當前電力現貨難點及國內外典型經驗分析
發布者:lzx | 來源:能源研究俱樂部 | 0評論 | 379查看 | 2019-06-28 18:16:00    

電力現貨市場是電力體制改革的重要環節。2018年是本輪電力體制改革的“現貨元年”,隨著我國電力體制改革的不斷深化和中長期電力交易機制的不斷成熟和完善,電力現貨市場也將逐步啟動、運行。


業內素有“無現貨、不市場”之說。電力現貨市場將產生反映電力商品不同時段、不同地點的邊際發電成本和電力供需特性的價格信號。電力價格信號可以準確反映電力資源的峰谷用電需求差異和系統網絡阻塞,通過市場指導資源時空優化配置,促進新能源消納,提高電力資產利用率,保證電力系統的安全運行。


本文嘗試解析當前電力現貨難點與解決路徑,并結合國內外典型經驗提出對我國電力現貨市場建設的建議和思路,供同行參考。


一、當前電力現貨難點與解決路徑


電力市場建設已成為電力行業發展的必然趨勢。國家發展改革委、國家能源局等部門聯合發布了多項改革政策文件,力促電力市場建設取得實質性進展。隨著電改的逐步深入,涉及電改實質的各項難點問題逐漸暴露出來,亟待解決。


(一)理清政府部門和監管機構在開展現貨市場中的職能


搞好電力現貨市場,必須要遵循獨立、公平、公正和公開原則。電力市場各主體之間要相對獨立、互不隸屬,并避免行政無故干預市場,同時監管機構也必須相對獨立,與市場各參與主體沒有關聯。另外,市場中的信息要面向同級別的市場參與者公開,以保證電力現貨市場中的電能交易在公正公平的基礎上進行。


中發9號文要求改善對電力行業的監管,特別是提高監管機構的監管能力,改進監管方法,做好系統規劃。我國的電力市場規劃應明確政府機構之間以及政府與電網公司、發電公司和其他實體之間的規劃角色和責任。兼顧市場機制與政府宏觀調控,用好“看不見的手”和“看得見的手”,最大限度地減少行政干預。努力形成市場作用和政府作用有機統一、相互補充、相互協調、相互促進的格局。


此外,電力由于其特殊的物理屬性,電力市場機制的設計和監管都將與其他大宗商品市場不同,對監管人員的知識結構、認知水平要求更高,因此應當整合電力管理職能,成立專業、相對獨立的第三方監管評估機構。


(二)選擇合適的電力現貨市場模式


從我國網省兩級調度的現狀、各省級網絡阻塞的不同和促進新能源消納的角度出發,將現貨市場分為集中全電量模式、集中偏差電量模式、雙邊偏差電量模式三種模式。


集中全電量模式:適用于具有阻塞的區域現貨市場,在日前市場和實時市場實施全電量集中競價與優化,由省級調度機構統一出清,交易機構進行結算,從而保證電網的安全穩定運行和資源的優化配置。相應地,中長期交易合同僅為規避風險、鎖定價格的金融差價合同,不需要物理執行。


集中偏差電量模式:適用于具有大規模可再生能源的跨區域現貨市場。在區域內出現可再生能源剩余時,在日前市場和日內市場實施可再生能源預測和計劃偏差電量的跨區域集中競價和優化,由網級或國家級調度機構統一出清,交易機構進行結算。


雙邊偏差電量模式:適用于阻塞較輕的區域現貨市場。發用雙方在中長期交易階段簽訂雙邊實物合同,需要物理交割。日前階段,市場成員自行安排次日的發用電曲線。售電商與發電商可以在現貨市場買賣電量來保證不違反合同。


集中全電量模式和雙邊偏差電量模式適用于省級現貨市場,省內阻塞嚴重時采用集中全電量模式,阻塞較輕時采用雙邊偏差電量形式。集中偏差電量模式適用于可再生能源富余省份的跨區域現貨市場,用市場的力量促進可再生能源消納。


(三)穩步推進電力現貨市場的全面建設


事物的發展必然有一個過程,電力現貨市場改革發展也不例外。建設電力現貨市場在我國尚為一個新鮮事物,需要有一個循序漸進的過程。


要充分認識現貨市場建設的緊迫性和重要性,要針對電力現貨市場界定、市場模式選擇、省間市場與省內市場銜接、中長期交易與現貨交易銜接等重點問題,抓緊研究,促進形成更多共識。在推進電力現貨市場建設時首先要明確選擇什么樣的市場模式。這需要摸清電力市場結構基礎情況,結合各地的實際情況明確市場建設的目標(抓住主要矛盾和次要矛盾,先解決哪些后解決哪些)。選定市場模式后,再具體設計交易規則和建設技術系統。


(四)踐行中長期市場和現貨市場的有機銜接


我國中長期市場較為成熟,基本形成一套獨特體系。中長期市場電價變化頻度不大,更多反映的是電煤平衡和電量平衡。而現貨市場電價則可以是一日多變,主要反映的是電力供需平衡,是負荷曲線每一點的價值。


相對中長期市場,現貨市場技術更加復雜,需要考慮的問題更多。現貨市場下中長期市場與現貨市場銜接的一個基本原則是:中長期合同必須在簽訂的時候就確定曲線分解的方式。中長期市場為與現貨市場配合與銜接,中長期交易合約將有以下幾點變化:1)中長期交易合約將由現行的物理合約轉變為差價合約,通過差價結算在日前市場中“多退少補”,起到鎖定價格、規避風險的作用;2)中長期交易合約需要規定分解曲線,將合約電量分解到合約周期內的每個小時,各個小時的分解量將根據該小時的日前現貨市場價格做差價結算;3)中長期交易合約需要規定結算參考點,以結算參考點的日前現貨市場價格作為差價結算的依據。


(五)打破省間壁壘、建立跨區跨省的電力市場交易平臺


我國發電資源與負荷中心呈逆向分布,各地區的發電資源種類差別也較大,同一地區由于缺乏多種資源進行優勢互補,導致部分地區風電等間歇性能源無法充分利用。電力交易省間壁壘問題主要表現在地方政府嚴格控制省外購電量和行政干預省間交易價格。省間壁壘降低了市場有效性,阻礙了市場資源在更大范圍的優化配置。隨著電力市場化改革的不斷深入,在發、輸、配、售、用等環節將逐步引入市場化交易機制,進行跨區域電力交易已成為必然趨勢。


現如今,縱橫交錯的輸電網絡為跨區跨省的電能交易提供了極好的物理基礎。然而,在跨地區電能交易過程中,可能會出現交易電能超過輸電容量的限制。這就需要在有限的輸電容量情況下,電力市場引導跨區域電能交易,實現各市場參與者的利益最大化的同時保障輸電網絡的安全。


(六)利用現貨市場開展綜合需求側響應


在服務產品方面,電力企業從單一的電能生產者或銷售者向綜合能源供應商轉變,既要擴大產品種類,又要提高服務水平。綜合能源服務、能源互聯網等新業態、新技術更是在電改環境里獲得了廣泛發展和應用。如果所有需求側用戶都是同一個價格,既不利于用電側的資源配置,也不利于用電側的能源服務模式創新。電力市場在用戶側的價值應當是根據用戶性質進行差異定價,改變用戶的用電習慣,降低負荷曲線的峰谷差。可以利用能源互聯網建立用戶綜合能量管理系統,發揮自身的技術優勢,激發用戶成為源網荷互動的資源。


(七)建立精確的數學模型提高出清計算的收斂性


如果能解決電力交易省間壁壘問題,那么從理論上講跨區域電力現貨市場并不是很復雜的事情,市場小利潤就小,市場大利潤也大,尤其是我國區域分布呈發電中心和負荷中心逆向分布,跨區域的交易肯定有必要性,可以優勢互補,能源可以相互轉換。但技術端來講,跨區域電力現貨市場的難度是在模型上,跨區域范圍越廣,電網的模型也就越大,如果電網模型不準確或模型太大,導致潮流計算不收斂。潮流不收斂,日前和日內市場出清計算也算不了。在實際現貨市場中,區域大而跨區多的市場出清是一個很難問題,區域越大、跨區域越多,出清計算上遇到的困難會越多。為此,提出下面解決這一問題的一些經驗:


1.各區域的電網設備參數命名方法、計算基準值和參數計算方法要統一,尤其是各區域間的聯絡線命名和參數要一致。


2.潮流計算要具備多島計算的能力。當某些故障導致電網模型形成幾個獨立的區域(島),需要在各自的區域(島)內選擇恰當的參考節點,并完成孤立的多區域潮流計算。


3.當出清計算過程中出現死節點(deadbus)時,要能夠找到死節點與相鄰電力有效節點之間的物理關系,從而計算電網中所有節點包括死節點的電價。


4.利用分布式參考節點代替單一平衡節點,從而保證在電網網絡結構不變的情況下,任何時候計算的出清節點電價都是一樣的。


5.對特別大的跨區域電力現貨市場,其電網模型的節點有數萬個甚至十萬以上,交流潮流計算難以滿足日前或日內出清計算的時間要求,需采用快速有效的解耦潮流計算方法進行安全校核。


二、國內外典型經驗分析


(一)南方(以廣東起步)電力市場


從廣東電網的電力資源、負荷特性、電網結構等實際情況可看出,集中式市場相比分散式市場更加適合廣東電網。這是因為目前南方電網仍然存在輸電阻塞,部分省份阻塞較為嚴重,集中式現貨市場能夠更好地與現有調度機制銜接,有效保障電力供應可靠與電網安全穩定運行,此外,由于廣東電網運行方式復雜多變、不確定性較大,調度機構只有到了日前和日內才能將電力供需狀況、運行方式和網絡約束條件全部看清,中長期時間尺度上無法對分散式的實物合同進行準確的安全校核,實物合同可能因為邊界條件變化導致難以完成物理交割。


基于現貨交易的廣東電力市場包括基數電量、中長期交易、現貨交易和輔助服務交易。基數電量為一般必須調度的機組的發電量,它是由政府主管部門制定下達,落實優先發電、優先購電政策,保障清潔能源全額消納,保障不參與市場交易的用戶用電。中長期電能量交易市場以中長期電能量合約為基礎,通過典型曲線或自定義曲線約定合約周期內分時電量,并約定結算價格參考點。現貨電能量市場交易包括日前現貨交易和實時現貨交易,采用全電量集中競價優化、分時分節點出清的組織方式。廣東輔助服務市場交易包括調頻輔助服務市場交易,初期與能量市場分開運行、獨立優化,后期與現貨能量市場聯合優化、統一出清。


(二)內蒙古電力市場


按照內蒙古電力多邊市場體系建設思路,中長期市場的核心是電能量交易,現貨市場的核心是電力交易執行。以日前市場為基礎編制日前計劃,日內及實時市場指導日內偏差調整,實現了市場對電網日前、日內運行方式的直接優化,真正做到資源調配由計劃體制向市場機制轉變。由于開展的中長期交易品種無法根本上解決風、光等新能源消納問題,需要在中長期交易的基礎上開展電力現貨市場,提高電網調節能力,構建新能源消納機制。內蒙古將中長期交易電量分解到日內來實現中長期市場和現貨市場的銜接。


(三)英國電力市場


英國是最早實施電力市場化改革的國家之一。英國電力市場化改革從1988年的《電力市場民營化》白皮書開始,英國推行的以打破壟斷為主要特征的電力行業重組和電力市場建設,為許多國家所效仿,繼而掀起了世界電力市場化改革的浪潮。多年來,英國仍在不斷地探索,隨著環境形勢的變化及時對市場機制不斷做出調整。英國電力市場改革經歷了電力庫模式、新電力交易規則(NETA)模式以及英國電力交易和輸電制度(BETTA)模式,現今正在進行實現低碳發展的第四輪電力體制改革。自NETA模式起,英國即形成了以雙邊交易為核心的電力生產、交易與監管體系。


從英國經驗來看,開放、公平的電力市場是交易機構獨立運行的前提條件,構建充分競爭的市場環境,有利于市場參與者之間的權益制衡。


(四)北歐電力市場


北歐作為首個跨國的區域電力市場,多年來市場運行相對平穩,市場范圍不斷擴大,交易機制較為完善,為大多數國家所認可。開放共享的市場交易機制使得北歐地區各國資源實現優勢互補,在應對季節性能源匱乏、環境污染等方面起到重要作用,同時也確保了區域間電力供應的安全穩定。北歐電力市場體系較為完善,電力運行的多個環節采用市場競爭機制,包括發電、電力實時平衡、系統輔助服務、售電等。


北歐電力市場從交割方式的角度可分為物理市場和金融市場。北歐電力市場交易機構與調度機構分開,交易機構負責電力的物理和金融交易(歐洲電力交易,europex),調度機構(輸電系統運營者,TSO)運營實時平衡市場,負責電力運行安全和實時平衡。


北歐電力市場允許不同國家按照不同的發展階段選擇部分加入市場,在保持市場統一性的同時制定符合本國特色的調度政策,且交易模式多樣,我國在建設區域電力市場時可以借鑒其建設歷程和市場架構。


(五)美國PJM電力市場


PJM是美國比較典型且較為成熟的一個電力市場,它不擁有任何輸電線路、變電站、發電機組或者其他電力設施,是一個獨立的實體,與任何電力市場參與者沒有關聯。PJM電力市場包括能量市場、輔助服務市場、容量市場、金融輸電權市場、雙邊交易。從時間尺度來看,PJM市場調度分年度(1-5年)、月度(1-12月)、日前和日內實時(小時、5分鐘、2秒)。PJM電能量市場,它包括日前和實時兩個市場,均采用全電量競價模式,都用節點邊際電價法(LMP)出清,也就是以電網中特定節點上新增單位負荷所產生的新增供電成本為基礎來核定電價。


PJM市場具有以下特點:輸電網絡屬功能性分離;實現市場運行與物理運行緊密結合;采用集中全電量模式;實現了主能量市場和輔助服務市場的聯合優化;嚴格的市場力檢測;嚴格的市場監管。上述這些特點促使PJM電力市場日趨完善和成熟,競爭性的市場保持電力系統可靠性和強韌性,市場在低成本下提升了系統可靠性。PJM市場作為最成功的集中式市場,在美國被作為標準市場模式的設計模板,成為各區域、國家電力市場改革學習、借鑒的對象。


三、結語


隨著我國電力體制改革全面深化,亟待加快探索建立電力現貨交易機制,充分發揮市場在電力資源配置中的決定性作用,進一步釋放改革紅利。2019年是全面建成小康社會的關鍵之年,電力行業應堅持新發展理念,堅持推動高質量發展,堅持以供給側結構性改革為主線,堅持深化市場化改革,為加快建設現代化經濟體系做出實質性貢獻。


鑒于我國電力現貨市場有別于國外市場的特殊性,保證其有序健康發展和電網的安全經濟運行無疑將是新一輪電力體制改革所面臨的關鍵挑戰,也是學術界所面臨的重要研究課題。因此,在電力現貨市場建設的道路上,一方面我們要借鑒國外電力市場的先進經驗,另一方面我們國家的電網遠比其他國家復雜,國情也不一樣,不能完全照搬國外電力市場模式,從而穩妥地推進我國電力現貨市場的發展。

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