歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)及對(duì)中國電力市場(chǎng)模式的啟示

李 竹, 龐 博, 李國棟, 范孟華, 曲昊源

(1. 北京電力交易中心, 北京市 100031; 2. 國網(wǎng)能源研究院, 北京市 102209)

歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)及對(duì)中國電力市場(chǎng)模式的啟示

李 竹1, 龐 博1, 李國棟1, 范孟華2, 曲昊源2

(1. 北京電力交易中心, 北京市 100031; 2. 國網(wǎng)能源研究院, 北京市 102209)

當(dāng)前中國正處于深化電力市場(chǎng)建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期,考慮到構(gòu)建資源大范圍優(yōu)化配置電力市場(chǎng)的迫切需求,回顧歐盟電力市場(chǎng)化改革的歷程和主要做法,對(duì)于中國下一步深化改革具有重要借鑒意義。首先梳理了歐盟統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)背景和歷程;其次從市場(chǎng)架構(gòu)、主要品種、輸電阻塞處理方式等幾個(gè)方面,對(duì)歐盟統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)主要舉措和最新進(jìn)展進(jìn)行了梳理;最后基于國內(nèi)電力市場(chǎng)建設(shè)環(huán)境和需求,分析了歐盟經(jīng)驗(yàn)對(duì)中國電力市場(chǎng)建設(shè)發(fā)展的啟示,并給出了有關(guān)建議。

電力市場(chǎng); 市場(chǎng)耦合; 阻塞管理; 輔助服務(wù)

0 引言

20世紀(jì)80年代末以來,歐盟開始推進(jìn)電力和天然氣行業(yè)的一體化,旨在通過內(nèi)部能源市場(chǎng)的開放融合降低歐盟整體能源對(duì)外依賴、促使成員國實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)多元化,確保歐盟實(shí)現(xiàn)安全、可持續(xù)、可負(fù)擔(dān)的能源供應(yīng)。圍繞此目標(biāo),近年來歐盟持續(xù)推動(dòng)成員國深化電力市場(chǎng)化改革,完善市場(chǎng)交易和電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)則,加強(qiáng)成員國電力交易所合并和電力市場(chǎng)融合,促進(jìn)跨國能源合作和統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)不斷深化。

歐盟統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)經(jīng)歷了從單個(gè)國家市場(chǎng)到跨國區(qū)域市場(chǎng),從中長(zhǎng)期、短期合同交易到日前、日內(nèi)交易,分階段推進(jìn)的過程,目前歐盟以日前市場(chǎng)聯(lián)合為主要特征的統(tǒng)一電力市場(chǎng)已覆蓋23個(gè)國家,初步形成了大范圍資源優(yōu)化配置的電力市場(chǎng)交易平臺(tái)。統(tǒng)一電力市場(chǎng)的建設(shè)使得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加充分、配置資源的效率更高,能夠更有效地實(shí)現(xiàn)成員國之間資源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、保護(hù)供電安全,也能夠更好地適應(yīng)清潔能源大范圍消納的需求。

當(dāng)前,中國正在加快推進(jìn)新一輪電力市場(chǎng)化改革,推動(dòng)還原電力商品屬性,建立競(jìng)爭(zhēng)性的電力市場(chǎng),形成有效競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)和市場(chǎng)體系。各項(xiàng)改革任務(wù)的落地實(shí)施,既要借鑒國外電力市場(chǎng)建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),又要結(jié)合中國現(xiàn)階段國情,積極穩(wěn)妥地推進(jìn)。與歐盟相比,中國能源供需逆向分布、清潔能源大范圍消納需求突出、經(jīng)濟(jì)社會(huì)較快發(fā)展等基本國情決定了資源大范圍優(yōu)化配置的內(nèi)在需求更為迫切,需要加快建立統(tǒng)一開放、競(jìng)爭(zhēng)有序的全國統(tǒng)一電力市場(chǎng)。歐盟統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)歷程和經(jīng)驗(yàn)對(duì)中國以省級(jí)電力市場(chǎng)為起點(diǎn)建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場(chǎng)具有一定的借鑒意義。

為此,本文首先回顧了歐盟推動(dòng)統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)的背景和歷程,然后對(duì)歐盟統(tǒng)一市場(chǎng)雙邊物理合約、日前、日內(nèi)、實(shí)時(shí)平衡與輔助服務(wù)市場(chǎng)、阻塞管理機(jī)制等幾個(gè)方面的具體做法和最新發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。基于此,本文結(jié)合中國電力市場(chǎng)建設(shè)現(xiàn)狀,總結(jié)歐盟市場(chǎng)建設(shè)環(huán)境與國內(nèi)的相似性,并提出歐盟經(jīng)驗(yàn)對(duì)中國的啟示,為國內(nèi)電力市場(chǎng)建設(shè)提供了參考。

1 歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)背景及歷程

歐盟是由歐洲共同體發(fā)展而來的大型區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化組織。早在20世紀(jì)50年代,歐洲各國開始以歐洲煤鋼共同體、原子能共同體等形式加強(qiáng)在能源領(lǐng)域的跨國合作[1]。1986年,隨著《單一歐洲法案》(Single European Act)的簽署,初步形成了建設(shè)歐盟統(tǒng)一能源市場(chǎng)的設(shè)想。1993年,歐盟提出建立統(tǒng)一電力市場(chǎng)的改革目標(biāo),并先后于1996,2003和2009年頒布了3項(xiàng)電力改革法案,提出電力改革路線圖和時(shí)間表,要求各國開放電力用戶選擇權(quán),完全開放電力市場(chǎng)等[2]。

1996年,歐盟發(fā)布了第一個(gè)關(guān)于放寬電力市場(chǎng)的指令(Directive 96/92/EC)。按照改革指令,要求垂直一體化電力公司的發(fā)輸配售業(yè)務(wù)必須實(shí)行財(cái)務(wù)和管理的分離。各成員國的電力市場(chǎng)化改革以此為起點(diǎn)在歐盟統(tǒng)一框架下全面展開[3]。

2003年,歐盟發(fā)布了第二個(gè)指令(Directive 03/54/EC)。該指令旨在進(jìn)一步開放市場(chǎng),提高電力供應(yīng)效率和服務(wù)質(zhì)量,要求到2007年7月1日前,所有用戶都擁有售電商的自由選擇權(quán)。指令還要求,垂直一體化電力公司須將其輸電、配電業(yè)務(wù)實(shí)行法律分離,成立獨(dú)立的子公司并對(duì)發(fā)電商和用戶實(shí)行無歧視的開放;輸配電價(jià)由政府或監(jiān)管機(jī)構(gòu)確定[3]。

2006年,歐洲電力和天然氣監(jiān)管機(jī)構(gòu)(European Regulators’ Group for Electricity and Gas,ERGEG)頒布了在歐洲范圍內(nèi)建設(shè)區(qū)域性電力市場(chǎng)的設(shè)想(electricity regional initiative,ERI),旨在加快歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)的建設(shè)進(jìn)程,通過形成7個(gè)區(qū)域性電力市場(chǎng)作為過渡階段。

2009年,歐盟頒布“第三能源法案”(Third Energy Package),其中包括關(guān)于電力市場(chǎng)化改革的第三個(gè)指令(Directive 2009/72/EC)。該指令主要包括4項(xiàng)內(nèi)容:一是進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的監(jiān)管,確保電網(wǎng)業(yè)務(wù)與競(jìng)爭(zhēng)性發(fā)電、售電業(yè)務(wù)獨(dú)立;二是增加售電市場(chǎng)透明度,保障消費(fèi)者權(quán)益;三是增強(qiáng)市場(chǎng)監(jiān)管力量,加強(qiáng)國家能源監(jiān)管機(jī)構(gòu)(National Regulatory Authority,NRA)建設(shè);四是促進(jìn)各成員國之間的合作,包括成立歐洲能源監(jiān)管合作機(jī)構(gòu)(Agency for the Cooperation of Energy Regulators,ACER,其前身是ERGEG)、歐洲輸電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)組織(European Network of Transmission System Operators for Electricity,ENTSO-E)。

2011年,歐盟提出在2014年之前建成歐洲內(nèi)部統(tǒng)一能源市場(chǎng)(single energy market)的目標(biāo),并且要求各成員國加快天然氣管道、輸電網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施的互聯(lián),保證在2015年前在歐盟范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)能源的自由輸送和供應(yīng),并為推進(jìn)能源市場(chǎng)立法、統(tǒng)一運(yùn)行規(guī)則和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等各項(xiàng)工作列出計(jì)劃時(shí)間表[3]。

2015年2月4日,為進(jìn)一步加強(qiáng)成員國之間的政策協(xié)調(diào)及保障能源安全,歐盟委員會(huì)宣布成立歐洲能源聯(lián)盟,并于2月25日通過了能源聯(lián)盟的戰(zhàn)略框架,進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)加快建立完全一體化、具有競(jìng)爭(zhēng)力的內(nèi)部能源市場(chǎng),并提出到2020年所有成員國跨國輸電能力至少占本國發(fā)電容量的10%,2030年達(dá)到15%的目標(biāo)[4]。

2016年11月30日,為更好地促進(jìn)歐洲能源清潔轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)2030年減少碳排放40%的發(fā)展目標(biāo),同時(shí)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化、創(chuàng)造更多的就業(yè)和發(fā)展機(jī)會(huì),歐盟委員會(huì)發(fā)布了促進(jìn)歐洲能源清潔發(fā)展的一攬子措施。主要包括3個(gè)目標(biāo):實(shí)現(xiàn)能效優(yōu)先，推動(dòng)建立歐盟在全球可再生能源發(fā)展中的領(lǐng)導(dǎo)地位，為用戶提供公平交易環(huán)境。作為一攬子舉措的重要組成部分,歐盟委員會(huì)提出了新的電力市場(chǎng)規(guī)則設(shè)計(jì)建議,推動(dòng)基于可再生能源消納重新設(shè)計(jì)能源市場(chǎng)規(guī)則,為歐盟統(tǒng)一能源市場(chǎng)建設(shè)明確了新的戰(zhàn)略方向。

2 歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)主要做法及最新進(jìn)展

圖1所示為歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)框架。從時(shí)間尺度上看,歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)主要包括4個(gè)方面:跨國雙邊物理合約、日前市場(chǎng)、日內(nèi)市場(chǎng)、輔助服務(wù)與實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)。同時(shí),為更好地支撐跨國電力交易的開展,促進(jìn)跨國輸電通道的充分、高效利用,歐盟建立了跨國輸電通道的阻塞管理與容量分配機(jī)制。

圖1 歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)框架示意圖Fig.1 Schematic diagram of EU integrated electricity market framework

2.1 阻塞管理與跨境傳輸容量分配方式

歐洲電力市場(chǎng)中的阻塞管理一般分為兩種情況:一是各成員國(輸電運(yùn)營(yíng)商(TSO)調(diào)度區(qū)域)內(nèi)的輸電阻塞;二是跨國輸電通道的輸電阻塞。前者一般由各國TSO進(jìn)行調(diào)整或組織相應(yīng)的交易,主要采取的方式包括:再調(diào)度(re-dispatch)、通過平衡機(jī)制利用市場(chǎng)成員的調(diào)整報(bào)價(jià)進(jìn)行發(fā)電出力的調(diào)整。

跨國輸電通道的輸電阻塞一般通過兩種方式進(jìn)行處理:一是輸電容量顯式拍賣法(explicit auction),類似于美國的物理輸電權(quán)(physical transmission rights);二是輸電容量隱式拍賣法(implicit auction),類似于美國的金融輸電權(quán)(financial transmission rights)。

2.1.1顯式拍賣

顯式拍賣是指輸電容量通過獨(dú)立于電能量市場(chǎng)的方式單獨(dú)拍賣。由圖2顯式拍賣時(shí)序可見，所有進(jìn)行跨境物理雙邊交易的市場(chǎng)成員需要根據(jù)成交電量購買相應(yīng)的輸電容量。該拍賣通常在年度、月度和每日的時(shí)間尺度上進(jìn)行,由市場(chǎng)成員在平臺(tái)上提交輸電容量的購買意向和報(bào)價(jià),按照?qǐng)?bào)價(jià)從高到低的順序依次成交,通常在能量市場(chǎng)成交前完成出清。

圖2 顯式拍賣時(shí)序示意圖Fig.2 Schematic diagram of explicit auction and energy market process

跨境電力交易物理輸電權(quán)的拍賣由輸電容量聯(lián)合分配辦公室(Joint Allocation Office,JAO)負(fù)責(zé)組織。該辦公室成立于2015年,由原先位于德國的CAO和位于盧森堡的CASC合并成立,是一個(gè)服務(wù)于歐洲17個(gè)國家、20個(gè)TSO的機(jī)構(gòu)[5]。

顯式拍賣的主要優(yōu)點(diǎn)在于與能量市場(chǎng)獨(dú)立,簡(jiǎn)單明了、易于操作,適用于電力市場(chǎng)起步初期、跨境電力交易不頻繁的情況。主要缺點(diǎn)在于往往由于預(yù)測(cè)不準(zhǔn)或個(gè)別投機(jī)行為,導(dǎo)致實(shí)際潮流方向與輸電容量購買方向不一致或通道容量未能充分利用,因此難以達(dá)到跨境輸電通道容量的最優(yōu)配置。

2.1.2隱式拍賣

隱式拍賣即不單獨(dú)開設(shè)輸電容量拍賣市場(chǎng),而是將輸電通道容量作為約束條件,納入電量?jī)?yōu)化出清中統(tǒng)一考慮,不需要由統(tǒng)一的拍賣機(jī)構(gòu)進(jìn)行容量拍賣。在日前市場(chǎng)開始以前,各國TSO需要向電力交易機(jī)構(gòu)提交跨境通道可用容量信息。參與交易的市場(chǎng)成員僅需向電力交易機(jī)構(gòu)提交電能報(bào)價(jià)訂單,而不用額外向TSO購買傳輸容量。日前市場(chǎng)耦合系統(tǒng)將根據(jù)所有市場(chǎng)成員的訂單,進(jìn)行考慮跨境通道容量限制的優(yōu)化出清,形成成交結(jié)果(包括跨境交易電量)。與顯式拍賣相比,隱式拍賣的優(yōu)點(diǎn)在于能夠使通道容量分配更加優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了輸電容量與電能量的統(tǒng)一出清,效率更高;主要的缺點(diǎn)在于算法較顯式拍賣更為復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)起來難度較大,因此適用于電力市場(chǎng)成熟階段。

目前,歐洲采用顯式與隱式拍賣相結(jié)合的方式處理跨境輸電通道阻塞。一般來說,顯式拍賣適用于跨境雙邊電力交易;隱式拍賣主要適用于日前市場(chǎng)耦合。近年來,隨著歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)進(jìn)程的加快,跨境雙邊電力交易的比例逐年下降,顯式拍賣的比例也隨之降低。

2.2 跨國雙邊物理合約交易

跨國雙邊合約主要由市場(chǎng)成員自行簽訂,一般為中長(zhǎng)期物理跨境交易。為保證雙邊合約能夠執(zhí)行,需要由市場(chǎng)成員向交易涉及國家的TSO購買物理輸電權(quán),并且在規(guī)定時(shí)間內(nèi)向電力送出國和受入國的TSO提交跨境輸電計(jì)劃[6]。物理輸電權(quán)主要通過上一節(jié)介紹的顯式拍賣獲得。

2.3 日前電力市場(chǎng)

2.3.1日前市場(chǎng)耦合最新進(jìn)展

歐洲各國的日前電力市場(chǎng)目前通過市場(chǎng)耦合的方式實(shí)現(xiàn)跨境聯(lián)合出清。2006年,法國、比利時(shí)、荷蘭日前市場(chǎng)成功實(shí)現(xiàn)了耦合,成為日后歐洲日前電力市場(chǎng)耦合的雛形。2010年,中西歐(Central-West Europe,CWE)日前市場(chǎng)耦合完畢,主要包括德國、法國和荷比盧地區(qū)。2014年初,北歐地區(qū)、中西歐地區(qū)及英國完成耦合,形成了西北歐(North-West Europe,NWE)耦合區(qū)域。這是歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)進(jìn)程中的里程碑,因?yàn)檫@是首次采用現(xiàn)有的價(jià)格耦合(price coupling of regions,PCR)算法。隨后,先后于2014年5月、2015年2月與西班牙、葡萄牙、意大利、斯洛文尼亞實(shí)現(xiàn)耦合,進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)范圍[7]。截至2017年2月,歐洲已實(shí)現(xiàn)日前市場(chǎng)耦合的國家共23個(gè),正在實(shí)施日前市場(chǎng)耦合的國家共5個(gè)[8],如圖3所示。

圖3 歐盟日前市場(chǎng)耦合進(jìn)展示意圖Fig.3 Schematic diagram of EU day-ahead electricity market coupling progress

2.3.2日前市場(chǎng)耦合基本原理

歐洲日前市場(chǎng)耦合的基本原理是:由TSO向電力交易機(jī)構(gòu)發(fā)布跨境傳輸通道的可用傳輸容量(available transmission capacity,ATC),市場(chǎng)A和市場(chǎng)B的市場(chǎng)成員各自提交報(bào)價(jià),使用該傳輸容量作為約束進(jìn)行統(tǒng)一優(yōu)化出清,得到各自市場(chǎng)的成交電量及價(jià)格。由于ATC作為出清模型的約束條件,因此實(shí)際通道傳輸電力一定不大于通道的ATC。

如圖4所示,當(dāng)連接市場(chǎng)A與市場(chǎng)B的輸電通道未發(fā)生阻塞時(shí),兩批發(fā)市場(chǎng)的成交價(jià)格相等[9]。如圖5所示,當(dāng)輸電通道發(fā)生阻塞時(shí),市場(chǎng)A與市場(chǎng)B的成交價(jià)格不相等,電力由價(jià)格較低的價(jià)區(qū)流向價(jià)格較高的價(jià)區(qū)[10]。此時(shí),所形成的價(jià)格差反映了市場(chǎng)A與市場(chǎng)B之間的阻塞程度,由此產(chǎn)生了一定的阻塞收益(congestion revenue),由TSO獲取,在監(jiān)管機(jī)構(gòu)的監(jiān)督下用于投資建設(shè)跨境輸電通道或?qū)σ延型ǖ肋M(jìn)行擴(kuò)容。

圖4 通道無阻塞時(shí)的市場(chǎng)耦合示意圖Fig.4 Schematic diagram of market coupling without congestion

根據(jù)ACER發(fā)布的2016年歐洲電力市場(chǎng)監(jiān)管報(bào)告,中西歐地區(qū)、北歐地區(qū)、波羅的海地區(qū)的價(jià)格耦合程度，即一年中該區(qū)域內(nèi)各價(jià)區(qū)出清價(jià)格一致的小時(shí)數(shù)所占比例分別達(dá)到了21%,29%和37%。

2.3.3日前市場(chǎng)耦合組織流程

歐洲日前市場(chǎng)耦合目前由包括歐洲電力交易所(EPEX)、北歐電力交易所(Nord Pool)在內(nèi)的7個(gè)電力交易機(jī)構(gòu)輪值進(jìn)行出清,每?jī)芍茌啌Q一次。日前市場(chǎng)耦合的流程如下所示[11]。

1)根據(jù)通道傳輸容量上限和之前顯式拍賣的結(jié)果(以市場(chǎng)成員通報(bào)的跨境輸電計(jì)劃為準(zhǔn)),各國TSO計(jì)算各價(jià)區(qū)間通道的可用傳輸容量ATC,提交至市場(chǎng)耦合系統(tǒng)。

2)各市場(chǎng)成員在統(tǒng)一規(guī)定的時(shí)間內(nèi)向各自的電力交易機(jī)構(gòu)提交報(bào)價(jià)訂單,由各電力交易機(jī)構(gòu)將匯總后的訂單提交至市場(chǎng)耦合系統(tǒng)。

3)由輪值電力交易機(jī)構(gòu)運(yùn)行市場(chǎng)耦合系統(tǒng),根據(jù)ATC和所提交的訂單,進(jìn)行統(tǒng)一優(yōu)化出清,計(jì)算得到所有訂單的成交情況、各價(jià)區(qū)的出清價(jià)格，以及各價(jià)區(qū)間的“電力交易流”(commercial flow)[12]。各市場(chǎng)成員需根據(jù)出清結(jié)果制定跨境交易計(jì)劃,提交至相關(guān)TSO。

4)由電力交易機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)并發(fā)布市場(chǎng)交易信息。

2.4 日內(nèi)電力市場(chǎng)

歐洲主要電力交易所(如EPEX,Nord Pool)的日內(nèi)市場(chǎng)均采用類似于股票市場(chǎng)的撮合交易模式[13]。交易流程如下所示。

1)在開市時(shí)間內(nèi),市場(chǎng)成員可自行在日內(nèi)交易系統(tǒng)中進(jìn)行“掛牌”,訂單內(nèi)容包括訂單方向(買入/賣出)、電量、價(jià)格及所在價(jià)區(qū)信息。

2)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行訂單匹配,匹配原則為:若新進(jìn)入系統(tǒng)的買方訂單價(jià)格高于系統(tǒng)中最低價(jià)賣方訂單,或新進(jìn)入系統(tǒng)的賣方訂單價(jià)格低于系統(tǒng)中最高價(jià)買方訂單,則自動(dòng)匹配成交[14]。否則,訂單將進(jìn)入系統(tǒng)待匹配。

歐洲目前正在積極進(jìn)行日內(nèi)統(tǒng)一市場(chǎng)的建設(shè),其目標(biāo)模型是:通過搭建統(tǒng)一的信息系統(tǒng)(common IT system)實(shí)現(xiàn)訂單共享(shared order book),跨境輸電容量由隱式拍賣法進(jìn)行分配。截至2017年2月,已有14個(gè)歐洲國家實(shí)現(xiàn)了日內(nèi)訂單共享[8]。

2.5 輔助服務(wù)及實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)

歐洲大部分國家的電網(wǎng)相互連接,擁有同步的頻率。歐洲互聯(lián)電網(wǎng)的區(qū)域中包括了5個(gè)系統(tǒng)頻率同步的區(qū)域(歐洲大陸、北歐、波羅的海、英國、愛爾蘭)，以及2個(gè)孤立系統(tǒng)(塞浦路斯、冰島)?；ヂ?lián)電力系統(tǒng)的好處在于,當(dāng)某一國家的電力系統(tǒng)產(chǎn)生干擾或事故時(shí),整個(gè)互聯(lián)地區(qū)的系統(tǒng)容量都可以用來迅速恢復(fù)系統(tǒng)頻率和安全穩(wěn)定運(yùn)行,從而避免大規(guī)模連鎖停電事故的發(fā)生。除此以外,互聯(lián)電力系統(tǒng)促使各國間的輔助服務(wù)市場(chǎng)進(jìn)行融合,使各國發(fā)電商擁有更多的市場(chǎng)資源,而各TSO也可以在更大的范圍內(nèi)購買更加實(shí)惠的平衡或輔助服務(wù)電能,從而達(dá)到“雙贏”的局面。

由于輔助服務(wù)及實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)與各國電力系統(tǒng)運(yùn)行方式緊密結(jié)合,因此長(zhǎng)期以來歐洲各國的輔助服務(wù)市場(chǎng)與實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)均由各國TSO自行組織。

目前,歐洲各國采用的平衡市場(chǎng)模式主要有兩種:一是建立平衡機(jī)制(balancing mechanism),由市場(chǎng)成員提交調(diào)整出力的報(bào)價(jià),調(diào)度機(jī)構(gòu)按照?qǐng)?bào)價(jià)和機(jī)組情況進(jìn)行調(diào)用,如英國、北歐、法國等;二是通過三次調(diào)頻采購和調(diào)用實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平衡,如德國。這兩種方式的本質(zhì)都是通過市場(chǎng)化手段,根據(jù)機(jī)組報(bào)價(jià),實(shí)現(xiàn)機(jī)組出力的上調(diào)或下調(diào)。

近年來,隨著歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)的推進(jìn),在ENTSO-E協(xié)調(diào)組織下,各國正積極探索建立跨國平衡和輔助服務(wù)采購機(jī)制。目前共有7個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目,試點(diǎn)內(nèi)容主要包括跨國平衡和調(diào)頻備用共享等[15]。

跨國電網(wǎng)控制合作(international grid control cooperation,IGCC)是基于跨國平衡的試點(diǎn)項(xiàng)目。其基本原理是將不同控制區(qū)的相反方向的區(qū)域控制偏差(ACE)相互抵消,從而減少調(diào)頻輔助服務(wù)的調(diào)用量,提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。目前,該試點(diǎn)項(xiàng)目已經(jīng)覆蓋了歐洲大陸8個(gè)國家的11個(gè)TSO[16]。

調(diào)頻備用共享機(jī)制的主要原理是建立調(diào)頻備用的統(tǒng)一采購平臺(tái),由各國輔助服務(wù)提供商在平臺(tái)上進(jìn)行報(bào)價(jià),采用統(tǒng)一出清方式,從而滿足各國的調(diào)頻備用需求。目前,ENTSO-E核定的歐洲大陸電力系統(tǒng)中一次調(diào)頻備用的總需求為3 000 MW,但針對(duì)各國的一次調(diào)頻備用要求是每年根據(jù)電力供需形勢(shì)動(dòng)態(tài)調(diào)整的,允許各國進(jìn)行備用容量的交換。因此,歐洲大陸主要開展一次調(diào)頻備用跨國共享,其范圍已覆蓋德國、荷蘭、瑞士、奧地利等多個(gè)國家[17]。

3 歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)對(duì)中國的啟示

3.1 歐盟市場(chǎng)建設(shè)環(huán)境與中國的相似性

歐盟致力于建設(shè)統(tǒng)一電力市場(chǎng),在促進(jìn)可再生能源發(fā)展、吸引電源投資等方面做了很多探索和實(shí)踐。與歐盟相似,中國同樣面臨著資源大范圍配置需求突出、清潔能源本地消納困難、跨區(qū)跨省電網(wǎng)加快建設(shè)等形勢(shì):一是中國能源供需逆向分布、東西部發(fā)展不平衡,近年來跨區(qū)跨省資源配置需求不斷增加,對(duì)加快大范圍電力市場(chǎng)建設(shè)提出了緊迫而現(xiàn)實(shí)的要求;二是中國清潔能源發(fā)展迅猛,部分地區(qū)棄水、棄風(fēng)、棄光(“三棄”)問題突出,需要加快構(gòu)建資源大范圍優(yōu)化配置市場(chǎng)機(jī)制,促進(jìn)清潔能源發(fā)展,落實(shí)國家節(jié)能減排政策;三是近年來,中國不斷加快以特高壓為骨干網(wǎng)架的電網(wǎng)建設(shè),電網(wǎng)結(jié)構(gòu)逐步加強(qiáng),區(qū)域間、省間的輸送能力不斷提升,為資源大范圍優(yōu)化配置提供了堅(jiān)強(qiáng)的物質(zhì)基礎(chǔ)和載體。此外,《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見》(中發(fā)〔2015〕9號(hào)文)提出組建相對(duì)獨(dú)立的電力交易機(jī)構(gòu),交易機(jī)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立于電網(wǎng)企業(yè)(及調(diào)度機(jī)構(gòu))的管理體制也與歐盟具有一定的相似性。

3.2 歐盟經(jīng)驗(yàn)對(duì)中國的啟示

綜合考慮以上因素,歐盟統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)對(duì)中國新一輪改革背景下全國電力市場(chǎng)建設(shè)具有一定的借鑒意義,具體包括以下方面。

1)從市場(chǎng)架構(gòu)來看,按照“統(tǒng)一市場(chǎng)、兩級(jí)運(yùn)作”的方式構(gòu)建全國統(tǒng)一電力市場(chǎng)是符合國情的合理選擇,歐盟市場(chǎng)耦合模式為中國省級(jí)電力市場(chǎng)向國家市場(chǎng)演化提供了一種可選路徑。

綜合考慮中國電力資源全國范圍內(nèi)優(yōu)化配置的需求和以省為基礎(chǔ)的電力供應(yīng)格局,以省級(jí)電力市場(chǎng)為起點(diǎn),構(gòu)建由國家級(jí)和省級(jí)電力市場(chǎng)組成的全國電力市場(chǎng)是符合國情的科學(xué)選擇。國家級(jí)電力市場(chǎng)與省級(jí)電力市場(chǎng)各有側(cè)重、有效銜接:國家級(jí)電力市場(chǎng)主要組織能源資源大范圍優(yōu)化配置有關(guān)交易,現(xiàn)階段以省間電能交易為主,落實(shí)國家能源戰(zhàn)略,促進(jìn)清潔能源大范圍消納;省級(jí)電力市場(chǎng)主要組織省內(nèi)電力交易,現(xiàn)階段以省內(nèi)電能交易為主,落實(shí)國家市場(chǎng)達(dá)成的交易,承擔(dān)偏差平衡責(zé)任,保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,并盡可能地消納清潔能源。全國電力市場(chǎng)的建設(shè)不能一蹴而就,如何設(shè)計(jì)合理的演化路徑、推動(dòng)省級(jí)市場(chǎng)開放融合形成全國電力市場(chǎng)是中國電力市場(chǎng)頂層設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵問題。

歐盟統(tǒng)一市場(chǎng)經(jīng)歷了從單個(gè)國家市場(chǎng)到跨國區(qū)域市場(chǎng)的發(fā)展過程,可為全國統(tǒng)一市場(chǎng)發(fā)展提供參考。歐盟主要通過市場(chǎng)耦合方式實(shí)現(xiàn)各成員國日前市場(chǎng)的跨國聯(lián)合交易,實(shí)時(shí)平衡主要由各成員國調(diào)度機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)。歐盟市場(chǎng)耦合是未來全國電力市場(chǎng)建設(shè)的可選路徑之一,如圖6所示。

圖6 省間耦合日前現(xiàn)貨市場(chǎng)示意圖Fig.6 Schematic diagram of inter-provincial day-ahead electricity market coupling

在這種模式下,可由省內(nèi)負(fù)責(zé)組織日內(nèi)和實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng),國家市場(chǎng)采用各省(控制區(qū))市場(chǎng)耦合的方式開展日前現(xiàn)貨交易。這種模式的主要特點(diǎn)是采用分區(qū)電價(jià)機(jī)制,以省(控制區(qū))作為一個(gè)價(jià)區(qū),忽略價(jià)區(qū)內(nèi)部的電網(wǎng)阻塞約束。若某省內(nèi)部阻塞問題較為突出,也可根據(jù)省內(nèi)阻塞斷面劃分為多個(gè)價(jià)區(qū)。在日前現(xiàn)貨市場(chǎng)中,考慮每個(gè)省(控制區(qū))之間的跨省傳輸容量約束進(jìn)行集中優(yōu)化交易。若省間輸電系統(tǒng)無阻塞,則整個(gè)耦合市場(chǎng)形成統(tǒng)一價(jià)區(qū);若系統(tǒng)存在阻塞,則耦合市場(chǎng)分割成不同價(jià)區(qū)。

省間日前市場(chǎng)耦合可先在局部電網(wǎng)進(jìn)行試點(diǎn),由區(qū)域調(diào)控分中心進(jìn)行組織,然后逐步擴(kuò)大耦合范圍,形成全國范圍內(nèi)的省間日前耦合市場(chǎng),并隨著市場(chǎng)、技術(shù)條件等的發(fā)展成熟,逐步增加對(duì)價(jià)區(qū)內(nèi)部阻塞的考慮,過渡到全國統(tǒng)一市場(chǎng)模式。

這種模式能夠促進(jìn)大范圍資源優(yōu)化配置、出清計(jì)算較為簡(jiǎn)單,但由于忽略了各省(控制區(qū))內(nèi)部的電網(wǎng)阻塞,市場(chǎng)出清結(jié)果的執(zhí)行存在困難,在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要尤其關(guān)注根據(jù)電網(wǎng)阻塞實(shí)際情況,合理劃分阻塞分區(qū)。同時(shí)需要不斷加快電網(wǎng)建設(shè),為大范圍電力市場(chǎng)的運(yùn)作提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2)從市場(chǎng)交易模式來看,中國電力市場(chǎng)建設(shè)初期,可將部分電量現(xiàn)貨競(jìng)價(jià)+中長(zhǎng)期物理合約交易作為一種可選的交易方式。

從中長(zhǎng)期交易與現(xiàn)貨交易的銜接關(guān)系來看,國際上主要有兩種交易模式。一是以英國、德國等歐洲國家為代表的中長(zhǎng)期雙邊物理合約+部分電量現(xiàn)貨集中競(jìng)價(jià)模式。市場(chǎng)成員通過簽訂中長(zhǎng)期雙邊合同滿足基本負(fù)荷需求,然后根據(jù)短期供需平衡需求自愿參與交易所組織的日前或日內(nèi)集中市場(chǎng),根據(jù)短期交易結(jié)果,在基本負(fù)荷需求的基礎(chǔ)上疊加形成發(fā)用電曲線上報(bào)調(diào)度機(jī)構(gòu),并按照規(guī)則參與調(diào)度機(jī)構(gòu)組織的實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)(或平衡機(jī)制),滿足電力供需實(shí)時(shí)平衡。二是以美國為代表的差價(jià)合同+全電量現(xiàn)貨集中競(jìng)價(jià)模式。其市場(chǎng)運(yùn)作的核心是日前和實(shí)時(shí)現(xiàn)貨市場(chǎng),采用全電量競(jìng)價(jià)、全網(wǎng)統(tǒng)一優(yōu)化、考慮安全約束的決策方式,發(fā)電計(jì)劃由現(xiàn)貨市場(chǎng)出清結(jié)果決定,雙邊交易作為市場(chǎng)成員規(guī)避現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)的金融工具存在,只具有結(jié)算意義。

從兩種模式對(duì)中國國情的適應(yīng)性來看,部分電量現(xiàn)貨競(jìng)價(jià)的模式與中國當(dāng)前計(jì)劃逐步放開的改革路徑較為匹配,能夠在兼容現(xiàn)有的計(jì)劃與中長(zhǎng)期交易機(jī)制基礎(chǔ)上構(gòu)建現(xiàn)貨市場(chǎng),減少全電量競(jìng)價(jià)帶來的現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格劇烈波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn),便于市場(chǎng)主體接受和參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),有利于現(xiàn)貨市場(chǎng)平穩(wěn)起步。全電量參與現(xiàn)貨市場(chǎng),主要優(yōu)勢(shì)在于市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)更加完整、準(zhǔn)確,競(jìng)爭(zhēng)充分,但全電量參與現(xiàn)貨市場(chǎng)面臨的風(fēng)險(xiǎn)較高,需要配套使用金融工具(差價(jià)合約等)防范市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。與實(shí)物合同相比較,金融合同具有一定的復(fù)雜性,對(duì)市場(chǎng)主體的要求也相對(duì)較高,需要較好的電力市場(chǎng)環(huán)境和完善的配套機(jī)制。

因此,考慮到中國目前計(jì)劃與市場(chǎng)并存、市場(chǎng)主體經(jīng)驗(yàn)不足等現(xiàn)狀,市場(chǎng)建設(shè)初期可將部分電量現(xiàn)貨競(jìng)價(jià)+中長(zhǎng)期物理合約交易作為一種可選的交易方式。即先將計(jì)劃電量形成中長(zhǎng)期雙邊合同,由調(diào)度機(jī)構(gòu)以年分月、月分日的順序?qū)⒏黝愔虚L(zhǎng)期交易合同滾動(dòng)分解成日?qǐng)?zhí)行電量計(jì)劃,保證市場(chǎng)化中長(zhǎng)期物理交易所達(dá)成年度、月度電量物理執(zhí)行。現(xiàn)貨市場(chǎng)出清算法將這部分日?qǐng)?zhí)行電量計(jì)劃作為邊界條件,確保雙邊物理合約優(yōu)先執(zhí)行。

隨著現(xiàn)貨市場(chǎng)的建立和市場(chǎng)環(huán)境的進(jìn)一步成熟,可將中長(zhǎng)期物理合同轉(zhuǎn)換為差價(jià)合同并逐步實(shí)現(xiàn)全電量現(xiàn)貨集中競(jìng)價(jià),以提供更為完整的價(jià)格信號(hào),更好地發(fā)揮資源配置引導(dǎo)作用。

3)從交易品種設(shè)置來看,為適應(yīng)清潔發(fā)展和低碳轉(zhuǎn)型需要,中國應(yīng)加快建立中長(zhǎng)期與現(xiàn)貨市場(chǎng)相結(jié)合的新能源市場(chǎng)機(jī)制,進(jìn)一步豐富交易品種,逐步完善國內(nèi)電力市場(chǎng)體系。

新能源發(fā)電具有出力波動(dòng)性、間歇性強(qiáng)、發(fā)電邊際成本低等特點(diǎn),需要更加快速靈活的電力市場(chǎng)促進(jìn)其消納。從歐洲經(jīng)驗(yàn)來看,各國紛紛建立了包括中長(zhǎng)期電力交易、現(xiàn)貨交易、輔助服務(wù)交易、容量市場(chǎng)等較為完整的市場(chǎng)體系,對(duì)新能源消納發(fā)揮了積極作用。

中國電力市場(chǎng)建設(shè)尚處于起步階段,剛開始放開發(fā)電、售電環(huán)節(jié),主要開展中長(zhǎng)期電能交易,尚未建立現(xiàn)貨市場(chǎng),新能源邊際成本低的優(yōu)勢(shì)難以體現(xiàn);新能源跨區(qū)跨省消納機(jī)制不完善,省間新能源消納存在省間壁壘,難以實(shí)現(xiàn)大范圍消納;尚未建立完善的調(diào)峰輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制,常規(guī)電源參與系統(tǒng)調(diào)峰積極性不足;另外用電側(cè)靈活價(jià)格機(jī)制基本空白,不利于提高負(fù)荷側(cè)調(diào)峰能力。市場(chǎng)機(jī)制的不健全成為制約新能源充分消納的重要因素。

隨著中國電力市場(chǎng)建設(shè)的逐步深入和新能源裝機(jī)容量的持續(xù)較快增長(zhǎng),與新能源相關(guān)的市場(chǎng)交易品種將日漸增多,通過多交易品種的相互配合促進(jìn)新能源的消納和系統(tǒng)效率的提升。在中長(zhǎng)期交易中,新能源主要通過與用戶簽訂中長(zhǎng)期合同鎖定一定的發(fā)電電量和價(jià)格,獲得較為穩(wěn)定的收益。在短期和現(xiàn)貨市場(chǎng)上,新能源通過市場(chǎng)競(jìng)價(jià)確保發(fā)電能被系統(tǒng)充分吸納。未來,還需要逐步建立輔助服務(wù)市場(chǎng)、容量市場(chǎng)、新能源配額市場(chǎng),共同促進(jìn)新能源的利用。

4)從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局來看,中國目前仍以就地平衡為主,省間壁壘問題較為突出,需要加快放開用戶跨省購電選擇權(quán),加強(qiáng)政策和規(guī)則統(tǒng)籌協(xié)調(diào),推動(dòng)建立資源大范圍自由流動(dòng)的全國電力市場(chǎng)。

電力市場(chǎng)的核心功能是優(yōu)化配置資源,電力資源通過參與市場(chǎng)交換在全社會(huì)范圍內(nèi)自由流動(dòng),并按照市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)反映的供求關(guān)系流動(dòng)到最有利的部門和地區(qū)。在市場(chǎng)機(jī)制作用下,為實(shí)現(xiàn)整體社會(huì)福利優(yōu)化,不可避免地會(huì)對(duì)局部地區(qū)利益格局帶來調(diào)整。

多年來,歐盟致力于打破國界的限制構(gòu)建資源自由流動(dòng)的統(tǒng)一電力市場(chǎng),各國電力用戶享有充分的購電選擇權(quán),可自主選擇在大范圍市場(chǎng)中開展交易。截至2017年2月,歐洲已實(shí)現(xiàn)日前市場(chǎng)耦合的國家共23個(gè),若輸電系統(tǒng)無阻塞,則整個(gè)聯(lián)合市場(chǎng)將形成統(tǒng)一價(jià)區(qū)。市場(chǎng)聯(lián)合出清能夠提升跨國聯(lián)絡(luò)線利用率、促使成員國電價(jià)逐步趨同,增加社會(huì)總體福利效益。

中國電力長(zhǎng)期以來按省域平衡,采用傳統(tǒng)的發(fā)用電計(jì)劃管理,在經(jīng)濟(jì)下行壓力較大、電力供過于求的背景下,一些地區(qū)出于保護(hù)自身利益的考慮,對(duì)省間交易進(jìn)行干預(yù),如對(duì)購電量和價(jià)格作出限制,破壞了電力市場(chǎng)的完整性。用戶沒有跨區(qū)購電選擇權(quán),影響了省間交易規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大,制約了市場(chǎng)功能的發(fā)揮。隨著新一輪電力市場(chǎng)化改革的不斷深化,需要國家進(jìn)一步加強(qiáng)統(tǒng)籌,站在全國整體利益的高度,合理平衡各地區(qū)的利益訴求,加快指導(dǎo)制定具體的省間、省內(nèi)交易實(shí)施細(xì)則,放開省間交易的用戶選擇權(quán),統(tǒng)籌利用全網(wǎng)新能源,促進(jìn)新能源在全網(wǎng)的優(yōu)化配置,積極開展清潔能源省間直接交易和替代交易,打破省間壁壘,構(gòu)建國家—省“統(tǒng)一市場(chǎng)、兩級(jí)運(yùn)作”的市場(chǎng)體系,發(fā)揮大電網(wǎng)作為資源配置平臺(tái)的作用,促進(jìn)實(shí)現(xiàn)全國范圍內(nèi)的電力交易。

4 結(jié)語

歐盟致力于建設(shè)統(tǒng)一電力市場(chǎng),已取得顯著成果。中國作為統(tǒng)一國家在體制機(jī)制方面更具優(yōu)勢(shì),應(yīng)盡早明確以全國統(tǒng)一電力市場(chǎng)作為建設(shè)目標(biāo),加快構(gòu)建資源大范圍優(yōu)化配置交易平臺(tái)。借鑒歐盟經(jīng)驗(yàn),中國在市場(chǎng)建設(shè)起步階段,需要高度重視市場(chǎng)規(guī)則和發(fā)展路徑頂層設(shè)計(jì),建議以中長(zhǎng)期交易為主、部分電量現(xiàn)貨競(jìng)價(jià)模式推動(dòng)市場(chǎng)平穩(wěn)起步,逐步擴(kuò)大用戶選擇權(quán)放開范圍,打破省間壁壘,推動(dòng)由省級(jí)市場(chǎng)向全國市場(chǎng)過渡融合,建立健全中長(zhǎng)期與現(xiàn)貨相結(jié)合，電能市場(chǎng)與輔助服務(wù)、容量、新能源配額市場(chǎng)等共同作用、供給側(cè)與需求側(cè)平等競(jìng)爭(zhēng)的完整電力市場(chǎng)體系,滿足中國資源優(yōu)化配置需要。

歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)正在不斷推進(jìn)過程中,部分市場(chǎng)機(jī)制仍在優(yōu)化調(diào)整。本文僅根據(jù)歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)目前取得的相關(guān)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合中國電力市場(chǎng)化改革的實(shí)際情況,對(duì)國內(nèi)電力市場(chǎng)架構(gòu)、交易模式、交易品種銜接等關(guān)鍵問題進(jìn)行了定性分析。未來,隨著歐洲市場(chǎng)與中國市場(chǎng)的發(fā)展,還將持續(xù)開展跟蹤研究,并進(jìn)一步對(duì)不同市場(chǎng)模式和交易機(jī)制的實(shí)際效果開展量化測(cè)算,更好地支撐國內(nèi)電力市場(chǎng)建設(shè)需要。

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DevelopmentofUnifiedEuropeanElectricityMarketandItsImplicationsforChina

LIZhu1,PANGBo1,LIGuodong1,FANMenghua2,QUHaoyuan2

(1. Beijing Power Exchange Center, Beijing100031, China;2. State Grid Energy Research Institute, Beijing102209, China)

Currently a new round of electricity market reform is being deepened in China. Based on the energy and consumption distribution in China, it is a major tendency to establish a nationwide electricity market in China. Since the last decade, Europe has been striving to build a unified electricity market across the countries. The experience of European unified electricity market can provide inspirations for the Chinese electricity market design. Firstly, the background and structure of European unified electricity market are summarized, including market structure, products and congestion management methods. Secondly, the implications of European unified electricity market are analyzed. Finally, some suggestions are proposed for the future electricity market design in China.

This work is supported by State Grid Corporation of China (No. SGERI06KJ〔2017〕58).

electricity market; market coupling; congestion management; ancillary services

2017-06-14;

2017-08-16。

上網(wǎng)日期: 2017-09-08。

國家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目(SGERI06KJ〔2017〕58號(hào))。

李 竹(1981—),男,碩士,高級(jí)經(jīng)濟(jì)師,主要研究方向:電力市場(chǎng)。E-mail： zhu-li@sgcc.com.cn

龐 博(1978—),男,碩士,教授級(jí)高級(jí)工程師,主要研究方向:電力市場(chǎng)。E-mail: bo-pang@sgcc.com.cn

李國棟(1985—),男,通信作者,博士研究生,高級(jí)工程師,主要研究方向:電力市場(chǎng)、新能源消納。E-mail: li-guodong@sgcc.com.cn

(編輯章黎)