收益的优势[2]。

2.2 现货交易结算规则

R总电费=R中长期电费+R日前偏差电费+R实时偏差电费。其中，R中长期电费=R跨省区中长期交易+R省内大用户直购电+R基数电量。

R日前偏差电费=Σ[（Q日前上网电量.t-Q中长期电量.t）＊P日前现货市场价格.t]。

R实时偏差电费=Σ[（Q实时市场出清电量.t-Q日前市场出清电量.t）＊P日前现货市场价格.t]。

2.3 日前计划上网电量的申报和日前电力曲线的生成

水电机组作为价格接受者参与电力现货市场，在日前现货市场中申报权益电量和次日计划发电量，调度机构根据来水预测、综合利用需求，参考水电机组申报数据，依据当日新能源发电预测，制定次日或多日水电站厂96点逐15min日前计划出力曲线，并优先予以出清。

2.4 日前上网电量计划的高低对电费收益的影响

现货交易最终的电费收益是由市场价格决定，日前上网电量计划在一定程度上也影响着电费的收益。本文分两种情况分析日前上网电量对收益的影响，一是当日前出清均价高于实时出清均价时；二是当日前出清均价低于实时出清均价时，分别计算电费收益情况。某天日前现货市场中长期平均负荷50MW，日前计划平均出力100MW，实时出力150MW，计算全天电费收益。

当日前出清均价低于实时出清均价时。日前计划上网电量较实际上网电量增加10%～50%和减少10%～50%对收益的影响。假设日前出清均价为219元/MW，实时出清均价为225元/MW。计算情况如图1所示。

图1 日前计划上网电量较实际上网±（10%-50%）收益情况对比图

当日前出清均价高于实时出清均价时。日前计划上网电量较实际上网电量增加10%～50%和减少10%～50%对收益的影响。假设日前出清均价为225元/MW，实时出清均价为219元/MW。计算情况如图2所示。

图2 日前计划上网电量较实际上网±（10%-50%）收益情况对比图

日前上网电量计划的高低对电费收益的影响总结。通过以上计算可见：当日前出清均价高于实时出清价格高时，日前上网电量计划越高，电费总收益就会增加；当日前出清均价低于实时出清均格时，日前上网电量计划越高，电费总收益就会减少。

实例分析：以电站11月18日现货交易实时数据（图3）为例，日前上网电量曲线形状不变，将日前上网电量等比例分别升高和降低10%～30%，分别计算实际电费收益情况：日前上网电量上浮10%、20%、30%对收益的影响（图4、图5）。

图3 日前电力+10%和实时交易曲线

图4 日前电力+20%和实时交易曲线

图5 日前电力+30%和实时交易曲线

在原有交易的基础上将该日日前市场电力曲线数值依次提高+10%、+20%、+30%（图4、图5），当日中长期、实时电量、电价保持不变，计算收益如下：根据计算公式带入图4、图5所列数值可计算出日前电力曲线同比例增高依次提高+10%、+20%、+30%时，实际结算电费为：333251.04元、332114.63元和330978.23元，比实际结算电费依次降低1136.41元、2272.82元、3409.22元。降低率依次为：-0.34%、-0.68%、-1.03%。

在原有交易的基础上将该日日前市场电力曲线数值依次降低-10%、-20%、-30%，当日中长期、实时电量、电价保持不变，计算收益如下：

根据计算公式带入图6、图7所列数值可计算出日前电力曲线同比例依次降低-10%、-20%、-30%时，实际结算电费为：336219元、337027元和337834元，比实际结算电费依次增加1136元、2272元和3409元。增加率依次为：+0.34%、+0.68%、+1.03%。

图6 日前电力-10%和实时交易曲线

图7 日前电力-20%和实时交易曲线

产生的直接收益：同比例升高和降低日前电力曲线计划的收益情况对比（图8）。

图8 各种情况下收益交易对比情况

在原有11月18日现货交易曲线的基础上将该日同比例依次升高+10%～30%，降低-10%～20%，日中长期、实时电量、电价保持不变，计算收益进行对比。可以得出：日前电力曲线同比例增加10%、20%、30%，电费总收益依次减少0.34%、0.68%、1.03%，也就是说日前电力曲线计划较实际计划发电量每增加10%，电费总收益将减少0.34%。反之，日前电力曲线计划较实际计划发电量每降低10%，电费总收益将增加0.34%。这是一个日前平均出清价格低于实时平均出清价格的实例，证明当日前出清均价较实时出清均格低时，通过降低日前上网电量计划的申报值，使电费总收益增加。因此，水电厂在申报日前计划上网电量时通过电力供需分析，合理准确判断日前电力价格和实时价格，采取升高或者降低日前发电量计划增加收益[3]。通过分析电站三次现货交易数据，日前出清均价都低于实时出清均价，电站可以适当采用降低日前发电量计划值增加收益。

3 日前上网电量曲线形状对电费收入的影响

根据目前市场运行情况，日前电力计划曲线分两种（特殊情况下的特殊曲线除外），一种是直线型（图9），另一种是凹凸型（图10）。从本文（2.4）可见，日前电力曲线的高低对收益是有影响的，下面分别分析计算实时偏差为正、负两种情况下，直线型和凹凸型日前电力曲线对电费收益的影响。

图9 直线型日前电力曲线

图10 凹凸型日前电力曲线

3.1 实时偏差为正偏差

即实时发电量曲线高于日前发电量计划曲线，对比两种日前发电量曲线下的电费收益。假设某天日前现货市场出清价格：0～10时的价格为0.25元/kWh，10～16时的价格为0.05元/kWh，16～24时的价格为0.25元/kWh，实时市场出清价格与日前市场出清价格完全相同，中长期负荷5MW，日前计划平均出力10MW，实时平均出力15MW，计算全天电费收益。

3.1.1 日前电力曲线为直线型时的电费收益

总电费=中长期电量×中长期电费+日前偏差电量×日前出清价格+实时偏差电量×实时出清价格=36610.35+24750+22162.50=83522.85（元）。

3.1.2 日前电力曲线为凹凸型时的电费收益

总电费=中长期电量×中长期电费+日前偏差电量×日前出清价格+实时偏差电量×实时出清价格=35160+22750+22750=80660（元）。

通过以上分析可见，在实时偏差为正偏差的情况下，直线型日前电力曲线在增大收益上有一定的优势。

3.2 实时偏差为负偏差

即实时发电量曲线低于日前发电量计划曲线，对比两种日前发电量曲线下的电费收益。假设的日前和实时价格与3.1条相同，中长期负荷5MW，日前计划出力15MW，实时出力10MW，计算全天电费收益。

3.2.1 日前电力曲线为直线型时的电费收益

总电费=中长期电量×中长期电费+日前偏差电量×日前出清价格+实时偏差电量×实时出清价格=35160+47500-23750=58910（元）。

3.2.2 日前电力曲线为凹凸型时的电费收益

总电费=中长期电量×中长期电费+日前偏差电量×日前出清价格+实时偏差电量×实时出清价格=35138+47500-26231=56406（元）。

通过以上分析可见，在实时偏差为负偏差的情况下，直线型日前电力曲线在增大收益上有一定的优势。

4 日前上网电量形状对电费收益的影响总结

在实时偏差为正偏差和负偏差两种情况下，直线型日前上网电量计划曲线对电费收益的增加有一定的优势。因此，水电厂在申报日前计划上网电量和自计划时按照96点平均负荷进行申报，确保出清后的日前上网电量为一条直线，为电厂争取更大的利益创造前提条件。

实例分析：以电站11月18日现货交易曲线为例，分别计算对比直线型和凹凸型日前上网电量对总电费收益的影响。

4.1 直线型日前电力曲线

以电站11月18日现货交易曲线为例，中长期电量曲线（图11）、日前和实时交易电价都保持不变，将日前上网电量曲线转换为直线计算总电费收益。根据计算公式可算出结算电费为：307667.58（中长期电费）+68618.08（日前偏差电费）-25262（实时偏差电费）=351023.66元（总收入）。

图11 直线型日前电力现货交易曲线

4.2 凹凸型日前电力曲线

以电站11月18日现货交易数据（图12）为例，计算实际电费收益情况：根据计算公式可算出11月18日实际结算电费为：307667.58（中长期电费）+73159.74（日前偏差电费）-45415.40（实时偏差电费）=335411.93元（总收入）。

图12 11月18日现货交易中长期、日前和实时交易曲线

4.3 直线型和凹凸型日前上网电量对比情况分析

从电站11月18日现货交易实时数据分析计算可以得出：直线型电费收益较凹凸型日前电力曲线电费收益多15611.73元，增长率4.65%。因此也可以得出：直线型日前计划电量曲线对总电费收益有较大的提高。

5 产生的直接收益

按照电站年设计发电量4.62亿kWh，平均电价0.25元/kWh计算，总收益为1.155亿元，按照增长率4.65%计算，每年可增加收益537万元。

6 研究结论

本文通过对市场交易规则的研究和探索，研究和总结出了在规则允许的条件下，通过分析市场交易价格，合理调整日前发电量计划可以实现收益逐步增加的方法，并在实际电力市场现货交易中得到了验证和应用，为电力企业增收、创收提供了新的思路和方法。通过分析验证得出了直线型日前计划曲线对发电收益有一定的优势。直线形状在一定程度上减小发电负荷的受限程度，极大的释放了市场可操作性空间，为争取高价格下的实时现货交易创造了条件。通过合理的降低日前现货上网电量交易计划，在一定程度上扩大了实时市场的交易空间，使得机组运行可调节范围增大，可利用实时市场价格优势，实现现货交易年收入增加500余万元。