近年來中國風電裝機容量規(guī)模增長迅速，根據(jù)國家能源局發(fā)布的全國電力工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2014年底，全國全口徑風電累計并網(wǎng)容量已達95.8GW，同比增長25.6%。與此形成鮮明對比的是2014年中國并網(wǎng)風電設備的利用小時數(shù)僅為1905h，同比下降120小時。大規(guī)模風電并網(wǎng)后的風電消納困難日益凸顯。清華大學課題組承接國家電網(wǎng)公司的科技項目，針對我國“三北”地區(qū)富風期與供熱期相重疊的特點，結合大用戶直購電市場化改革方案，提出了激勵電力用戶參與風電消納的日前市場模式。
1、中國“三北”地區(qū)面臨的風電消納困境
●風能資源集中地區(qū)供熱機組占比高
受地形、大氣環(huán)流等因素影響，中國風能資源主要分布在西北、東北、華北（“三北”）地區(qū)，而“三北”地區(qū)由于供暖需要，電源結構中供熱機組占比較高。以京津唐電網(wǎng)2013年底的情況為例，供熱機組占火電裝機容量的60%，供熱機組調峰率范圍僅為機組額定容量的12%~18%。
●供熱期與富風期相重疊的特征加劇系統(tǒng)調峰難度
“三北”地區(qū)供熱期與富風期相重疊的特征為系統(tǒng)調峰帶來極大挑戰(zhàn)，在系統(tǒng)負荷低谷時段風電出力的“反調峰”特性更是加劇了系統(tǒng)調峰難度，存在著供熱機組全部壓出力下限運行卻仍然大量棄風的現(xiàn)象，表明系統(tǒng)的發(fā)電側調峰資源無法滿足風電消納需求，亟需尋找新的調峰資源。
●跨區(qū)調峰資源消納風電的方式效果有限
跨區(qū)風電調峰是近年來解決風電消納問題的重要舉措，2013年京津唐電網(wǎng)通過低谷掛牌交易消納蒙西、東北電網(wǎng)風電電量各18億可kW﹒h、40億kW﹒h。然而，考慮到受端電網(wǎng)負荷低谷時段的調峰壓力巨大，利用跨區(qū)調峰資源消納風電的方式效果有限，有必要積極探索促進風電消納的新思路。
2、需求側參與風電消納的國內外實踐經(jīng)驗和研究成果
縱觀國外電力系統(tǒng)的風電消納經(jīng)驗，可以歸納為以下3類主要解決思路：
①利用燃氣、水電及抽水蓄能等快速啟停機組參與風電消納調峰，如美國、德國、西班牙等；
②利用鄰國鄰區(qū)電源結構的互補特性開展跨國跨區(qū)電力互濟交易，如丹麥、德國等；
③利用基于價格或激勵機制的需求響應資源參與風電消納，在智能電網(wǎng)環(huán)境下，需求響應已成為各國促進風電消納的重要手段。
國內外學者在利用需求側響應促進風電消納方面已經(jīng)開展了大量研究工作，需求側響應機制主要包括基于價格機制、激勵機制和將二者相配合使用3種類型，上述需求側響應計劃被應用于考慮大規(guī)模風電接入的日前調度優(yōu)化決策、期貨市場、日前市場出清、系統(tǒng)運行模擬等工作當中，研究結果表明需求側響應對促進風電消納、降低系統(tǒng)調峰壓力具有顯著作用。
3、中國在當前售電側市場環(huán)境下應引入電力用戶參與風電消納
2013年至2014年，國務院、發(fā)改委、國家能源局密集出臺了一系列政策，積極推進中國售電側電力體制改革，廣東、江蘇、甘肅等地加速推進電力用戶與發(fā)電企業(yè)（C-G）直接交易試點工作。隨著C-G直接交易量的不斷擴大，基于現(xiàn)貨市場金融結算的C-G直接交易將僅對實時調度構成軟約束，能夠最大限度地降低直接交易對電網(wǎng)安全的影響，將成為未來中國售電側市場發(fā)展的重要方向。然而，基于現(xiàn)貨市場的C-G直接交易僅作為一種雙邊交易模式，是市場成員鎖定成交價格、規(guī)避風險的交易品種，而忽略了蘊藏在用戶側的調峰潛力。在售電側市場化環(huán)境下，應積極發(fā)揮電力用戶的需求響應作用，在市場機制設計中全面激發(fā)用戶側參與風電消納的積極性，為系統(tǒng)消納新能源提供調峰資源。
4、中國售電側市場環(huán)境下電力用戶參與風電消納的市場機制設計
●電力用戶參與風電消納的日前市場模式設計
以參與C-G直接交易的電力用戶為研究對象，深入研究了激勵電力用戶積極參與風電消納的市場機制，從交易原理、交易申報、交易出清、交易結算、交易流程等方面，詳細設計電力用戶參與風電消納的日前市場模式；該市場模式將有效解決如下問題：
①如何實現(xiàn)電力用戶參與風電消納的價格發(fā)現(xiàn)；
②如何賦予電力用戶調峰用電曲線的分散決策權；
③如何設計電力用戶調峰成本在市場成員中的合理分攤機制。
●構建電力用戶參與風電消納的日前市場交易出清模型
基于上述市場模式設計，構建了電力用戶參與風電消納的日前市場交易出清模型，該模型精細化地考慮了市場模式中的各項機制設計。算例測算結果表明，在供熱機組占比較高、供熱期與富風期重合的電力系統(tǒng)中，系統(tǒng)下調旋轉備用不足是造成風電棄風的主要原因；引入電力用戶參與風電消納為系統(tǒng)提供了一種負荷低谷時段的需求側調峰資源，從而有效地減少了風電棄風電量，本文所設計結算機制可以實現(xiàn)調峰補償成本在火電機組和風電機組之間的合理分攤。
●電力用戶參與風電消納市場機制設計的作用
本文所提模式、模型具備風電消納調峰價格發(fā)現(xiàn)、電力用戶調峰潛力挖掘以及市場成員調峰義務分攤三方面主要功能，將為促進我國“三北”地區(qū)富風期的風電消納開辟市場化途徑，為現(xiàn)貨市場環(huán)境下市場成員公平承擔調峰義務提供合理的激勵機制與市場模式。
