◎本报记者 张 晔
过去，当电网负荷降低时，电厂机组必须下调发电功率，一般下调到50%就已是极限。引入电力现货市场后，市场机制促使企业进行技术升级，许多电厂已经把功率下调的极限降到38%。有企业表示，经过技术改造，发电功率还有进一步下调空间。
近期，负电价在多国上演。7月4日，德国与荷兰部分时段电力出现-500欧元/兆瓦时的价格。无独有偶，今年5月，我国某些地区也出现过类似的负电价。什么是负电价？负电价的出现意味着什么？
电力现货市场促能源效益提升
负电价是指市场中的电力价格低于零，它意味着发电企业在销售电力时不仅赚不到钱，反而要给电网企业或者电力用户支付一定费用，吸引他们将多余的电力消纳掉。
中国电力科学研究院电力自动化研究所（以下简称电力自动化研究所）党委书记杨争林告诉记者，电力是一种特殊的“商品”，不能大规模存储，需要实时保持发用平衡。
新能源的大量并网，对电网稳定性提出了更高要求。一天中新能源发电量较大的时段，往往用电需求不足，而一些新能源企业发电享受政府补贴且发电边际成本较低，就会选择报负电价的方式来确保发出的电量可以上网，从而促进新能源消纳。对于煤电、核电等传统机组而言，短期启停成本较高、损耗大，为了维持机组正常运行，只能倒贴钱买需求。
负电价并不一定是坏事，它使得电价波动范围扩大，对发电端和需求端都能形成一定的激励。在发电端，价格高的电源将失去竞争力，这有助于纠正盲目的电源投资。同时，负电价的出现还可引导企业加大储能设施建设力度，激励火电企业进行技术改造，以更好地匹配电网需求和新能源的不稳定性。在需求端，负电价的出现会激励耗电大户改变用电模式、实施错峰生产，引导企业主动优化工艺、降低能耗。此外，它还将增加电力消费侧的弹性，通过电力需求灵活度的增强，解决电力系统中短期供需波动的问题。
以山西省为例，开展电力现货市场试点建设后，过去少有人问津的谷电现在更受欢迎，用电负荷峰谷差降低了4%，取得的能源效益相当于少建一座120万千瓦的发电厂。
同时，发电侧的变化也在悄然进行。过去，当电网负荷降低时，电厂机组必须下调发电功率，一般下调到50%就已是极限。引入电力现货市场后，市场机制促使企业进行技术升级，许多电厂已经把功率下调的极限降到38%。有企业表示，经过技术改造，发电功率还有进一步下调空间。
“在市场中，负荷调整就像见缝插针。调节能力强的机组参与上网的机会多，调节能力差的有机会也上不去，这就倒逼发电企业通过技术进步提升发电效率。” 电力自动化研究所电力市场研究室主任冯树海表示。
“看不见的手”优化电力资源配置
我国自2015年开启新一轮电力体制改革以来，完善电力市场建设就一直是改革的重中之重，其中价格机制又是市场机制的核心。负电价的产生并不意味着市场调控的失灵，相反，它意味着我国的电力体制机制改革又进了一步。负电价的背后，正是电力市场在通过“看不见的手”优化资源配置。
杨争林解释道，电力市场可以分为中长期交易中心和现货市场。其中，中长期交易中心主要以年、月、周为时间单位进行电力买卖，而现货市场主要开展当日和次日电力交易。负电价的出现，正是后者起作用的表现。
电力现货市场，顾名思义就是“一手交钱一手交货”的电力市场。电力现货市场有何特点？杨争林打了个比方：“比如去菜场买白菜，早上开市的时候1元一斤，而到了晚上快收摊的时候可能会降到5毛一斤。一天不同的时间，白菜的价格不一样，这说明白菜在一天中产生了时序价格。同时，菜市场和地摊这两个不同位置的白菜价格也不一致，这说明白菜交割点不同产生了位置信号。受供需等因素影响，电也有时序价格的差异，且不同地区发电成本不同，电的价格也不同。”
电力现货市场有利于发挥市场在资源优化配置中的决定性作用，使那些能源禀赋强、发电能力强的地区能够将电卖到耗电量大的地区，从而提高经济效益；同时促进新能源消纳，大大降低新能源发电波动性和不确定性对电网的影响。
技术创新支撑电力市场建设
电力现货市场的构建，离不开相应的技术支持。
记者了解到，电力自动化研究所研发的电力市场技术支持系统，将电力中长期交易市场与现货市场有效衔接，既有利于新能源消纳，也助推了火电技术进步，还提升了电力大户的用能效益，有效推动了我国能源绿色低碳转型，促进了电力资源优化配置。“在安全有保障的情况下，要保证优先购买低价电来满足用电需求。这背后的技术支撑体系就是我们研究的重点。”杨争林说。
电力现货市场因交易和交付的间隔时间较短，价格会随时间波动。在我国试点建设的电力现货市场中，电力日前市场以15分钟为一个交易时段，每天96个时段；日内市场每个交易时段为15—60分钟；实时市场以交割时点前一小时的电能交易为准。为了精确计算电价、撮合交易，电力市场必须考虑上百万个变量，这将消耗极大的算力。
面对未知且复杂的电力市场运行边界，如何设计出符合我国国情的电力市场体系？杨争林表示，实验室团队正在探索使用人工智能，根据过去电力供需的特点分析市场规律，预测未来的市场走势。“我们利用人工智能找出了限制因素，将约束变量从上百万个减少到原有的一成不到。”
“团队已成功研发了省级电力现货市场云架构支撑平台，提出了多维度数据统一建模技术、异构数据库混合存储与联动展示技术、客户端和服务端图形组态技术和微服务持续交付技术等。”杨争林表示，基于这个平台，研发人员可以像拼“乐高”模型一样，实现一部分功能需求的敏捷开发，这极大地提升了研发效率，有助于团队快速响应市场规则的变化。
从整体上看，我国能源资源与用电负荷呈逆向分布态势，东部地区用电量大但资源有限，西部地区资源丰富但供过于求。同时，我国水电、气电等灵活调节资源占比较低，新能源规模大但分布地区较为集中。开展大规模的电力市场交易，将成为实现全国范围内电力资源优化配置的重要途径。
立足全国统一电力市场建设要求，该研究所在国内外尚无同类实践案例的情况下，历时2年，自主研发了计及ATC的省间中长期集中优化出清技术，取得了该领域从“0”到“1”的突破。ATC即“可用传输容量”，是指电网在已有交易或合同基础上可进一步用于交易的剩余输电容量。该技术的成功研发，为全国统一电力市场深化改革提供了决策支撑。
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