促進(jìn)可再生能源消納的電力市場(chǎng)體系

黃龍，陳皓勇，鐘佳宇，劉雨夢(mèng)

(華南理工大學(xué) 電力學(xué)院，廣東 廣州 510641)

能源發(fā)展是經(jīng)濟(jì)命脈，“十三五規(guī)劃”明確了我國(guó)可再生能源發(fā)展的路徑和方針，積極推動(dòng)清潔低碳的現(xiàn)代能源體系發(fā)展是下一步市場(chǎng)建設(shè)的重點(diǎn)。當(dāng)前可再生能源的發(fā)展與其發(fā)電的不確定性及波動(dòng)性呈現(xiàn)出巨大的矛盾，同時(shí)由于市場(chǎng)機(jī)制不完善、地方消納責(zé)任不清、系統(tǒng)電源靈活性不足等問(wèn)題，“三北”和西部地區(qū)的棄風(fēng)、棄光率仍居高不下[1-2]。

為提高可再生能源消納率，解決新能源補(bǔ)貼缺口日益嚴(yán)重的現(xiàn)象，我國(guó)分別于2018年3月、2018年9月、2018年11月就《可再生能源電力配額及考核方法》征求意見(jiàn)，初步構(gòu)建了基于配額制的可再生能源消納框架，但對(duì)于市場(chǎng)主體的責(zé)任權(quán)重并未具體細(xì)化。2019年5月，國(guó)家能源局和國(guó)家發(fā)展改革委聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于建立健全可再生能源電力消納保障機(jī)制的通知》，進(jìn)一步落實(shí)了各省區(qū)的消納責(zé)任權(quán)重，明確了市場(chǎng)主要交易主體的消納責(zé)任，配額義務(wù)重點(diǎn)從發(fā)電側(cè)轉(zhuǎn)向了消費(fèi)側(cè)。

可再生能源配額制及綠色證書(shū)(以下簡(jiǎn)稱“綠證”)交易機(jī)制作為最廣泛使用的可再生能源激勵(lì)政策，已在美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞等多個(gè)國(guó)家實(shí)施開(kāi)展[3-4]。從承擔(dān)配額責(zé)任的對(duì)象來(lái)看，大部分國(guó)家對(duì)供電企業(yè)實(shí)行配額制，少數(shù)國(guó)家實(shí)施主體為發(fā)電企業(yè)[5]。從配額指標(biāo)分配來(lái)看，可根據(jù)地區(qū)發(fā)展情況、資源稟賦、電網(wǎng)網(wǎng)架堅(jiān)強(qiáng)度采用等比例分配方法或差異化分配方法[6-7]。綠證交易機(jī)制作為配額制的重要補(bǔ)充部分，實(shí)現(xiàn)了配額指標(biāo)的二次流轉(zhuǎn)，能夠促進(jìn)市場(chǎng)主體完成消納責(zé)任。各國(guó)的綠證交易建設(shè)都是基于完善的電力市場(chǎng)交易機(jī)制，可再生能源的交易可以在現(xiàn)貨市場(chǎng)進(jìn)行，也可以在期貨市場(chǎng)進(jìn)行[8-9]，同時(shí)還能以綠證的形式獲得一部分環(huán)境外部效益。

當(dāng)前我國(guó)頒布的“可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重”機(jī)制僅在宏觀層面界定了配額主體的消納責(zé)任，市場(chǎng)主體進(jìn)行的超額消納量轉(zhuǎn)讓或綠證交易均未有具體的機(jī)制設(shè)計(jì)，配額機(jī)制、綠證市場(chǎng)、電力市場(chǎng)間尚需構(gòu)建統(tǒng)一的框架?，F(xiàn)階段我國(guó)多個(gè)省份已經(jīng)開(kāi)展了可再生能源現(xiàn)貨交易機(jī)制，完善可再生能源市場(chǎng)體系對(duì)于促進(jìn)可再生能源消納有著重要的意義。

本文以廣東電力市場(chǎng)為對(duì)象，研究廣東省當(dāng)前市場(chǎng)建設(shè)現(xiàn)狀和可再生能源消納情況，剖析廣東省建設(shè)可再生能源市場(chǎng)體系面臨的問(wèn)題；進(jìn)一步地提出多能源政策協(xié)同的系統(tǒng)框架，研究消納責(zé)任權(quán)重機(jī)制下適用于廣東省可再生能源發(fā)展的市場(chǎng)交易機(jī)制；最后，針對(duì)可再生能源體系建設(shè)過(guò)程中涉及的諸多關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研究，對(duì)我國(guó)未來(lái)發(fā)展可再生能源消納體系提出建議。

1 基于多種能源政策的系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

1.1 廣東電力市場(chǎng)建設(shè)情況及分析

廣東省內(nèi)現(xiàn)有可再生能源消納呈現(xiàn)出時(shí)空和地域分布不均的特點(diǎn)：一方面廣東省內(nèi)負(fù)荷資源多集中于珠三角地區(qū)，約占全省的58%，但非水可再生能源僅為當(dāng)?shù)刎?fù)荷的3.3%；而粵西、粵北地區(qū)負(fù)荷較少，非水可再生能源容量占比較大[10]。截止至2019年上半年，廣東電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)裝機(jī)容量達(dá)120 GW，其中煤電裝機(jī)占比達(dá)49.1%。表1為2019年上半年廣東省電力供應(yīng)情況。

可以看出，廣東省內(nèi)煤電發(fā)電仍占有較大比重，雖然省內(nèi)可再生能源增長(zhǎng)速度較快，但發(fā)/受電量占比仍較低。國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)布的《關(guān)于建立健全可再生能源電力消納保障機(jī)制的通知》規(guī)定，2020年廣東省在非水電可再生能源電力最低消納責(zé)任權(quán)重需達(dá)到4.0%，再生能源電力總量最低消納責(zé)任權(quán)重需達(dá)到29.5%。按照廣東省目前的省內(nèi)可再生能源裝機(jī)速度和發(fā)/受電量增速，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的消納責(zé)任權(quán)重勢(shì)必要依靠省內(nèi)及南方區(qū)域其他省區(qū)的可再生能源互濟(jì)[10]。

表1 2019年上半年廣東省電力供應(yīng)情況Tab.1 Power supply of Guangdong province in the first half of 2019

同時(shí)，廣東省內(nèi)A類(lèi)機(jī)組(包含風(fēng)、光、水、核等)不參與現(xiàn)貨市場(chǎng)，市場(chǎng)無(wú)法有效地反映機(jī)組的真實(shí)發(fā)電和邊際成本，隨著省內(nèi)可再生能源的高速發(fā)展和電力市場(chǎng)交易的持續(xù)深化，如何衡量可再生能源與傳統(tǒng)化石能源的價(jià)值、促進(jìn)中長(zhǎng)期市場(chǎng)和現(xiàn)貨市場(chǎng)的有效銜接也尚待研究。

當(dāng)前市場(chǎng)化機(jī)制尚未健全，各類(lèi)能源政策未能形成一個(gè)具體而又統(tǒng)一的框架，市場(chǎng)無(wú)法起到有效調(diào)節(jié)配置資源的作用。隨著未來(lái)南方五省區(qū)的進(jìn)一步融合，進(jìn)行跨省區(qū)可再生能源交易涉及的地域、流程、交易主體將逐漸增多，促進(jìn)廣東省內(nèi)可再生能源消納的首要前提是建立一個(gè)多種能源政策協(xié)同下的系統(tǒng)框架。

1.2 配額制及綠證交易

固定上網(wǎng)電價(jià)(feed-in tariff，F(xiàn)IT)是我國(guó)較早實(shí)行的促進(jìn)可再生能源發(fā)展的政策，在市場(chǎng)初期，F(xiàn)IT能夠激勵(lì)可再生能源發(fā)展，隨著市場(chǎng)體量增大，政府對(duì)可再生能源的補(bǔ)貼缺口進(jìn)一步擴(kuò)大，實(shí)行配額制就成了重中之重?？稍偕茉磁漕~制作為一種國(guó)家強(qiáng)制配額手段，通過(guò)強(qiáng)制市場(chǎng)主體收購(gòu)、消納一定比例的可再生能源來(lái)干預(yù)市場(chǎng)交易。

我國(guó)經(jīng)過(guò)十余年的征求意見(jiàn)后，確定了配額制以消納責(zé)任權(quán)重的形式落地，由用戶側(cè)來(lái)承擔(dān)消納責(zé)任更加有利于保障社會(huì)資源分配的公平和合理性，更能夠激發(fā)市場(chǎng)主體的能動(dòng)性。在市場(chǎng)主體難以完成政府規(guī)定的消納責(zé)任權(quán)重的前提下，可通過(guò)購(gòu)買(mǎi)綠證來(lái)承擔(dān)相應(yīng)的消納量，同時(shí)新能源發(fā)電商能夠通過(guò)出售綠證獲取收益，從而間接促進(jìn)可再生能源的市場(chǎng)消納能力。

1.3 碳排放權(quán)交易市場(chǎng)和碳稅政策

作為限制碳排放的市場(chǎng)機(jī)制，碳排放權(quán)交易通過(guò)限制市場(chǎng)主體的碳排放量來(lái)促進(jìn)溫室氣體減排[11]。當(dāng)前碳排放權(quán)交易市場(chǎng)主要包含碳排放配額和國(guó)家核證自愿減排量(Chinese certified emissions reductions，CCER)。對(duì)于碳排放的配額，主要存在無(wú)償分配、有償分配和混合配額形式[12]。碳排放量作為市場(chǎng)主體約束目標(biāo)，本身不具備交易標(biāo)的的性質(zhì)。實(shí)行碳排放配額初期，可以在無(wú)償分配的基礎(chǔ)上，通過(guò)歷史法或等額分配法促進(jìn)化石能源企業(yè)節(jié)能減排[13]。

國(guó)家能源局發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步促進(jìn)發(fā)電權(quán)交易有關(guān)工作的通知》中指出，鼓勵(lì)清潔能源機(jī)組相互替代發(fā)電，促進(jìn)跨省跨區(qū)發(fā)電權(quán)交易。促進(jìn)碳排放權(quán)和發(fā)電權(quán)交易協(xié)同作用機(jī)制，能夠一定程度上增大可再生能源消納量。一方面，實(shí)施碳排放權(quán)交易增加了傳統(tǒng)能源發(fā)電商的隱性成本，將會(huì)促進(jìn)傳統(tǒng)能源發(fā)電商開(kāi)展節(jié)能減排，減少環(huán)境污染；另一方面，隨著碳排放配額逐漸向有償競(jìng)價(jià)過(guò)渡，碳排放權(quán)價(jià)格將逐漸升高，傳統(tǒng)能源發(fā)電商將逐步出讓發(fā)電權(quán)給新能源發(fā)電商，隨著可再生能源消納量的提高，市場(chǎng)整體的碳排放量將逐漸降低。

此外，CCER和碳稅政策也可參與到市場(chǎng)主體交易中。CCER作為碳排放配額責(zé)任主體抵消多余碳排放量的手段，可被新能源發(fā)電商所核定，從而促進(jìn)可再生能源消納。碳稅政策可通過(guò)對(duì)化石能源企業(yè)征收稅收來(lái)增加化石能源企業(yè)的成本，一定程度上也增加了可再生能源的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

本文設(shè)計(jì)的碳排放權(quán)與發(fā)電權(quán)交互下的市場(chǎng)機(jī)制如圖1所示。

圖1 碳排放權(quán)與發(fā)電權(quán)交互下的市場(chǎng)機(jī)制Fig.1 Market mechanism under the interaction of carbon emission rights and power generation rights

1.4 考慮多種能源政策協(xié)同的系統(tǒng)框架

圖2為多能源政策協(xié)同下的市場(chǎng)體系，在可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重機(jī)制下，落實(shí)區(qū)域配額指標(biāo)可以遵循從省級(jí)行政區(qū)域到市級(jí)行政區(qū)域的原則。當(dāng)市場(chǎng)的交易主體無(wú)法滿足其實(shí)際可再生能源消納量時(shí)，可在綠證交易市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)綠證或通過(guò)消納量轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)進(jìn)行超額量轉(zhuǎn)讓，消納量轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)可通過(guò)開(kāi)展省內(nèi)或跨省區(qū)交易進(jìn)行消納量轉(zhuǎn)讓。

可再生能源企業(yè)可出售綠證或參與CCER項(xiàng)目促進(jìn)電力消納，綠證或CCER項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的可再生能源發(fā)電量相互獨(dú)立，不可重復(fù)申報(bào)。綠證交易和碳排放權(quán)交易存在相互耦合關(guān)系，即綠證和碳排放權(quán)配額可以相互轉(zhuǎn)換，可再生能源發(fā)電商可以將綠證按一定比例轉(zhuǎn)化為碳排放權(quán)配額賣(mài)給化石能源發(fā)電企業(yè)，綠證市場(chǎng)和碳排放權(quán)交易的相互轉(zhuǎn)化可以對(duì)發(fā)電權(quán)交易產(chǎn)生一定影響。化石能源企業(yè)同時(shí)參與碳排放權(quán)交易市場(chǎng)和碳稅交易，承擔(dān)相應(yīng)的減排責(zé)任。監(jiān)管部門(mén)對(duì)承擔(dān)消納責(zé)任的主體以及化石能源企業(yè)進(jìn)行責(zé)任義務(wù)考核，對(duì)于未完成責(zé)任義務(wù)的市場(chǎng)主體將進(jìn)行一定程度的懲罰。

圖2 多能源政策協(xié)同下的市場(chǎng)體系Fig.2 Market system under the coordination of multi-energy policies

2 消納責(zé)任下的電力市場(chǎng)交易機(jī)制

國(guó)家下發(fā)省級(jí)行政區(qū)域消納責(zé)任權(quán)重后，各市級(jí)行政區(qū)域的可再生能源消納責(zé)任權(quán)重需要依據(jù)各地區(qū)的電源裝機(jī)容量、負(fù)荷增長(zhǎng)率、可再生能源利用時(shí)間等關(guān)鍵指標(biāo)來(lái)確定。在確定各區(qū)域非水可再生能源消納指標(biāo)時(shí)，需要充分考慮當(dāng)?shù)鼐€路約束、安全穩(wěn)定約束、傳統(tǒng)電源裝機(jī)等情況。消納責(zé)任下的市場(chǎng)分為電力批發(fā)市場(chǎng)和消納量交易市場(chǎng)。

2.1 電力批發(fā)市場(chǎng)

鑒于未來(lái)廣東省實(shí)現(xiàn)可再生能源消納責(zé)任權(quán)重需要借助于南方區(qū)域其他省區(qū)的外送可再生能源，本文在多能源政策協(xié)同的框架下，按照“統(tǒng)一市場(chǎng)，兩級(jí)運(yùn)作”的建設(shè)機(jī)制，設(shè)計(jì)了廣東省電力批發(fā)市場(chǎng)的交易機(jī)制。在市場(chǎng)建設(shè)初期，可開(kāi)展省間現(xiàn)貨市場(chǎng)和省內(nèi)現(xiàn)貨市場(chǎng)共存的模式；市場(chǎng)進(jìn)一步成熟后，逐步實(shí)現(xiàn)南方區(qū)域的統(tǒng)一現(xiàn)貨出清。批發(fā)市場(chǎng)組織流程如圖3所示，其中日前市場(chǎng)又分為省內(nèi)日前市場(chǎng)和省間日前市場(chǎng)。

圖3 市場(chǎng)組織流程Fig.3 Flow chart of market organization

中長(zhǎng)期市場(chǎng)分為跨省區(qū)中長(zhǎng)期市場(chǎng)和省內(nèi)中長(zhǎng)期市場(chǎng)，日前市場(chǎng)包含省內(nèi)日前市場(chǎng)和省間日前市場(chǎng)，省間日前市場(chǎng)優(yōu)先于省內(nèi)日前市場(chǎng)進(jìn)行。廣東省可再生能源不夠豐富，因此部分市場(chǎng)主體參與省內(nèi)交易無(wú)法完成相應(yīng)的消納責(zé)任，其可通過(guò)省間日前市場(chǎng)積極與云南省、貴州省等地區(qū)的可再生能源商進(jìn)行交易。推動(dòng)省間日前市場(chǎng)建設(shè)，能夠在一定程度上充分挖掘送端省和受端省可再生能源的消納能力并促進(jìn)省間可再生能源互濟(jì)。

由于可再生能源發(fā)電存在波動(dòng)性，當(dāng)可再生能源發(fā)電企業(yè)的實(shí)際發(fā)電曲線不滿足日前市場(chǎng)結(jié)果和中長(zhǎng)期交易合約時(shí)，多余或缺失的電能部分則需要按照實(shí)時(shí)市場(chǎng)的價(jià)格進(jìn)行結(jié)算。缺失部分電能對(duì)應(yīng)的可再生能源消納量應(yīng)由新能源發(fā)電企業(yè)通過(guò)綠證或購(gòu)買(mǎi)消納量補(bǔ)償給對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)主體。

2.2 消納量交易市場(chǎng)

在消納責(zé)任權(quán)重機(jī)制下，市場(chǎng)主體可通過(guò)消納量交易市場(chǎng)完成對(duì)應(yīng)的責(zé)任義務(wù)，市場(chǎng)主體可自由選擇綠證市場(chǎng)和消納量轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)進(jìn)行消納量交易，如圖4所示。

圖4 消納量交易市場(chǎng)Fig.4 Absorption trading market

2.2.1 綠證市場(chǎng)

綠證作為配額制下的產(chǎn)物，代表了可再生能源電力的環(huán)境、社會(huì)等外部?jī)r(jià)值[14]，其具有獨(dú)立于電能交易的特點(diǎn)。綠證交易可分為捆綁式和非捆綁式2種交易方式，前者將綠證和可再生物理電量捆綁在中長(zhǎng)期市場(chǎng)出售，后者可獨(dú)立交易綠證和電能。

可再生能源企業(yè)可通過(guò)捆綁式交易和非捆綁式交易出售綠證獲得額外收益，承擔(dān)市場(chǎng)消納責(zé)任的主體可通過(guò)跨省區(qū)可再生能源交易市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)可再生能源電力，當(dāng)其無(wú)法滿足核定消納責(zé)任權(quán)重時(shí)，可通過(guò)購(gòu)買(mǎi)綠證完成消納量。綠證作為一種交易商品，其價(jià)格受到市場(chǎng)供求影響，容易因?yàn)榭稍偕茉闯隽Φ牟淮_定而呈現(xiàn)較大的波動(dòng)性；因此，相應(yīng)的市場(chǎng)主體可通過(guò)中長(zhǎng)期市場(chǎng)的捆綁式交易提前鎖定綠證價(jià)格，不參與捆綁式交易的市場(chǎng)主體則需要承擔(dān)綠證的價(jià)格波動(dòng)所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，為了抑制市場(chǎng)過(guò)度波動(dòng)導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)，綠證的價(jià)格應(yīng)設(shè)置合理的上下限。

可再生能源發(fā)電商可以在一定周期內(nèi)持有綠證，當(dāng)其因?yàn)槌隽ζ顚?dǎo)致中長(zhǎng)期物理合約和現(xiàn)貨市場(chǎng)中的交易結(jié)果無(wú)法滿足時(shí)，則可以利用綠證抵消偏差電量部分對(duì)應(yīng)的消納量。

2.2.2 消納量轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)

市場(chǎng)主體也可通過(guò)消納量轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)完成消納責(zé)任，超額消納量和缺額消納量均可通過(guò)雙邊協(xié)商的方式進(jìn)行交易。按照交易區(qū)域劃分，消納量轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)可分為廣東省內(nèi)市場(chǎng)和跨省區(qū)市場(chǎng)，省內(nèi)消納量轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)優(yōu)先于跨省區(qū)消納量轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)進(jìn)行交易，市場(chǎng)主體可自愿選擇參與省內(nèi)或跨省區(qū)消納量轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)。當(dāng)省內(nèi)消納量轉(zhuǎn)讓交易無(wú)法滿足時(shí)，交易機(jī)構(gòu)通知滿足條件的市場(chǎng)主體參與跨省消納量轉(zhuǎn)讓交易。

跨省消納量轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)可組織多個(gè)省份參與集中交易，既可以促進(jìn)省間資源互動(dòng)協(xié)調(diào)、優(yōu)化多余的消納量，又可以通過(guò)轉(zhuǎn)讓消納量的方式進(jìn)一步提高這些地區(qū)的可再生能源消納量，緩解棄風(fēng)棄光現(xiàn)象。

3 可再生能源體系建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題

國(guó)內(nèi)外對(duì)于可再生能源消納的問(wèn)題已有了諸多研究，本文分析了廣東省電網(wǎng)情況和可再生能源發(fā)展現(xiàn)狀，提出了多能源政策協(xié)同下的可再生能源消納體系，并進(jìn)一步構(gòu)建了消納責(zé)任機(jī)制下的電力市場(chǎng)交易機(jī)制；但在當(dāng)前市場(chǎng)環(huán)境下，建設(shè)可再生能源體系還涉及到一些關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題，以下將進(jìn)行探討。

3.1 可再生能源在市場(chǎng)中的出清方式

在市場(chǎng)建設(shè)初期，可再生能源發(fā)電占比較低，政府為大力推動(dòng)可再生能源發(fā)展，往往對(duì)可再生能源進(jìn)行全額收購(gòu)，可再生能源作為市場(chǎng)的價(jià)格接受者參與競(jìng)價(jià)。但隨著電力市場(chǎng)的進(jìn)一步成熟，推動(dòng)現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)就有必要從發(fā)電機(jī)組的真實(shí)邊際成本出發(fā)，引導(dǎo)市場(chǎng)成員按照自身情況參與競(jìng)價(jià)，從而反映市場(chǎng)的整體供需關(guān)系。

當(dāng)前我國(guó)大多數(shù)省份的現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)多采用統(tǒng)一電價(jià)出清。隨著可再生能源在市場(chǎng)中的比例逐漸提高，其發(fā)電成本也在不斷下降。如果可再生能源和化石能源按照自身邊際成本報(bào)價(jià)，低邊際成本的可再生能源不僅會(huì)降低系統(tǒng)邊際電價(jià)，也會(huì)使市場(chǎng)出清差異性變大，進(jìn)一步加劇峰谷差[15]。

文獻(xiàn)[16]研究了風(fēng)電參與市場(chǎng)的兩部復(fù)合競(jìng)價(jià)方法，兼顧了分時(shí)、分段競(jìng)價(jià)方法，增強(qiáng)了風(fēng)電的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。文獻(xiàn)[17]考慮了風(fēng)電的不確定性對(duì)日前市場(chǎng)出清結(jié)果的影響。文獻(xiàn)[18-19]表明大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)情況下，不僅會(huì)使傳統(tǒng)火電商收益降低，也會(huì)引起市場(chǎng)出清價(jià)格大幅波動(dòng)。

國(guó)外電力市場(chǎng)為應(yīng)對(duì)可再生能源發(fā)電商可能的報(bào)低價(jià)行為，采取了相應(yīng)的措施。美國(guó)德州電力市場(chǎng)在實(shí)時(shí)市場(chǎng)中實(shí)行了稀缺電價(jià)機(jī)制，根據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)行備用需求曲線計(jì)算備用價(jià)格增量，從而對(duì)化石能源發(fā)電商進(jìn)行一定的激勵(lì)[20-21]。英國(guó)電力市場(chǎng)針對(duì)可再生能源發(fā)電商引入了差價(jià)合約機(jī)制，偏差電量按照參考價(jià)格結(jié)算，可再生能源發(fā)電商按照接近參考電價(jià)的水平競(jìng)價(jià)，從而避免了市場(chǎng)出清價(jià)格的壓低和大幅波動(dòng)[22]。

借鑒國(guó)外電力市場(chǎng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，為避免傳統(tǒng)化石能源被可再生能源擠占收益空間，有必要在實(shí)時(shí)市場(chǎng)中引入備用需求曲線，通過(guò)事后計(jì)算額外溢價(jià)提升化石能源商的收益。同時(shí)，也可通過(guò)制訂差價(jià)合約中的市場(chǎng)參考電價(jià)來(lái)抑制可再生能源商的刻意報(bào)低價(jià)行為。

3.2 適應(yīng)可再生能源消納的算法研究

大規(guī)模可再生能源并網(wǎng)將會(huì)增大系統(tǒng)的不確定性和隨機(jī)性，不少學(xué)者對(duì)不確定條件下促進(jìn)可再生能源消納的出清算法進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[23]利用交替方向乘子算法研究了日前隨機(jī)市場(chǎng)下可再生能源的不確定性。文獻(xiàn)[24]提出了一種基于潮流路由器技術(shù)的多時(shí)間尺度可再生能源消納方法。文獻(xiàn)[25]利用隨機(jī)優(yōu)化理論，建立了風(fēng)電消納最大化條件下的隨機(jī)調(diào)度模型。

隨著分布式可再生能源的快速發(fā)展，未來(lái)市場(chǎng)主體將會(huì)變得更加多元，所考慮的網(wǎng)絡(luò)約束也會(huì)更加復(fù)雜，分布式可再生能源消納問(wèn)題實(shí)際上就是一個(gè)多主體決策的問(wèn)題。文獻(xiàn)[26]利用多智能體NETRL算法求解多主體參與可再生能源消納的問(wèn)題，最大化了系統(tǒng)可再生能源消納能力。文獻(xiàn)[27]對(duì)分布式可再生能源進(jìn)行集群劃分，提出凸松弛算法和分解協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，降低了可再生能源發(fā)電成本。

為應(yīng)對(duì)多元化的市場(chǎng)主體和不確定條件下的市場(chǎng)交易問(wèn)題，開(kāi)發(fā)多主體決策下的分布式出清算法，能夠進(jìn)一步適應(yīng)可再生能源規(guī)模化消納，并有效提升市場(chǎng)效率，促進(jìn)市場(chǎng)交易。

3.3 促進(jìn)可再生能源消納的需求側(cè)靈活性機(jī)制

當(dāng)前我國(guó)電力市場(chǎng)價(jià)格機(jī)制和交易模式過(guò)于單一，從發(fā)電側(cè)尋求促進(jìn)可再生能源消納的方式已無(wú)法滿足市場(chǎng)需求，而需求側(cè)響應(yīng)通過(guò)減少或轉(zhuǎn)移需求側(cè)的電能負(fù)荷實(shí)現(xiàn)供需平衡，與促進(jìn)可再生能源消納有著良好的互補(bǔ)特性[28-29]。從需求側(cè)探索可再生能源的消納問(wèn)題目前多集中在調(diào)度優(yōu)化、建模分析層面[30]，未能系統(tǒng)地建立基于需求側(cè)管理的可再生能源市場(chǎng)消納機(jī)制。在需求側(cè)管理機(jī)制下，促進(jìn)用戶側(cè)主動(dòng)參與需求側(cè)響應(yīng)，對(duì)于提高負(fù)荷側(cè)調(diào)峰能力、擴(kuò)大可再生能源消納體量有著重要的作用。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)作為一種新型的智慧服務(wù)系統(tǒng)，將需求側(cè)管理和新能源發(fā)電緊密聯(lián)系起來(lái)[31]。依托泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)可再生能源發(fā)電精細(xì)化預(yù)測(cè)，通過(guò)挖掘需求側(cè)響應(yīng)能力，進(jìn)一步對(duì)負(fù)荷側(cè)實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)節(jié)并促進(jìn)可再生能源消納。對(duì)于可再生能源體系的建設(shè)，應(yīng)從交易機(jī)制、價(jià)格機(jī)制以及激勵(lì)機(jī)制對(duì)需求側(cè)管理進(jìn)行整體框架設(shè)計(jì)，如圖5所示。

圖5 基于需求側(cè)管理的市場(chǎng)體系框架Fig.5 Market system framework based on demand side management

在新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)的背景下，開(kāi)展負(fù)荷側(cè)資源參與輔助服務(wù)市場(chǎng)能夠進(jìn)一步增大系統(tǒng)備用容量并減小峰谷差。需求側(cè)可以以儲(chǔ)能設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)和電力用戶為對(duì)象，鼓勵(lì)負(fù)荷資源積極參與輔助服務(wù)市場(chǎng)，各市場(chǎng)主體通過(guò)競(jìng)價(jià)的方式參與輔助服務(wù)市場(chǎng)，如圖6所示。發(fā)電側(cè)和負(fù)荷側(cè)可以通過(guò)售電公司代理，也可以自行參與輔助服務(wù)市場(chǎng)。在輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)初期，可采取與電能量市場(chǎng)相互獨(dú)立運(yùn)行的方式，市場(chǎng)采用日前報(bào)價(jià)、日內(nèi)集中統(tǒng)一出清的方式。隨著輔助服務(wù)市場(chǎng)和現(xiàn)貨市場(chǎng)的成熟，可開(kāi)展輔助服務(wù)市場(chǎng)和現(xiàn)貨市場(chǎng)聯(lián)合交易出清的方式。

圖6 發(fā)電側(cè)與負(fù)荷側(cè)共同參與輔助服務(wù)市場(chǎng)Fig.6 Generation side and load side jointly participating in ancillary service market

3.4 可再生能源指標(biāo)評(píng)價(jià)體系研究

可再生能源體系的運(yùn)行情況受到多方面的因素影響，如政策銜接情況、市場(chǎng)力、綠證市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)性等[32-33]。當(dāng)前我國(guó)的可再生能源體系尚未建立起一套全面而客觀的指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，構(gòu)建可再生能源指標(biāo)評(píng)價(jià)體系需要考慮多維度下多指標(biāo)的影響，并通過(guò)對(duì)指標(biāo)的篩選和優(yōu)化獲得可再生能源體系的綜合評(píng)估結(jié)果，從而反映消納責(zé)任權(quán)重機(jī)制下我國(guó)能源政策實(shí)施成效及市場(chǎng)運(yùn)行情況，滿足市場(chǎng)相關(guān)主體對(duì)可再生能源市場(chǎng)的評(píng)價(jià)、監(jiān)管等要求。

對(duì)于可再生能源指標(biāo)評(píng)價(jià)體系可以從以下主題進(jìn)行構(gòu)建：多能源政策激勵(lì)成效、市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)效率、綠證市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)度及系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。對(duì)于不同主題可根據(jù)市場(chǎng)需求細(xì)分多級(jí)指標(biāo)，基于綜合評(píng)價(jià)模型或大數(shù)據(jù)分析技術(shù)量化各指標(biāo)的相關(guān)權(quán)重[34]，通過(guò)仿真模擬可再生能源體系發(fā)展過(guò)程的指標(biāo)變化情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)市場(chǎng)運(yùn)行的定量評(píng)估與分析。

4 結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)實(shí)施的可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重機(jī)制下，本文為進(jìn)一步研究市場(chǎng)環(huán)境下可再生能源消納體系，以廣東省為研究對(duì)象，分析了未來(lái)廣東省構(gòu)建可再生能源消納體系面臨的問(wèn)題與難點(diǎn)，提出了多能源政策協(xié)同下的市場(chǎng)框架，在消納責(zé)任權(quán)重的基礎(chǔ)上完善了廣東省批發(fā)市場(chǎng)和消納量交易市場(chǎng)的交易機(jī)制。同時(shí)，針對(duì)可再生能源體系構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題開(kāi)展了探討，研究了我國(guó)可再生能源的市場(chǎng)出清方式和出清算法、需求側(cè)靈活性市場(chǎng)機(jī)制以及可再生能源指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，對(duì)我國(guó)未來(lái)發(fā)展可再生能源消納市場(chǎng)提出了針對(duì)性的建議。

本文的后續(xù)工作將對(duì)建立的可再生能源體系進(jìn)行指標(biāo)細(xì)化和模型構(gòu)建，研究市場(chǎng)消納的配套機(jī)制與方案。