摘要：新一轮电力体制改革放开发电计划和售电市场，其引发的自主市场行为使得电网规划面临新挑战。为构建适应新市场环境的坚强电网，有必要主动调整电网规划工作思路，探索创新电网规划方法。本文充分考虑电力市场中的交易行为和不确定性因素，针对电网规划工作中负荷预测、分区平衡等问题，提出了改进方法，对新形势下开展电网规划工作具有一定的指导意义。
关键词：电力体制改革；电力市场；负荷预测；分区平衡。
一、新电力体制改革与电网规划
《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》强调“切实加强电力行业特别是电网的统筹规划”。在政策的有效驱动下，未来市场放开将极大地刺激电力市场参与者的积极性，逐步演变形成一个充满变化的能源供需市场。因此，为了尽快适应并有力支撑电力市场的快速发展变化，保障新的电力体制下的国家能源可持续发展、经济稳步增长和社会和谐稳定，电网规划的模式也需要创新。
（一）新电力体制改革对电网规划的影响分析
1、“放开两头”和“交易职能独立”使未来供需形式更加难以预测
“放开两头”和“交易职能独立”使得电网规划和运行的难度进一步加大。新形势下的电网发展规划有必要考虑更多的不确定性因素，特别是市场交易意向的变化导致的供需规模的变化和电力流格局的变化等。
2、发电计划放开刺激清洁能源大规模发展，考验电网承载能力
放开发电计划后，清洁能源的发展动力异常强劲，四川“十三五”末规划清洁能源装机规模较2015年末增长近15%，其中，新能源发电装机将从96万千瓦增至近1000万千瓦。然而，新能源发电本身具有随机性和波动性，以及利用小时数偏低的问题对于电网的运行稳定性和运营经济性均有影响，所以，电网规划中必须主动研究新的策略积极应对清洁能源大发展。
3、售电环节放开激活市场活力，未来电力需求预期难以捕捉
随着售电市场放开，多元化的竞争会促使供电服务质量日趋优化，电力市场的需求会得到极大释放，加上竞争性电价的引入，宏观经济调控、节能低碳政策等影响因素会直接反映为电力用户需求的变化，电力需求的发展预期变得难以捕捉。因此，为了满足未来电力需求发展，电网规划建设需要考虑更多的市场因素影响。
（二）积极应对改革的电网规划工作切入点
电网规划工作内容方面，由于市场行为会极大程度受到市场价格的影响，所以，今后的电力供需格局不仅仅是能源层面的电力供需平衡，还会受到交易价格的影响，它会随价格的波动而波动，甚至发生阶跃变化，这是电能供应和消费背后无数主体意愿交织的结果，传统的基于计划的电网发展建设模式不能适应。未来的电网，必须能够安全地适应这个变化。
基于以上分析，在电网规划工作中，可以从以下几个方向切入：
1、针对售电放开后的市场需求变化，建立考虑发电侧因素和需求侧调节的负荷预测机制，重点关注需求释放规模、电价响应深度、需求侧资源参与度等变化，提高新电改后需求预测的准确度。
2、针对清洁能源的消纳与供应，探索考虑市场交易的电力平衡方法，重点考量双边自主选择交易方带来的变化，提高清洁能源的消纳规模和电能供给的可靠性。
3、针对电力市场交易中的不确定性因素，研究考虑发电计划放开和竞争性售电市场的场景模拟分析方法，建立多场景运行方式，重点模拟竞争性市场的不确定性因素，如清洁能源发电的随机性、电力用户自由选择供电方、价格波动对交易趋势的引导等。
二、考虑发电侧因素和需求侧调节的负荷预测
（一）电价预测对负荷预测的影响分析
传统的负荷预测方法没有考虑电力市场对用户电力需求的影响。在市场环境下，由于电价是通过竞价或协商的方式生成的，是波动的，那么，电力用户必然会为了控制用电成本而寻求并制定更为廉价的购电方案和用电方案。在该过程中，用户用电行为将发生改变。因此，准确的电价预测能够使负荷预测结果更加客观，电价预测将在负荷预测工作中占有重要地位。
对于中长期电价趋势的预测，应该主要分析在较长时间窗口内对购售双方有影响的因素，比如发电侧的清洁能源开发成本趋势、发电燃料成本趋势、排放标准的高低、财税补贴强度等，又比如用电侧的国民经济走势、城镇发展规划、产业发展预期、储能和虚拟电厂建设布局等，把握大的趋势，为规划提供参考。
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（二）考虑电价响应的负荷预测方法研究
掌握各节点的中长期电价水平后，可以指导中长期的电力负荷预测工作。根据历史数据进行负荷预测，在初步预测的基础上进行节点电价预测；由于电价决定了各地区参与市场交易的竞争力，因此未来的边际电价对于每一个地区的电力供应或消费成本影响是不同的，有必要根据最可能的交易市场预期获取出清价格，从而得到负荷侧的电价响应情况，以修正负荷预测结果，返回负荷预测输入端口。依据这一个循环，能够获取相应水平年最终的负荷规模及其分布。
三、考虑市场交易的分区电力平衡方法
（一）市场交易对分区电力平衡的影响分析
分区电力平衡是预测未来地区间电力流方向及规模的基础，目前分区电力平衡主要依据各地区的预测负荷和本地规划电源的抵扣结果来开展分析，相当于默认了用户与电源就近交易，没有考虑地区间的电力交易影响。
在一个充分竞争的电力市场中，电力资源优势与用户购电能力的差别不完全与地域分布相匹配，而会直接反应在市场交易的能力上。例如成都市近区电源开发成本高，边际电价较高，而四川西部水电边际电价较低，若放在全省范围参与市场交易，显然西部地区电源更具竞争力；相反，成都地区经济发达，平均电力需求和竞价能力都较强，本地负荷就更可能与西部电源达成交易，而非本地电源，从而打破传统分区平衡，电力流随之发生改变。
因此，引入市场交易影响的分区电力平衡是更贴近未来实际运行情况的平衡分析思路。
（二）考虑市场交易的分区电力平衡方法研究
目前国内外电力市场的竞价交易机制一般分为双边交易和撮合交易两种模式。双边交易是指购售双方直接协商，确定交易电量、交易曲线以及交易价格，经电力调度交易机构安全校核确认后，双方签订双边交易合同的交易方式。撮合交易是指购电方或售电方申报电量（或电力）和对应电价，购电方按照报价由高到低进行优先级排序，售电方按照折算排序价（在报价基础上考虑输电价格、输电损耗折价等因素）由低到高进行优先级排序，在满足一定的网络约束条件下，通过交易算法撮合购售双方成交的交易方式。
掌握交易方案中的电量规模及布局后，可以结合各地区的年出力情况和负荷利用小时数，推出全网各典型方式下的开机方式和负荷分布，进而得到地区间的电力流规模及流向。
四、考虑发电计划放开和竞争性售电市场的场景模拟分析方法
（一）发电计划和竞争性售电市场的放开对方案评价的影响分析
对发电计划的放开将极大程度地刺激清洁能源的消纳和发展。清洁能源特别是风电太阳能的发电出力随机性和波动性，以及利用小时数偏低等问题，对于电网规划带来了巨大的挑战，有必要主动开展细致的关于清洁能源发电不确定性的研究。
同时，针对售电市场放开的影响分析也显示：随着售电市场放开，多元化的竞争会促使供电服务质量日趋优化，电力市场的需求会得到极大释放，加上竞争性电价的引入，宏观经济调控、节能低碳政策等影响因素会直接反映为电力用户需求的变化，电力需求的发展预期变得难以捕捉。为了满足未来电力需求发展，电网规划还需要考虑售电市场的不确定性因素。
因此，基于前面章节的研究，在改进后的负荷预测和分区平衡计算完成后，还有必要在规划方案对比阶段，加入不确定性因素的影响，以更加全面地评价方案的适应性。
由于新能源出力、用户负荷、节点电价等因素在短时间内都具有较强的随机性，更适合用概率分布模型加以描述。但更复杂的，由于它们之间又会互相影响，所以其对于的随机变量概率分布取值在不同时刻亦会相应变化，在不同时间窗口采用固定概率分布难以描述；同时，在发电计划放开和售电侧放开的背景下，对不确定量建模本质上是对非平稳随机过程建模，现有数学工具难以直接应用。因此，可将以上问题简化为滚动建立不确定性随机变量序列在未来不同时刻的概率分布模型。
（二）考虑机组出力和负荷分布不确定性的多场景模拟技术
传统开机方式没有考虑交易合同的限制，机组出力分布（新能源出力随机特性）和负荷分布（售电侧放开后交易行为随机性）不会严格按照这样的方式来运行，典型运方需要调整。今后的典型运方应该考虑发电计划放开和竞争性售电市场带来的影响，通过调整开机总量和布局来适应新的变化。交易行为的预测既有规律额可循，也有一定随机性，在典型运方的设定过程中，这类不确定性影响理论上可以通过多场景模拟技术加以描述。
五、结论与建议
为积极适应电力体制改革，在新环境下谋划四川电网发展建设，本文分析了电力体制改革对电网规划的影响，并进一步研究探索了规划工作的改进思路及方法，提出了以下建议：
1）在负荷预测阶段，可适当引入电价预测分析，并利用本文所提方法评估电价预期对负荷预测的影响，进而调整预测结果，提出敏感方案；
2）在电力平衡计算时，可适当运用本文所提分区电力平衡方法获取全省电力流，为市场化环境下的电力平衡计算提供参考；
3）在网架构建和方案比选阶段，除了丰大、枯大等典型运行方式，可以尝试搭建更多的容纳不确定性因素的运行场景，以更全面的评估方案的适应性。
论文作者:罗毅
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/27
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