減虧容易增收難：新能源短期功率預(yù)測(cè)的價(jià)值

——現(xiàn)貨背景下新能源的困境系列文章（三）

【資料圖】

前情回顧：

（一）光伏電價(jià)高于風(fēng)電價(jià)之謎

（二）新能源在現(xiàn)貨市場交易中的囚徒困境

（來源：微信公眾號(hào)“蘭木達(dá)電力現(xiàn)貨” 作者：姜宏強(qiáng)）

經(jīng)濟(jì)學(xué)之父亞當(dāng)·斯密最為著名的理論“看不見的手”近乎完美的詮釋了市場中價(jià)格信號(hào)的引導(dǎo)作用：市場主體可根據(jù)價(jià)格信號(hào)自發(fā)的進(jìn)行經(jīng)營活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)有效率的資源配置。頗具神秘感的是，在現(xiàn)貨市場中，新能源的預(yù)測(cè)偏差也呈現(xiàn)著這樣的規(guī)律，似乎有一只看不見的手，在懲罰著那些“不準(zhǔn)確而又有從眾行為的“的新能源場站，懲罰的代價(jià)是實(shí)打?qū)嵉恼娼鸢足y，只是似乎大多數(shù)人還沒有意識(shí)到…

新能源短期功率預(yù)測(cè)一般指，預(yù)測(cè)新能源電站次日0時(shí)起至未來72小時(shí)的有功功率，時(shí)間分辨率為15分鐘。在現(xiàn)貨市場未開啟前，新能源企業(yè)往往僅從生產(chǎn)運(yùn)行方面關(guān)注短期預(yù)測(cè)偏差帶來的考核影響。

圖1.1 山西2021修訂版“兩個(gè)細(xì)則”中對(duì)風(fēng)電短期功率預(yù)測(cè)的要求

而現(xiàn)貨背景下，短期功率預(yù)測(cè)不光是新能源參與現(xiàn)貨市場的基礎(chǔ)條件，預(yù)測(cè)結(jié)果的好壞將影響新能源企業(yè)在現(xiàn)貨市場的競爭力，還會(huì)切實(shí)的反映在日前與實(shí)時(shí)市場的收益中。取山西、山東電力市場公開披露數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)計(jì)算得出2022年兩省份全部新能源企業(yè)因短期功率預(yù)測(cè)偏差（忽略節(jié)點(diǎn)價(jià)格差異）產(chǎn)生的虧損：總虧損山西為5.29億元，山東為19.88億元；度電虧損在1分錢左右。

表1.1 2022年山西、山東新能源短期功率預(yù)測(cè)偏差損益

如此巨額的數(shù)字值得研究一番：預(yù)測(cè)偏差損益如何定義？現(xiàn)貨市場如何懲罰那些預(yù)測(cè)偏差大的電站？為何只有新能源有如此困境？

一

如何定義不準(zhǔn)確？

假設(shè)忽略節(jié)點(diǎn)價(jià)格差異、日前和實(shí)時(shí)市場的價(jià)差是固定的，則預(yù)測(cè)偏差越大的場站在日前市場的預(yù)測(cè)偏差損益越大。

圖2.1 2023年2月山西5風(fēng)電場標(biāo)準(zhǔn)誤差與預(yù)測(cè)偏差度電損益關(guān)系

若用標(biāo)準(zhǔn)偏差（RMES）衡量新能源場站的預(yù)測(cè)偏差大小，對(duì)山西2023年2月5風(fēng)電場站的標(biāo)準(zhǔn)誤差情況與日前預(yù)測(cè)偏差損益進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)基本呈線性關(guān)系：預(yù)測(cè)偏差越大，虧損越大。沒有呈嚴(yán)格的線性關(guān)系的主要原因是不同場站的預(yù)測(cè)偏差與價(jià)差的相關(guān)性不同，后面會(huì)詳細(xì)分析；二是不同場站的發(fā)電曲線與節(jié)點(diǎn)價(jià)格有差異。

需要注意的是，以上數(shù)據(jù)并未考慮新能源在日前市場的超額獲利回收費(fèi)用，實(shí)際的情況只會(huì)更差。新能源在日前市場虧錢時(shí)，沒有補(bǔ)償機(jī)制；在賺錢時(shí)，偏離實(shí)際發(fā)電量±40%的部分會(huì)被回收掉，盈虧不對(duì)稱的情況將進(jìn)一步拉大預(yù)測(cè)偏差的實(shí)際損益。也就是說，因?yàn)槎唐陬A(yù)測(cè)偏差，新能源在現(xiàn)貨市場需要承擔(dān)三部分損失：日前雙細(xì)則考核、日前預(yù)測(cè)偏差損益、日前超額獲利回收。功率預(yù)測(cè)差的差生將在現(xiàn)貨市場中承受多重懲罰，是市場這只看不見的手在揮舞“指導(dǎo)”。

二

從眾行為是什么，為什么也會(huì)產(chǎn)生虧損？

如果按照上述偏差分析的邏輯來看，火電、用戶也有發(fā)電和用電偏差，也會(huì)在現(xiàn)貨市場中面臨損益，為何單單只有新能源有如此困境？其差異在于：火電作為可控電源且擁有定價(jià)權(quán)，出力越高價(jià)格越高，本身即是在實(shí)時(shí)市場多發(fā)時(shí)高價(jià)，少發(fā)時(shí)低價(jià)，偏差可控且為正；對(duì)于用戶而言，可分為兩類，一類為可調(diào)節(jié)負(fù)荷，可以結(jié)合價(jià)差情況相機(jī)做出調(diào)整，如日前市場某時(shí)段300元/MWh，實(shí)時(shí)市場0元/MWh，可在實(shí)時(shí)市場中多用電，偏差損益為正；第二類為一般負(fù)荷的情況，假設(shè)不存在能影響全省負(fù)荷的用電大戶，除受氣象因素影響外，個(gè)體的用電偏差相對(duì)隨機(jī)離散，與全省范圍的負(fù)荷波動(dòng)相關(guān)性不大。簡而言之，用戶的用電偏差和市場價(jià)差是相對(duì)獨(dú)立的。

圖3.1 2023年2月山西新能源預(yù)測(cè)偏差與價(jià)差散點(diǎn)圖

對(duì)山西5風(fēng)電場的出力進(jìn)行分析，利用出力/裝機(jī)進(jìn)行單位化處理，5風(fēng)電場與全省出力的相關(guān)性分別為78.70%、88.30%、86.57%、79.09%、90.27%，可見單場站出力與全省出力相關(guān)性之高。

圖3.2 2023年2月山西5風(fēng)電場出力與全省出力對(duì)比

最后，上文提到，同樣的短期功率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，最后呈現(xiàn)出的損益情況也并不相同，原因在于新能源的出力行為是否“從眾”：同樣的預(yù)測(cè)偏差，如果可以做到，其他新能源大發(fā)期間自己少發(fā)，其他新能源少發(fā)期間自己大發(fā)，那自然緩解了供需矛盾，預(yù)測(cè)偏差也不一定虧損。新能源場站在投資階段喜歡集中在風(fēng)能資源豐富地區(qū)，在現(xiàn)貨背景下，也呈現(xiàn)出一定的反身作用。

當(dāng)然，如果想要完全量化上述預(yù)測(cè)偏差損益問題，還要結(jié)合場站自身出力特點(diǎn)與功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)偏差特點(diǎn)、全省新能源偏差對(duì)價(jià)差的影響程度、單場站預(yù)測(cè)出力與實(shí)際出力與價(jià)差相關(guān)性等綜合考慮，但大抵逃脫不了虧損的困窘，根本原因仍然可追溯至上一篇文章所提到的新能源的博弈困境：作為供給側(cè)的價(jià)格接收者，其出力與價(jià)格具有相反關(guān)系，同樣也會(huì)反映在日前和實(shí)時(shí)市場的供給-價(jià)格關(guān)系中。

宏觀意義上，精準(zhǔn)的新能源發(fā)電預(yù)測(cè)，可以減少電網(wǎng)發(fā)生不平衡的頻率，降低對(duì)昂貴的靈活性調(diào)節(jié)資源的需求，從而優(yōu)化高比例新能源電力的系統(tǒng)的運(yùn)行成本，這是大家都知道的。但本文的現(xiàn)實(shí)意義并不是剖析功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確率重要性的這種常談，而是在現(xiàn)貨背景下、非生產(chǎn)口徑上，以經(jīng)濟(jì)效益的視角重新審視功率預(yù)測(cè)、場站選址、發(fā)電特性等一系列指標(biāo)對(duì)新能源場站收益的影響，這才是現(xiàn)貨市場“看不見的手”起到的真實(shí)作用：以價(jià)格、收益為最根本的信號(hào)，指導(dǎo)一切在未開展現(xiàn)貨之前意想不到的、影響收益的要素的配置，實(shí)現(xiàn)從個(gè)體資源配置到市場福利最大化的效率最優(yōu)。

而如何明晰價(jià)格信號(hào)，客觀評(píng)價(jià)各因素影響并計(jì)算出損益情況，那就是另一回事兒了。

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