利用富余风能进行清洁供热的交易机制研究

姜拓，徐飞，闵勇，陈磊，陈群，李伟，张称心，王小海，候佑华，齐军，于源

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.170341

1项目背景

为了提高北方风能资源丰富地区的风电消纳能力，缓解冬季供热期电力负荷低谷时段风电并网运行困难的问题，同时促进城镇能源利用清洁化，减少化石能源低效燃烧带来的环境污染，目前我国正在“三北”地区大力推进利用富余风能进行清洁供热的相关工作。在电力市场改革的大背景下如何运用市场化手段实现这一过程中的资源优化配置是一个需要探究的问题。

2论文所解决的问题及意义

1) 考虑到弃风量预估的难度，风电供热交易应该采用短期交易的模式。但是目前我国的交易模式仍以中长期的大用户直购方式为主，缺乏相应的短期交易配套机制，这为风电供热交易机制的引入带来了巨大的阻碍。

2) 风能供热通常需要引入发电成本较高的常规能源来保障供热的可靠性，但是现阶段低廉的传统供热价格使得居民对风电供热的价格承受能力较弱，因此如何平衡供电可靠性与供电成本之间的矛盾成为市场可行性研究需要关注的重点。

3) 包含蓄热的分布式电供热装置作为一种可控终端具有运行方式灵活的特点，同时风电商具有依据滚动预测数据动态调整中标电量的需求，因此风电供热交易机制应该能够灵活、高效地处理由热用户用电行为改变或者风电商出力预测改变造成的供需平衡改变。

4) 风电供热合同往往会产生较大的执行偏差，由此需要一个同现有结算体系兼容的交易结算机制来进行电量的核算、偏差责任的划分以及偏差调整费用的计算。

3论文重点内容

从上述风电供热交易的特点出发，本文的研究内容包括：

1) 弃风供热交易模式的设计。

本文首先提出了一种与现有市场环境兼容的时前交易模式，即在每一小时前通过市场交易确定这一个小时的电能价格和供热电量。交易采用循环竞价的模式，成交关系如图1所示。在极端的情况下通过引入火电商来保证供热的进行。

图1  循环竞价交易模式

2) 配套的交易核算及结算机制。

电量核算机制规定了所有供热合约执行结果的核算方法：通过发用电两侧的计量结果分别对供热合约的实际执行电量进行核算，对比上述发、用电两侧的核算结果，核算调度部门通过调用其他电厂平抑掉的不平衡电量。进而可以通过结算机制针对不平衡电量进行责任划分，并向相应责任主体收取平抑不平衡电量所产生的额外费用。

3) 市场可行性分析。

对于弃风供热交易，市场可行等价于发电商、零售商均能够从交易中获得长期的非负收益。通过可行性分析，给出各市场主体总收益期望非负时交易参数需要满足的充分性条件，该条件可以作为市场可行性判据用以评估某地区的客观情况能否维持市场的运营。

4结论

在市场化改革的背景下研究富余风能清洁供热交易机制具有重大的现实意义，现阶段实现富余风能清洁供热交易的关键问题在于能否找到一种与我国现有市场环境相兼容的交易机制，使得参与交易的各方利益主体都能够从中获益。本文通过对富余风电清洁供热交易的特点进行分析，设计了一种时前交易模式，并研究了与之配套的核算及结算机制，所提出的交易机制可以作为一种新的交易品种嵌入到现有的“三北”地区交易体系中。本文进一步针对上述交易机制进行了可行性探讨，并给出了可行性判据用以评估某地区是否适合开展弃风供热交易，或为政府确定补贴额度提供参考依据。

引文信息

姜拓，徐飞，闵勇，等．利用富余风能进行清洁供热的交易机制研究[J]．中国电机工程学报，2017，37(15)：4286-4295．

Jiang Tuo，Xu Fei，Min Yong，et al．Research on trading mechanism of clean heating with surplus wind power [J]．Proceedings of the CSEE，2017，37(15)：4286-4295 (in Chinese)．

团队介绍

作者所在的团队为清华大学“新能源电力系统分析与运行”团队，团队负责人为闵勇教授，团队现有教授2人，副教授/副研究员5人，博士/硕士研究生30余人。团队的工作目标是从不同角度入手，在深入、系统的理论研究工作的基础上，为含大规模新能源接入的电力系统的分析和运行提供技术解决方案，具体研究方向包括新能源并网分析与运行、电力系统动态分析和网源协调、电-热综合能源系统等。

闵勇，男，1963年生，工学博士，教授，博士生导师。1984年清华大学电机系本科毕业，1990年在清华大学电机系获博士学位。曾任清华大学电机系柔性输配电系统研究所所长、电力系统研究所所长、清华大学电气工程学位分委会主席、清华大学电机系主任和清华大学低碳能源实验室副主任，现任电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室副主任、清华大学电机系学术委员会主席。曾获国家科技进步二等奖一项，省部级科技进步二等奖四项。在国内外期刊和会议上共发表学术论文200多篇。主要学术兼职包括科技部“十二五”国家科技重点专项（智能电网专项）专家组组长、科技部“十二五”863计划“智能电网关键技术研发（一期）”重大项目总体专家组组长、国务院学位委员会第七届学科评议组（电气工程组）委员、国务院安委会专家咨询委员会能源专业委员会委员、IET Fellow等。

徐飞，男，1974年生，工学博士，副研究员。1997年清华大学电机系本科毕业，1999年在清华大学电机系获得工学硕士学位，2015年在清华大学电机系获得工学博士学位。现为清华大学电机系培训与就业中心主任。徐飞副研究员主要从事电力-热力综合能源系统分析与控制、大规模储热在电力系统中的应用以及电力系统节能环保技术等方面的研究工作。在国内外共发表论文20余篇。曾获教育部技术发明一等奖一项，省部级科技进步三等奖一项，清华大学教学成果一等奖一项。

陈磊，男，1982年生，工学博士，副教授。2003年清华大学电机系本科毕业，2008年清华大学电机系获工学博士学位并留校工作任助理研究员，2013年起任副教授。主要研究方向为电力系统稳定、电力系统动态分析与控制。在电力系统暂态稳定、电压稳定、低频振荡、可再生能源并网的安全稳定分析等方面均展开了大量深入研究并取得了突出的成果，发表了数十篇SCI/EI论文。曾获教育部技术发明奖一等奖，中国电力科学技术进步奖二等奖。

姜拓，男，1994年生，硕士研究生，2015年清华大学电机系本科毕业，主要研究方向为电热综合能源系统、大容量储热技术、可再生能源清洁供热。