减亏容易增收难：新能源短期功率预测的价值
——现货背景下新能源的困境系列文章（三）
前情回顾：
（一）光伏电价高于风电价之谜
（来源：微信公众号“兰木达电力现货” 作者：姜宏强）
经济学之父亚当·斯密最为著名的理论“看不见的手”近乎完美的诠释了市场中价格信号的引导作用：市场主体可根据价格信号自发的进行经营活动，实现有效率的资源配置。颇具神秘感的是，在现货市场中，新能源的预测偏差也呈现着这样的规律，似乎有一只看不见的手，在惩罚着那些“不准确而又有从众行为的“的新能源场站，惩罚的代价是实打实的真金白银，只是似乎大多数人还没有意识到…
新能源短期功率预测一般指，预测新能源电站次日0时起至未来72小时的有功功率，时间分辨率为15分钟。在现货市场未开启前，新能源企业往往仅从生产运行方面关注短期预测偏差带来的考核影响。
图1.1 山西2021修订版“两个细则”中对风电短期功率预测的要求
而现货背景下，短期功率预测不光是新能源参与现货市场的基础条件，预测结果的好坏将影响新能源企业在现货市场的竞争力，还会切实的反映在日前与实时市场的收益中。取山西、山东电力市场公开披露数据，统计计算得出2022年两省份全部新能源企业因短期功率预测偏差（忽略节点价格差异）产生的亏损：总亏损山西为5.29亿元，山东为19.88亿元；度电亏损在1分钱左右。
表1.1 2022年山西、山东新能源短期功率预测偏差损益
如此巨额的数字值得研究一番：预测偏差损益如何定义？现货市场如何惩罚那些预测偏差大的电站？为何只有新能源有如此困境？
一
如何定义不准确？
假设忽略节点价格差异、日前和实时市场的价差是固定的，则预测偏差越大的场站在日前市场的预测偏差损益越大。
图2.1 2023年2月山西5风电场标准误差与预测偏差度电损益关系
若用标准偏差（RMES）衡量新能源场站的预测偏差大小，对山西2023年2月5风电场站的标准误差情况与日前预测偏差损益进行分析，可以发现基本呈线性关系：预测偏差越大，亏损越大。没有呈严格的线性关系的主要原因是不同场站的预测偏差与价差的相关性不同，后面会详细分析；二是不同场站的发电曲线与节点价格有差异。
需要注意的是，以上数据并未考虑新能源在日前市场的超额获利回收费用，实际的情况只会更差。新能源在日前市场亏钱时，没有补偿机制；在赚钱时，偏离实际发电量±40%的部分会被回收掉，盈亏不对称的情况将进一步拉大预测偏差的实际损益。也就是说，因为短期预测偏差，新能源在现货市场需要承担三部分损失：日前双细则考核、日前预测偏差损益、日前超额获利回收。功率预测差的差生将在现货市场中承受多重惩罚，是市场这只看不见的手在挥舞“指导”。
二
从众行为是什么，为什么也会产生亏损？
如果按照上述偏差分析的逻辑来看，火电、用户也有发电和用电偏差，也会在现货市场中面临损益，为何单单只有新能源有如此困境？其差异在于：火电作为可控电源且拥有定价权，出力越高价格越高，本身即是在实时市场多发时高价，少发时低价，偏差可控且为正；对于用户而言，可分为两类，一类为可调节负荷，可以结合价差情况相机做出调整，如日前市场某时段300元/MWh，实时市场0元/MWh，可在实时市场中多用电，偏差损益为正；第二类为一般负荷的情况，假设不存在能影响全省负荷的用电大户，除受气象因素影响外，个体的用电偏差相对随机离散，与全省范围的负荷波动相关性不大。简而言之，用户的用电偏差和市场价差是相对独立的。
图3.1 2023年2月山西新能源预测偏差与价差散点图
对山西5风电场的出力进行分析，利用出力/装机进行单位化处理，5风电场与全省出力的相关性分别为78.70%、88.30%、86.57%、79.09%、90.27%，可见单场站出力与全省出力相关性之高。
图3.2 2023年2月山西5风电场出力与全省出力对比
最后，上文提到，同样的短期功率预测准确率，最后呈现出的损益情况也并不相同，原因在于新能源的出力行为是否“从众”：同样的预测偏差，如果可以做到，其他新能源大发期间自己少发，其他新能源少发期间自己大发，那自然缓解了供需矛盾，预测偏差也不一定亏损。新能源场站在投资阶段喜欢集中在风能资源丰富地区，在现货背景下，也呈现出一定的反身作用。
当然，如果想要完全量化上述预测偏差损益问题，还要结合场站自身出力特点与功率预测系统偏差特点、全省新能源偏差对价差的影响程度、单场站预测出力与实际出力与价差相关性等综合考虑，但大抵逃脱不了亏损的困窘，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：作为供给侧的价格接收者，其出力与价格具有相反关系，同样也会反映在日前和实时市场的供给-价格关系中。
宏观意义上，精准的新能源发电预测，可以减少电网发生不平衡的频率，降低对昂贵的灵活性调节资源的需求，从而优化高比例新能源电力的系统的运行成本，这是大家都知道的。但本文的现实意义并不是剖析功率预测系统准确率重要性的这种常谈，而是在现货背景下、非生产口径上，以经济效益的视角重新审视功率预测、场站选址、发电特性等一系列指标对新能源场站收益的影响，这才是现货市场“看不见的手”起到的真实作用：以价格、收益为最根本的信号，指导一切在未开展现货之前意想不到的、影响收益的要素的配置，实现从个体资源配置到市场福利最大化的效率最优。
而如何明晰价格信号，客观评价各因素影响并计算出损益情况，那就是另一回事儿了。
