適應(yīng)可再生能源配額制的電力市場(chǎng)交易體系分析

廣州發(fā)展電力銷(xiāo)售有限責(zé)任公司 張樹(shù)豪

1 引言

近年來(lái)，人們的環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)，對(duì)可再生能源的研究和利用給予高度重視，使光伏、水電、風(fēng)力等可再生能源的發(fā)展速度不斷提升，規(guī)模逐漸壯大。同時(shí)，此類(lèi)能源的間歇性、波動(dòng)性特點(diǎn)為電力調(diào)度帶來(lái)較多不確定性，加上國(guó)內(nèi)電力負(fù)荷峰谷差較大，適應(yīng)可再生能源的市場(chǎng)激勵(lì)政策環(huán)境，導(dǎo)致多個(gè)地區(qū)的可再生能源發(fā)展速度放緩。對(duì)此，應(yīng)積極制定并落實(shí)可再生能源配額制，并創(chuàng)建電力市場(chǎng)交易體系，推動(dòng)可再生能源市場(chǎng)化進(jìn)入新階段。

2 創(chuàng)建可再生能源市場(chǎng)的必要性

受可再生能源波動(dòng)性影響，使電力調(diào)度存在不可控性，且國(guó)內(nèi)電力負(fù)荷峰谷差較大，電源靈活性較弱，相應(yīng)的市場(chǎng)激勵(lì)政策缺失，導(dǎo)致一些地區(qū)出現(xiàn)棄風(fēng)、棄水、棄光等情況，尤其是西部地區(qū)問(wèn)題更加顯著。據(jù)調(diào)查，2018年新疆地區(qū)棄風(fēng)電量為107億kWh，棄風(fēng)率為23%；棄光電量為21.4億kWh，棄光率為10%。上述情況的成因包括兩個(gè)方面，一是國(guó)內(nèi)電源結(jié)構(gòu)主要為煤炭，資源調(diào)節(jié)靈活性較弱。在電源結(jié)構(gòu)中，煤電機(jī)組的靈活性較差，但占比超過(guò)50%，水電和燃?xì)鈾C(jī)組的靈活性較強(qiáng)，但占比不足30%，且水電機(jī)組在西部應(yīng)用時(shí)，存在豐水期棄水問(wèn)題，系統(tǒng)調(diào)峰能力有待提升，在一定程度上抑制了可再生能源的消納；二是國(guó)內(nèi)能源帶有明顯的逆向分布特點(diǎn)，可再生能源多產(chǎn)于西部、北部，但能源需求中心位于南部和東部，很容易導(dǎo)致西部發(fā)電過(guò)剩，無(wú)法就地消納，因此必須開(kāi)創(chuàng)通道輸送出去，但因市場(chǎng)激勵(lì)機(jī)制不健全，異地消納動(dòng)力較弱[1]。

為了改善國(guó)內(nèi)可再生能源發(fā)展現(xiàn)狀，應(yīng)將消納能源的友好性納入能源市場(chǎng)，準(zhǔn)確評(píng)估用戶(hù)的能源消納能力，使配額制得以完善，這樣便可通過(guò)市場(chǎng)方式實(shí)現(xiàn)能源成本最小化目標(biāo)。根據(jù)交易曲線(xiàn)對(duì)用戶(hù)能源消納進(jìn)行激勵(lì)，對(duì)于響應(yīng)能力強(qiáng)、用電行為良好、用電方式改變成本較低的用戶(hù)，可消納更多新能源；而消納能力較弱、用電方式改變成本較高的用戶(hù)，可減少在本市場(chǎng)中的交易，將未完成的配額轉(zhuǎn)移給消納能力相對(duì)較強(qiáng)的用戶(hù)，并承擔(dān)相應(yīng)的成本，便可使全社會(huì)以最低成本達(dá)到消納目標(biāo)?？茖W(xué)的市場(chǎng)機(jī)制可對(duì)各成員產(chǎn)生激勵(lì)作用，實(shí)現(xiàn)社會(huì)福利的均衡分配。值得強(qiáng)調(diào)的是，只有創(chuàng)建適應(yīng)配額制的電力市場(chǎng)，才可使廠(chǎng)商與用戶(hù)共同承擔(dān)能源消納責(zé)任。

3 可再生能源配額制下電力市場(chǎng)體系模擬仿真

本文以2020年為基期，設(shè)定時(shí)間步長(zhǎng)為30天，模擬時(shí)間為10年，利用Vinsim軟件對(duì)交易市場(chǎng)的運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行模擬，探究電力市場(chǎng)與綠色證書(shū)交易市場(chǎng)間的耦合作用。

3.1 廠(chǎng)商運(yùn)行機(jī)制

對(duì)于煤電廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，受利潤(rùn)影響，配額制的開(kāi)展可使煤電企業(yè)短期利潤(rùn)空間被壓縮，企業(yè)為了保障收益，一般會(huì)降低煤電產(chǎn)量。在企業(yè)戰(zhàn)略調(diào)整后，廠(chǎng)商利潤(rùn)有所提升并逐漸穩(wěn)定，此時(shí)煤電建設(shè)計(jì)劃也更加完善。而如若綠色證書(shū)市價(jià)超過(guò)基準(zhǔn)價(jià)格，相應(yīng)的新能源廠(chǎng)商能夠獲得超額利潤(rùn)，繼而增加相關(guān)方面的投資，令總體裝機(jī)容量也隨之增加。對(duì)于新能源廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，能源建設(shè)受企業(yè)利潤(rùn)空間的影響，在短期內(nèi)可能出現(xiàn)利潤(rùn)升高情況，企業(yè)為了謀取更多效益一般會(huì)增加產(chǎn)量。在證書(shū)交易市場(chǎng)不斷成熟后，利潤(rùn)出現(xiàn)一定程度的下跌，然后維持穩(wěn)定狀態(tài)，企業(yè)利潤(rùn)空間也逐年提升并趨于穩(wěn)定。廠(chǎng)商能參照相應(yīng)市價(jià)波動(dòng)，判斷是否繼續(xù)增加投資，而投資規(guī)模調(diào)整，勢(shì)必會(huì)影響到裝機(jī)的整體容量以及廠(chǎng)商的決策。同時(shí)，因新能源受到大力支持，在總體發(fā)電量方面也將逐年上升。

3.2 市場(chǎng)分析

3.2.1 電力市場(chǎng)

煤電和新能源發(fā)電量對(duì)電力供給具有決定性作用，因二者發(fā)電量的趨勢(shì)相同，均隨著年限的增長(zhǎng)逐漸提升，因此電力供給整體走勢(shì)為逐年上升。電力需求由消費(fèi)者決定，通常逐年遞增，當(dāng)電力供給與需求相同時(shí)，市場(chǎng)處于均衡狀態(tài)，可計(jì)算出電力價(jià)格。從整體來(lái)看，電價(jià)的變化趨勢(shì)為三個(gè)階段，即前4個(gè)月從基準(zhǔn)價(jià)格逐漸下降，而以電力市場(chǎng)價(jià)格的整體波動(dòng)來(lái)看，對(duì)于證書(shū)價(jià)格來(lái)說(shuō)，由價(jià)格下限逐漸調(diào)至基準(zhǔn)價(jià)格，同時(shí)綠色證書(shū)價(jià)格則由原本的價(jià)格下限提升至基準(zhǔn)價(jià)格，該現(xiàn)象與基本經(jīng)濟(jì)學(xué)理論相符合，盡管電力市場(chǎng)獲取的收益較少，但減少部分可利用證書(shū)補(bǔ)貼進(jìn)行彌補(bǔ)。對(duì)此，證書(shū)價(jià)格與電價(jià)可維持兩個(gè)市場(chǎng)基本穩(wěn)定，且證書(shū)與電力市場(chǎng)間能夠相互作用，進(jìn)入到均衡狀態(tài)。在第1～3年的時(shí)間段內(nèi)，電價(jià)始終處于價(jià)格下限，證書(shū)也始終處于價(jià)格上限，在第5年以后，電價(jià)逐漸提升到價(jià)格上限，最終逐漸穩(wěn)定，如圖1所示[2]。

圖1 電力市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)圖

3.2.2 綠色證書(shū)交易市場(chǎng)

在配額制背景下，綠色證書(shū)市場(chǎng)誕生，煤電與新能源企業(yè)都要承擔(dān)一定的配額比例，新能源企業(yè)作為證書(shū)提供者，煤電企業(yè)為需求者。發(fā)電企業(yè)在市場(chǎng)中根據(jù)綠色證書(shū)基準(zhǔn)價(jià)格確定配額比例、罰金等，使證書(shū)購(gòu)買(mǎi)量與銷(xiāo)量得以明確，使市場(chǎng)交易始終處于均衡狀態(tài)。新能源企業(yè)的證書(shū)數(shù)量對(duì)發(fā)電量具有決定作用，且隨著年限的延長(zhǎng)逐漸提高。煤電企業(yè)所擁有的證書(shū)量起初為負(fù)數(shù)，但在與新能源企業(yè)不斷交易后，持有量逐漸增加。為達(dá)成配額目標(biāo)，煤電企業(yè)需要在市場(chǎng)上采購(gòu)綠色證書(shū)，因此期望的證書(shū)購(gòu)買(mǎi)量與持有量相反。新能源企業(yè)在達(dá)成配額后，還會(huì)剩余一些證書(shū)用于交易，因此期望數(shù)量與持有量變化相同，但期望證書(shū)銷(xiāo)量低于持有量。在未來(lái)10年，該市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)情況如圖2所示。

圖2 綠證交易市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)圖

3.3 模型設(shè)計(jì)

在電力市場(chǎng)中，煤電與新能源廠(chǎng)商一同從事電力生產(chǎn)，使用戶(hù)的電力需求得到滿(mǎn)足。市場(chǎng)中電力需求函數(shù)具有線(xiàn)性特點(diǎn)，可表示為：

公式（1）中，Pe代表的是電力價(jià)格；f和g均為常數(shù)，且都是正數(shù)，代表的是函數(shù)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)參數(shù)；qcoal代表的是煤電發(fā)電量；qgreen代表的是新能源發(fā)電量。

在政府推行配額制的情況下，兩種廠(chǎng)商都需要承擔(dān)一定的市場(chǎng)配額比例。煤電企業(yè)所生產(chǎn)的電能根據(jù)發(fā)電量可注銷(xiāo)綠色證書(shū)，新能源企業(yè)所生產(chǎn)的電能根據(jù)發(fā)電量應(yīng)獲得綠色證書(shū)。在證書(shū)交易市場(chǎng)中，新能源企業(yè)在滿(mǎn)足自身要求的情況下，將剩余綠色證書(shū)開(kāi)展交易，從中獲得效益。煤電企業(yè)為了達(dá)成政府規(guī)定的配額，需要投入一定的費(fèi)用來(lái)采購(gòu)綠色證書(shū)，證書(shū)供給量和需求量的計(jì)算公式如下：

3.4 電力結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)圖3可知，未來(lái)煤電與可再生能源發(fā)電量均呈現(xiàn)出先降低、后緩慢提升的特點(diǎn)。從整體來(lái)看，煤電發(fā)電量低于新能源。在配額制推行背景下，國(guó)內(nèi)電源結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)生改變，即煤電發(fā)電量降低、新能源發(fā)電比例逐漸提升。預(yù)計(jì)到2027年后，電源結(jié)構(gòu)逐漸穩(wěn)定，每年的波動(dòng)幅度減少?？梢?jiàn)，配額制的落實(shí)可使以往能源短缺問(wèn)題得到有效改善，使電源結(jié)構(gòu)更加合理，減少CO2等有害氣體排放，促進(jìn)碳減排目標(biāo)的順利達(dá)成。

圖3 煤電與可再生能源發(fā)電量未來(lái)趨勢(shì)

4 可再生能源配額制下電力市場(chǎng)發(fā)展路徑

4.1 結(jié)合市場(chǎng)規(guī)則，完善電力市場(chǎng)體系

在配額制實(shí)施背景下，電力交易根據(jù)時(shí)間維度不同可分成多種類(lèi)型，可結(jié)合市場(chǎng)規(guī)則，使電力市場(chǎng)體系更加完善。

4.1.1 可再生能源中長(zhǎng)期市場(chǎng)

為避免當(dāng)前市場(chǎng)出現(xiàn)價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，可創(chuàng)建電能價(jià)值的新能源中長(zhǎng)期市場(chǎng)，將成交電量納入消納量中。通過(guò)簽訂物理合約的方式，在執(zhí)行中用戶(hù)應(yīng)充分考慮自身用電情況進(jìn)行購(gòu)買(mǎi)，對(duì)于用電行為良好的用戶(hù)可增加合約簽訂量，刺激其主動(dòng)消納。同時(shí)，還應(yīng)在交割日之前簽訂長(zhǎng)期合同，并設(shè)置浮動(dòng)價(jià)格，主要應(yīng)對(duì)客戶(hù)用電異常和新能源發(fā)電中產(chǎn)生的不可抗力。在物理合理簽訂中，需要將電能與環(huán)境價(jià)值綁定，一同納入消納量中，這與常規(guī)能源交易相比存在一定差異。

4.1.2 消納量二級(jí)交易市場(chǎng)

為了達(dá)成配額目標(biāo)，可在超額消納與消納不足的用戶(hù)之間創(chuàng)建一個(gè)二級(jí)市場(chǎng)，為消納量轉(zhuǎn)讓交易提供平臺(tái)。用戶(hù)可在中長(zhǎng)期市場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行消納后，針對(duì)超過(guò)義務(wù)范圍的消納量投入到二級(jí)市場(chǎng)內(nèi)銷(xiāo)售，從中得到收益；對(duì)于消納不足的用戶(hù)，可從二級(jí)市場(chǎng)內(nèi)購(gòu)買(mǎi)，使用戶(hù)之間相互幫助，共同完成消納目標(biāo)，使電力資源得到高效利用，最大限度減少新能源消納交易成本[4]。

4.1.3 綠證申購(gòu)市場(chǎng)

該市場(chǎng)主要面向持有證書(shū)的主體，為其提供證書(shū)交易市場(chǎng)。與其他中長(zhǎng)期市場(chǎng)而言，新能源市場(chǎng)內(nèi)超出設(shè)定規(guī)模的部分可獲得證書(shū)，企業(yè)可選擇將證書(shū)放到市場(chǎng)中交易，由此獲得收益。如若新能源因預(yù)測(cè)偏差使發(fā)電真實(shí)值低于應(yīng)實(shí)施的物理合約交易結(jié)果，應(yīng)采用證書(shū)將少發(fā)的電量所對(duì)應(yīng)的消納量補(bǔ)充完整，也可利用證書(shū)替代用戶(hù)支付購(gòu)買(mǎi)消納量的支出，使缺失的消納內(nèi)容得到彌補(bǔ)。用戶(hù)在中長(zhǎng)期市場(chǎng)、二級(jí)交易市場(chǎng)中完成消納，剩余消納可在證書(shū)市場(chǎng)內(nèi)采購(gòu)，達(dá)到替代消納的目的。

4.2 制定激勵(lì)政策，保障證書(shū)市場(chǎng)運(yùn)行

在配額制實(shí)施期間，應(yīng)綜合分析綠證市場(chǎng)應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)情況與存在的問(wèn)題，有針對(duì)性的制定相應(yīng)的激勵(lì)措施，鼓勵(lì)發(fā)電企業(yè)之間開(kāi)展證書(shū)交易，引導(dǎo)國(guó)內(nèi)新能源產(chǎn)業(yè)朝著強(qiáng)制性制度方向轉(zhuǎn)變。在電價(jià)市場(chǎng)化趨勢(shì)下，可促進(jìn)發(fā)電企業(yè)進(jìn)行證書(shū)交易，提高市場(chǎng)靈活性，為新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)I造良好的大環(huán)境。其次，政府還應(yīng)明確證書(shū)市場(chǎng)的基本參數(shù)，確保交易順利開(kāi)展，激發(fā)各大發(fā)電企業(yè)的參與欲望，提高綠證交易率。同時(shí)，還應(yīng)制定相應(yīng)的激勵(lì)政策，促進(jìn)企業(yè)致力于技術(shù)創(chuàng)新，依靠先進(jìn)技術(shù)節(jié)約生產(chǎn)投資，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。最后，將市場(chǎng)決定與政府調(diào)節(jié)有機(jī)結(jié)合，不但要發(fā)揮市場(chǎng)在綠證交易期間發(fā)揮的效能，還要靈活運(yùn)用價(jià)格機(jī)制、供需和競(jìng)爭(zhēng)等方式，助力綠證市場(chǎng)可持續(xù)運(yùn)行。

在可再生能源發(fā)展中，還應(yīng)實(shí)施統(tǒng)一化的電力市場(chǎng)模式，具體如下。在市場(chǎng)準(zhǔn)入方面，由用戶(hù)或企業(yè)以特定形式向登記機(jī)構(gòu)提交申請(qǐng)，認(rèn)證單位根據(jù)電力許可制度確定準(zhǔn)入條件，并對(duì)申請(qǐng)進(jìn)行審核；在交易規(guī)則方面，綠證交易可通過(guò)簽訂長(zhǎng)期合同的方式來(lái)戰(zhàn)，待交易完成后轉(zhuǎn)讓證書(shū)，由雙方協(xié)商后確定交易價(jià)格，也可通過(guò)競(jìng)標(biāo)來(lái)決定；在證書(shū)交易后需到交易中心進(jìn)行轉(zhuǎn)讓登記。在效益分析方面，綠證具有較強(qiáng)的自由性、靈活性，可幫助企業(yè)降低成本，營(yíng)造統(tǒng)一的市場(chǎng)環(huán)境，促進(jìn)資源優(yōu)化配置，取得更高的經(jīng)濟(jì)效益。

4.3 借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，改善棄能現(xiàn)象

4.3.1 借鑒韓國(guó)FIT向RPS過(guò)渡機(jī)制

在我國(guó)頒布實(shí)施的健全可再生能源消納通知中，以消納責(zé)任權(quán)重分配、核算、交易實(shí)施等方面為中心進(jìn)行規(guī)定。當(dāng)前，我國(guó)處于FIT朝著RPS轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，二者能夠順利過(guò)渡和銜接決定著轉(zhuǎn)型成敗。在此期間，應(yīng)對(duì)電力市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)與新能源發(fā)展?jié)摿C合分析，并借鑒韓國(guó)在此方面轉(zhuǎn)型成功經(jīng)驗(yàn)。韓國(guó)在2012年制定政策，將FIT轉(zhuǎn)變?yōu)镽PS，在轉(zhuǎn)型期間市場(chǎng)效率有所降低，但RPS的實(shí)施的確促進(jìn)了該國(guó)新能源技術(shù)的發(fā)展，這對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)具有一定的啟示和借鑒意義。與RPS轉(zhuǎn)型成功的歐美國(guó)家相比，我國(guó)當(dāng)前電力市場(chǎng)建設(shè)仍有待完善，可將市場(chǎng)推進(jìn)與RPS機(jī)制有機(jī)融合，特別是綠證市場(chǎng)價(jià)格之間的相互影響力進(jìn)行調(diào)控，避免在電價(jià)上產(chǎn)生過(guò)大的起伏[5]。

4.3.2 借鑒西班牙FIT-RPS雙軌制

為了順利過(guò)渡和轉(zhuǎn)型，還可借鑒西班牙的FIT與RPS雙軌制度，在二者并行過(guò)程中不斷優(yōu)化配額比，使RPS機(jī)制得以貫徹落實(shí)。根據(jù)所處階段的不同設(shè)定相應(yīng)的發(fā)展目標(biāo)，使可再生能源規(guī)模進(jìn)一步壯大，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)性提升，改善棄能現(xiàn)象，降低棄能率。在雙軌制實(shí)施中，我國(guó)企業(yè)還可結(jié)合實(shí)際情況自主選擇參與FIT機(jī)制中，客觀(guān)的選擇享受固定收益或者依靠RPS機(jī)制參與競(jìng)爭(zhēng)，并為市場(chǎng)主體提供充足的緩沖期。針對(duì)部分新能源項(xiàng)目，可在延續(xù)FIT機(jī)制的基礎(chǔ)上，通過(guò)補(bǔ)貼的方式確保新技術(shù)的應(yīng)用效益，這一點(diǎn)可借鑒英國(guó)的相關(guān)政策。對(duì)于小型新能源發(fā)電項(xiàng)目，可沿用FIT機(jī)制，并由政府為其提供一定的支持；對(duì)于大型新能源發(fā)電項(xiàng)目，可采用RPS機(jī)制，鼓勵(lì)其投入到市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，獲取更多效益。

綜上所述，在新時(shí)期背景下，可再生能源發(fā)展規(guī)模日益壯大，為適應(yīng)新能源配額制，應(yīng)不斷完善電力市場(chǎng)體系，改善當(dāng)前只考慮消納量、忽視用戶(hù)消納能力的情況，使市場(chǎng)成員能夠主動(dòng)消納能源，達(dá)成配額目標(biāo)。在未來(lái)發(fā)展中，政府應(yīng)積極作為，依靠政策的力量提供扶持作用，并積極借鑒國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)FIT機(jī)制朝著RPS機(jī)制的順利轉(zhuǎn)型，以健全的市場(chǎng)交易體系促進(jìn)可再生能源消納，實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。