面向綜合能源系統(tǒng)的輔助服務(wù)市場與多類型市場耦合關(guān)系分析

王家豪，馬恒瑞，*，王波，李笑竹，秦立棟，王港飛，武世東

（1.青海大學(xué) 新能源光伏產(chǎn)業(yè)研究中心， 西寧 810016； 2.交直流智能配電網(wǎng)湖北省工程中心， 武漢 430072；3.武漢大學(xué) 電氣與自動化學(xué)院，武漢 430072； 4.新疆大學(xué)，a.可再生能源發(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)教育部工程研究中心； b.電氣工程學(xué)院，烏魯木齊 830047）

0 引言

“碳達(dá)峰，碳中和”是我國產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵目標(biāo)。我國正處于新型電力系統(tǒng)加速轉(zhuǎn)型的窗口期，需要全面推進清潔能源的高效利用和技術(shù)研發(fā)，加快建設(shè)新型能源體系，完善支持綠色發(fā)展的政策，推動重點領(lǐng)域節(jié)能降碳［1］。截至2021 年，我國可再生能源發(fā)電裝機容量超1.1 TW，水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電裝機容量均居世界第一，已建成全球規(guī)模最大的清潔發(fā)電體系［2］。

在新型電力系統(tǒng)和“雙碳”背景下，綜合能源服務(wù)應(yīng)更注重服務(wù)所能帶來的衍生價值以及能效提升。而綜合能源系統(tǒng)能夠通過優(yōu)化能源的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換和儲存提高能源利用效率、促進可再生能源消納，其核心是實現(xiàn)能源間的轉(zhuǎn)換利用、協(xié)同優(yōu)化、耦合互補，以服務(wù)平臺的形式促進能源的優(yōu)化配置［3-4］。同時，隨著以風(fēng)電、光電為主的新能源不斷接入電網(wǎng)，其間歇性、不穩(wěn)定性對電力系統(tǒng)運行產(chǎn)生影響，輔助服務(wù)對維持含高比例可再生能源電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要［5］。通過輔助服務(wù)市場，電力市場可以調(diào)配備用容量和頻率調(diào)節(jié)等服務(wù)，以應(yīng)對供需波動和突發(fā)事件，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

電力行業(yè)是碳排放的主要來源之一。通過碳市場，政府可以設(shè)定碳排放配額，鼓勵電力企業(yè)減少碳排放，推動電力行業(yè)向低碳方向轉(zhuǎn)型。電力企業(yè)可以在碳市場購買或銷售碳排放配額，以實現(xiàn)減排目標(biāo)。綠證市場與電力市場相互促進。購買綠證的企業(yè)或個人可以證明其使用的電力來自可再生能源，從而推動電力市場中可再生能源的發(fā)展；電力市場中增加可再生能源的供應(yīng)，又為綠證市場提供更多的綠證供應(yīng)來源。

隨著我國電力市場市場化改革進程的推進，分析和研究面向綜合能源系統(tǒng)的輔助服務(wù)市場與多類型市場耦合關(guān)系，可使得綜合能源系統(tǒng)更好地參與多類型市場，促進新能源的消納和發(fā)展，推進新型電力系統(tǒng)的建設(shè)。并且，輔助服務(wù)市場作為電力市場的重要組成部分，其服務(wù)價格和成本可根據(jù)市場供需關(guān)系進行流轉(zhuǎn)，為研究輔助服務(wù)市場與碳市場、綠證市場的耦合關(guān)系提供了新思路和可能性。

1 國內(nèi)外多類型能源相關(guān)市場發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 美國各能源相關(guān)市場現(xiàn)狀

1.1.1 美國碳市場建設(shè)

國際碳市場分為跨界聯(lián)盟型、國家型、地區(qū)型和行業(yè)型4 類。美國的碳市場與電力市場緊密耦合，各州通過碳交易來推動減排，其中具代表性的加州碳市場為地區(qū)型碳市場，與我國已經(jīng)運行的各試點碳市場屬同類。美國也有跨界聯(lián)盟型碳市場，如西部行動倡議（Western Climate Initiative， WCI），以及行業(yè)型碳市場，如區(qū)域溫室氣體減排計劃（Regional Greenhouse Gas Initiative， RGGI）等［6］。加利福尼亞州、蒙大拿州、俄勒岡州等10 個州加入了WCI；康涅狄格州、緬因州、馬薩諸塞州等7 個州加入了RGGI。

加州碳市場設(shè)定了排放總量的限額，允許電站等排放實體衡量選擇減排還是交易［7］。對分配給電力部門的大部分碳配額使用委托拍賣方式：政府首先向企業(yè)發(fā)放免費配額并強制企業(yè)上繳；然后把上繳的配額進行拍賣；最后拍賣收入再返還給企業(yè)，且規(guī)定不增加用戶成本，即成本不轉(zhuǎn)嫁給消費者［8］。

RGGI 區(qū)域碳市場同樣采用委托拍賣的方式，但RGGI 碳排放配額分為2 個層次：第1 層將整個區(qū)域的配額分配到各州；第2 層將各州的配額分配到各電廠［9］。碳排放配額影響電力現(xiàn)貨市場交易和發(fā)電商的中長期投資，改變電力市場的電源結(jié)構(gòu)，進而改變RGGI 區(qū)域與非RGGI 區(qū)域間的電力市場交易，碳排放會從RGGI 區(qū)域向非RGGI 區(qū)域轉(zhuǎn)移［10］。RGGI 碳市場的建立使成員州在國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）增長8%的情況下，電力行業(yè)碳排放削減了40%以上［11］。

1.1.2 美國可再生能源證書與配額制

因美國的可再生能源證書（Renewable Energy Certificate， REC）制度由各州分別制定和實施，可分為強制型和自愿型。一些州采取了強制性的可再生能源標(biāo)準(zhǔn)（Renewable Portfolio Standard， RPS）或可再生能源目標(biāo)，要求電力供應(yīng)商在供能中必須包括一定比例的可再生能源。強制性RPS 制度的實施促進了REC 市場的發(fā)展，增加了可再生能源在電力市場中的份額［12］。與我國的綠色證書交易機制不同，美國聯(lián)邦政府沒有出臺全國性證書交易政策，大部分實行碳配額制度的州都建立了REC 交易系統(tǒng)，系統(tǒng)包括綠證認(rèn)證、交易以及監(jiān)管機構(gòu)，電廠生產(chǎn)的可再生能源電力可憑借可再生能源證書在全州范圍內(nèi)進行交易［13］，不同州的標(biāo)準(zhǔn)不同，但有些州的證書允許交易跨州。美國REC 市場與電力市場聯(lián)系緊密，在配額制下，不同州設(shè)定可再生能源的消納目標(biāo)，要求電廠在能源組合中包含一定比例的可再生能源，而電廠需要證明他們使用了足夠的可再生能源以獲得REC。

目前，加州的可再生能源配額制存在管理機構(gòu)職能沖突、處罰實施不足等問題。盡管得州取得了顯著的碳減排效果，但依然面臨著可再生能源波動性、間歇性所帶來的挑戰(zhàn)［14］。

1.2 歐洲各能源相關(guān)市場現(xiàn)狀

1.2.1 歐洲碳市場建設(shè)

2005 年，歐 盟 碳 市 場（European Union Emissions Trade System， EU ETS）正式啟動。作為世界上首個以及發(fā)展至今最成熟的碳市場，EU ETS為各國碳市場的設(shè)計籌建提供了寶貴經(jīng)驗：它采用“基于總量”的調(diào)控方式，衍生出碳金融產(chǎn)品——歐盟碳配額（European Union Allowance， EUA）、歐洲航空碳排放配額、各種合作機制下的核證減排量、減排單位等，以及相關(guān)的期權(quán)、期貨等衍生品。2022 年11 月，EUA 現(xiàn)貨總成交量63.70 萬t，總成交金額4 814.37 萬歐元，現(xiàn)貨成交均價75.58 歐元/t；期貨總成交量7.34 億t，總成交金額557.70 億歐元，期貨成交均價76.02 歐元/t［15］。

目前，EU ETS 覆蓋了歐洲8 757 家能源生產(chǎn)和能源密集型的企業(yè)和固定碳排排放設(shè)施，與2005年相比，EU ETS范圍內(nèi)的排放量降低了34.6%［16］。

在EU ETS中，電力行業(yè)是主要的碳排放源。電力公司通過在碳市場購買和銷售碳配額，管理和控制其碳排放，并確保符合排放限額。此機制激勵電力公司采取更清潔和低碳的發(fā)電方式，以減少碳排放。碳市場的價格波動也會對電力市場的價格和能源供應(yīng)產(chǎn)生影響，碳成本一定程度上會轉(zhuǎn)嫁到電價中。

1.2.2 歐洲來源擔(dān)保證書

德國、法國、西班牙等歐洲國家采用了比較典型的基于價格的扶持政策，如固定上網(wǎng)價格補貼（Feed-in Tariff，F(xiàn)IT）。采用這種政策的優(yōu)點是政策實施和成本核算簡單；但由于缺乏競爭，實行效率相對較低。

瑞典、挪威、意大利、波蘭等國家采用了基于數(shù)量的扶持政策，如典型的綠色電力證書交易制度（Tradable Green Certificate， TGC）。其優(yōu)點是引入市場競爭機制，效率相對較高。我國固定上網(wǎng)價格補貼政策在新能源產(chǎn)業(yè)初期也發(fā)揮了重要作用，但同時導(dǎo)致了巨大的財政補貼缺口，不利于風(fēng)電、光伏等新能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［17］。

歐洲的綠色證書為來源擔(dān)保證書（Guarantees of Origins， GO）。自2002 年，GO 得到所有歐盟成員國及挪威和瑞士的認(rèn)可并開始實施，依據(jù)技術(shù)類和發(fā)電項目信息等，可再生能源發(fā)電企業(yè)和電力購買企業(yè)間進行雙邊交易。GO 交易可跨境進行，與電力銷售相互獨立，并且市場高度一體化，受限制較少。同時，GO 機制屬綠色證書自愿市場，與強制市場是獨立的，一些國家的綠色證書強制市場設(shè)有配額義務(wù)，但與GO 系統(tǒng)無關(guān)；已享受固定電價政策的電量不包括在GO 機制中，價格由發(fā)電企業(yè)確定，市場長期處于供大于求的關(guān)系中，價格較低，各國之間差異較大；歐洲GO 市場在2015 年交易量達(dá)550 TW·h，約占可再生能源發(fā)電總量的一半［18］。

1.2.3 國外能源相關(guān)市場建設(shè)思考總結(jié)

國外能源相關(guān)市場的發(fā)展現(xiàn)狀顯示了能源市場在全球范圍內(nèi)的重要性和復(fù)雜性。美國和歐洲能源市場是發(fā)展較為成熟和充滿活力的市場。從美國的碳市場建設(shè)來看，不同類型的碳市場形成了多層次的碳交易體系，并與電力市場緊密耦合。加州碳市場和RGGI 區(qū)域碳市場通過委托拍賣方式管理碳排放配額，對電力現(xiàn)貨市場交易和電能結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要影響。這些碳市場的建立一定程度上促進了碳減排，為我國碳市場的運行和發(fā)展提供了寶貴經(jīng)驗。

美國采用REC 與配額制度推動可再生能源參與電力市場。各州制定了RPS 或可再生能源目標(biāo)，要求能源供應(yīng)商購買相應(yīng)數(shù)量的REC，以證明其在碳排放以及綠色供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)上符合要求。該制度的實施既促進了可再生能源市場的發(fā)展，又加強了可再生能源與電力市場的緊密聯(lián)系。

EU ETS作為世界上最成熟的碳市場，通過碳配額的購買和銷售可鼓勵電力公司減少碳排放以符合環(huán)境法規(guī)。碳市場的價格波動也會對電力市場的價格和能源供應(yīng)產(chǎn)生影響。歐洲引入了來源GO機制，鼓勵可再生能源發(fā)電企業(yè)和購電企業(yè)之間交易GO，促進可再生能源的發(fā)展，對我國發(fā)展尚未成熟的綠證市場有較好的參考意義。

國外能源相關(guān)市場建設(shè)經(jīng)驗豐富，多種類型的市場機制相互配合，形成了復(fù)雜而有效的能源交易體系。學(xué)習(xí)和借鑒國外能源市場的經(jīng)驗和做法，順應(yīng)我國電力市場改革的趨勢，提高市場透明度和效率，可以促進可再生能源的普及和利用，為我國的綠色能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展作出貢獻。

我國電力市場在大面積實行市場化改革的同時，提出實施的計劃性和組織性。這就使我國相比國外在市場與政策的結(jié)合中能更好地選擇與調(diào)整權(quán)重。EU ETS對成員國的政策聯(lián)系表現(xiàn)較弱，若能保持能源市場協(xié)調(diào)運行政策的正確性，在耦合2 個或者多個市場時，我國在政策強制性、落實力度上更有優(yōu)勢，也是我國研究和發(fā)展能源市場耦合關(guān)系研究的充分條件。

1.3 我國能源相關(guān)市場發(fā)展現(xiàn)狀

1.3.1 輔助服務(wù)市場

2002 年以前，我國電力輔助服務(wù)處于初期，與電量捆綁結(jié)算并且沒有單獨的輔助服務(wù)補償機制；2006 年開始進入計劃補償階段，由并網(wǎng)發(fā)電廠提供輔助服務(wù)并由監(jiān)管機構(gòu)監(jiān)管；直到2014 年，我國電力輔助服務(wù)系統(tǒng)正式進入市場化的探索階段［19］。我國輔助服務(wù)市場發(fā)展如圖1所示?！稏|北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場監(jiān)管辦法（試行）》的實施標(biāo)志著我國首個調(diào)峰輔助服務(wù)市場正式啟動，電網(wǎng)、省級電力公司和發(fā)電企業(yè)應(yīng)按照該辦法，科學(xué)利用調(diào)峰資源，有效執(zhí)行調(diào)峰考核、補償、結(jié)算和信息公開工作［20］。隨著《中共中央國務(wù)院關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》（中發(fā)〔2015〕9 號）等文件的發(fā)布，我國電力市場市場化的浪潮正推動輔助服務(wù)市場機制更好地面向市場，以進行更高效的資源配置利用［21-22］。

圖1 我國輔助服務(wù)市場發(fā)展Fig.1 Development of China's auxiliary services market

隨著“十四五”規(guī)劃中“雙碳”目標(biāo)的提出，電力市場對輔助服務(wù)的需求日趨上升，因而對輔助服務(wù)市場規(guī)則的設(shè)計也需要在原有基礎(chǔ)上進行優(yōu)化及創(chuàng)新［23］。輔助服務(wù)市場研究熱點之一是針對電力系統(tǒng)的運行優(yōu)化，該市場通過提供輔助服務(wù)對能源市場價格、決策行為以及市場均衡產(chǎn)生影響。文獻［24］結(jié)合碳交易機制提出了一種發(fā)電集團調(diào)峰輔助服務(wù)需求測算方法，通過對初始碳配額和碳成本的計算，構(gòu)建基于多場景隨機規(guī)劃方法的調(diào)峰需求優(yōu)化模型，分析得出，以發(fā)電集團為主體的競價策略能夠有效減少交易成本和發(fā)電集團調(diào)峰費用。文獻［25］結(jié)合輔助服務(wù)市場和電網(wǎng)平衡需求設(shè)計彈性電價，最終得出所設(shè)計的電價模型可以跟蹤電網(wǎng)需求變化，調(diào)整實際結(jié)算電價，激勵負(fù)荷側(cè)電力用戶參與市場交易。文獻［26］通過采用實際運行中的美國賓夕法尼亞州-澤西州-馬里蘭州（PJM）市場的調(diào)頻市場模型和參數(shù)來指導(dǎo)區(qū)域綜合能源系統(tǒng)中調(diào)頻資源的優(yōu)化配置，在電能與調(diào)頻服務(wù)市場收益之間進行權(quán)衡，可以實現(xiàn)利潤的最大化。文獻［27-28］研究了美國PJM、加州獨立系統(tǒng)運營商（CAISO）和得州電力可靠性委員會（ERCOT）電力系統(tǒng)的調(diào)頻市場定價機制，對比分析其交易標(biāo)的、里程定價、市場組織時序、機會成本計算方法的主要環(huán)節(jié)、具體做法及適用情況。

1.3.2 碳交易市場

1.3.2.1 碳排放權(quán)交易市場

2023 年3 月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《2021、2022 年度全國碳排放權(quán)交易配額總量設(shè)定與分配實施方案（發(fā)電行業(yè)）》，明確了碳排放權(quán)交易配額總量和分配方案。我國碳配額交易如圖2所示。2021年全國碳排放權(quán)交易市場發(fā)電行業(yè)的CO2配額總量為5.60 億t，其中煤電和燃?xì)獍l(fā)電分別占據(jù)了3.86 億t和1.74 億t［29］。

圖2 碳配額交易Fig.2 Carbon quota trading

目前，燃煤機組必須嚴(yán)格遵守CO2排放限值要求，強制履行碳減排任務(wù)，并在碳市場購買配額；燃?xì)鈾C組按照CO2排放限值進行生產(chǎn)，暫不需要強制履約，并可在市場上出售多余的碳配額，如圖3所示。

圖3 不同機組履約管理Fig.3 Management on compliance of different units

強制履約是碳市場運行和發(fā)展的重要政策特點。當(dāng)市場中缺乏積極的碳減排意識時，強制履約可以推動市場正常運行，促進減排工作，推動能源結(jié)構(gòu)向供給側(cè)綠色轉(zhuǎn)型。

原先北京、上海、廣州等8個地方試點市場將逐步過渡到全國碳市場，且2021 年3 月《碳排放權(quán)交易管理暫行條例（草案修改稿）》表示目前8 個試點仍然存在，但不再建設(shè)新的地方試點市場［30］。目前我國碳市場已在全國范圍內(nèi)開始試點，并在發(fā)電行業(yè)實行碳排放權(quán)交易制度，采取免費分配碳排放配額的措施，推動企業(yè)減排，實現(xiàn)全社會減排目標(biāo)。交易方式之一是協(xié)議，包括掛牌協(xié)議交易以及大宗協(xié)議交易；另一種是單向競價，由市場主體向交易機構(gòu)提出一個買賣申請，交易機構(gòu)發(fā)布競價的公告，多個意向的受讓方或者出讓方按照規(guī)定進行相應(yīng)報價，在約定時間內(nèi)通過碳排放權(quán)交易系統(tǒng)正式成交［31-32］。

截至2023 年2 月，全國碳排放權(quán)交易市場碳排放配額成交量185.43 萬t，總成交額1.04 億元，成交均價55.87 元/t，其中掛牌協(xié)議成交25.43 萬t，成交額1 429.58 萬元，最高成交價57.50 元/t，最低成交價55.00 元/t；大宗協(xié)議成交160 萬t，成交額8 930 萬元，最高成交價57.50 元/t，最低成交價55.00 元/t［33］。

整體而言，碳市場作為一種減排機制，具有重要的環(huán)境和經(jīng)濟價值，隨著對全球氣候變化問題認(rèn)識的不斷深化，碳市場的發(fā)展前景將更加廣闊。碳市場運作機制主要基于碳排放強度，鼓勵企業(yè)通過技術(shù)升級和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型來減少碳排放。強制履約是碳市場的重要特點和必要的實施手段，對于缺乏積極碳減排意識的企業(yè)，可以推動市場正常運行和促進減排工作。

隨著碳排放權(quán)交易市場的不斷成熟和經(jīng)濟屬性更加明確，可能引入更多的金融交易產(chǎn)品，如碳期貨和期權(quán)，幫助市場主體規(guī)避風(fēng)險。碳排放權(quán)交易的交易方式的多樣化為市場參與者提供更靈活的交易機制。對于市場參與者而言，政府、企業(yè)和投資者應(yīng)積極參與和建設(shè)碳市場，共同推動碳排放減少，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

1.3.2.2 國家核證自愿減排量

國家核證自愿減排量（China Certified Emission Reduction， CCER）是我國碳市場中除碳配額以外的一個交易品種。CCER 將通過清潔能源、節(jié)能減排、森林碳匯等項目減少的碳排放量在碳交易市場上進行交易，或用于抵消相應(yīng)的碳配額［34］。該交易方式價格較低，可以滿足不同類型的企業(yè)和機構(gòu)的碳減排需求，促進全社會的低碳發(fā)展，CCER 參與市場的形式如圖4所示。

圖4 CCER參與市場Fig.4 Participation of CCER in the market

從2013 年開始，我國在北京、上海等7 個試點碳市場開展CCER 交易，但是不同試點抵消比例不同，如北京、上海要求CCER 抵消比例小于當(dāng)年免費初始碳配額的5%；天津、深圳、廣東、湖北為10%；重慶為8%。然而，抵消比例不高會導(dǎo)致市場積極性降低。2017 年發(fā)改委暫停了CCER 的交易。2022年2 月4 日，國家級綠色交易所——北京綠色交易所落戶北京市通州區(qū)，這意味著CCER 交易的重啟。雖經(jīng)歷5 年市場停滯，但期間我國能源市場的快速發(fā)展以及“雙碳”目標(biāo)的提出，為形成一個有效的CCER 交易市場提供了充分的準(zhǔn)備。將北京綠色交易所打造成為國家級綠色交易所，主要是讓其承擔(dān)CCER 交易任務(wù)，為全國碳市場擴容提供支持［35］。全國碳排放權(quán)交易市場與天津、湖北、上海、深圳等試點市場一道為我國碳減排構(gòu)筑堅實的交易平臺，加強強制碳排放權(quán)交易和自愿減排交易的銜接。截至2023 年2 月，國內(nèi)碳市場CCER 累計成交量31.79 萬t，僅天津、四川、上海、深圳有成交，其中天津較為活躍，成交量19.93 萬t。截至2023年2月28日，國內(nèi)區(qū)域碳市場CCER 累計成交量4.52 億t；其中，天津CCER累計成交量6 667 萬t，居全國第三［33］。

未來CCER 交易有望成為實現(xiàn)減排目標(biāo)的重要手段之一。國家級綠色交易所的建立將進一步加強市場的運作和監(jiān)管，有望為全國碳市場擴容提供支持。然而，要實現(xiàn)CCER 市場的穩(wěn)健發(fā)展，還需要不斷完善相關(guān)政策和機制。

1.3.3 綠證市場

面對龐大的可再生能源缺口以及超過全生命周期發(fā)電補貼等問題，2017年1月，國家發(fā)展和改革委員會、財政部、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于試行可再生能源綠色電力證書核發(fā)及自愿認(rèn)購交易制度的通知》，開始實施可再生能源綠色電力證書，交易流程如圖5所示。

圖5 綠證市場交易流程Fig.5 Green certificate market transaction process

可再生能源發(fā)電具有電能和環(huán)境雙重價值，后者可以由綠證來具體表征。綠證是可再生能源環(huán)境價值的貨幣化，是一種隨著可再生能源生產(chǎn)而產(chǎn)生的、可以轉(zhuǎn)讓和交易的有價證券［36］。綠證是非水可再生能源發(fā)電量的確認(rèn)和屬性證明，以及消費綠色電力的唯一憑證。根據(jù)市場認(rèn)購情況，自2018年起適時啟動可再生能源電力配額考核和綠色電力證書強制約束交易［37］。

2022年，我國補貼項目中風(fēng)電綠證成交186個，單價為201.1 元，而光伏綠證僅成交1 個，單價為622.8 元。在非補貼項目中，風(fēng)電綠證和光伏綠證的平均成交價格分別為44.5，48.5 元/個。需要注意的是，補貼項目中的綠證價格遠(yuǎn)高于非補貼項目，但非補貼項目的綠證成交數(shù)量遠(yuǎn)多于補貼項目。

同時，從自愿認(rèn)購市場來看，以國際綠證（International Renewable Energy Certificate，I-REC）為例，2021年—2022年7月，我國共完成13.82 TW·h的I-REC 認(rèn)購交易，占其全球認(rèn)購量的24%。相同時間、區(qū)間內(nèi)，國內(nèi)的平價綠證采購和綠電交易試點規(guī)模約為3.1 TW·h，不足I-REC 交易規(guī)模的23%。2021 年，合規(guī)的市場交易和自愿采購綠電規(guī)模不足全國全年發(fā)電量的1%；從價格來看，綠電的環(huán)境價值也尚未得到合理體現(xiàn)，總體價格偏低［38］。

1.3.4 綠電市場

每生產(chǎn)1 kW·h 綠色電力，可減少1 kW·h 火電生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的CO2和SO2等污染物，使整個地區(qū)都從中受益，這正是綠色電力區(qū)別于普通電力的關(guān)鍵，也是其獨特的價值［39］。

綠電市場不完全等同于綠證市場，主要原因在于綠電市場將綠電的環(huán)境價值與其自身電能商品價值分割開來，使得2種價值間的界限更加清晰；其次，綠電市場可以彌補綠證交易的局限性，認(rèn)購綠證只是擁有了綠電的聲明權(quán)，即宣稱自己使用了綠電，并不意味著企業(yè)實際消納了對應(yīng)的綠電，這不利于對企業(yè)消納情況進行追蹤記錄，而在綠電交易中，綠色電力消費憑證直接向終端用戶頒發(fā)，實現(xiàn)了綠電消費和綠證的統(tǒng)一；同時，綠電市場可作為新型電力系統(tǒng)發(fā)展的支撐，為新能源發(fā)電企業(yè)和終端用戶直接交易搭建橋梁，拓寬了交易渠道，有利于推動新型電力市場的發(fā)展；全國綠電交易市場的建立，可以為新能源電力消納提供更便捷的渠道，同時可以緩解綠電供大于求的市場局面，有效促進新能源消納［40］。

國家發(fā)改委、國家能源局于2021 年9 月正式批復(fù)國家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司制定的《綠色電力交易試點工作方案》，開啟了綠色電力交易的試點；此前，僅有京、津、冀、浙、滇、粵等地開展了零星的試點，本次試點啟動后全國有17個?。ㄗ灾螀^(qū)，直轄市）、259 家市場主體參與其中；綠電交易是在現(xiàn)有中長期交易框架下設(shè)立的獨立交易品種，綠電交易可以引導(dǎo)有綠電需求的企業(yè)直接與綠電發(fā)電企業(yè)進行交易［41］。相應(yīng)地，綠電也能夠在電力市場、電網(wǎng)調(diào)度中獲得組織、安排、執(zhí)行和結(jié)算方面的優(yōu)先權(quán)。2022年2月，南方電網(wǎng)開始實施《南方區(qū)域綠色電力交易規(guī)則（試行）》；5 月，《北京電力交易中心綠色電力交易實施細(xì)則》正式發(fā)布。在首次綠電交易中，有6.898 TW·h 在北京電力交易中心完成，剩余1.037 TW·h交易量在廣州電力交易中心完成，初步核算，此次交易可減少標(biāo)煤燃燒243.6 萬t，減排二氧化碳607.18 萬t。經(jīng)過幾個月的試點，截至2022年3月，參與綠電交易的市場主體超過1 600家［42-43］。截至2022年9月，綠電交易成交電量已超20 TW·h，核發(fā)綠證超5 000萬張，折合電量超50 TW·h［44］。

1.3.5 關(guān)于我國能源相關(guān)市場現(xiàn)狀總結(jié)

我國各能源相關(guān)市場交易機制見表1。

目前國內(nèi)實行綠證與綠電 “證電合一”的交易模式，使市場主體對綠電交易的需求更高。綠電認(rèn)可程度高于綠證。歐盟啟動碳關(guān)稅以來，出口到歐盟的產(chǎn)品需要標(biāo)識相應(yīng)的含碳量，擁有綠證并不能夠抵扣對應(yīng)的碳排放量，如果生產(chǎn)企業(yè)實際使用的是綠電，可以對碳排放量進行抵扣。出口型企業(yè)也能夠減輕歐盟碳關(guān)稅的壓力，綠電交易是先交易后交付，可以鏈接到實體的可再生能源電廠，更符合實際電力生產(chǎn)規(guī)律，可以直接激勵新能源項目的投資和建設(shè)。

但“證電合一”的交易模式一定程度上限制了交易的靈活性。（1）為保證綠色電力產(chǎn)品的可追蹤溯源，綠電交易只能以長周期雙邊協(xié)商交易為主。（2）綠電交易為物理合同，需要保障其優(yōu)先執(zhí)行，而可再生能源出力具備不確定性，難以保證綠電合約分解曲線每個時段都能物理執(zhí)行?，F(xiàn)貨交易與電網(wǎng)安全校核緊密耦合，復(fù)雜的電網(wǎng)運行約束可能限制綠電交易規(guī)模。（3）綠色電力交易偏差處理方式更加復(fù)雜，涉及電能量偏差處理和環(huán)境權(quán)益偏差處理，復(fù)雜的偏差處理機制可能會降低市場主體綠電交易的積極性。

表1 各類能源相關(guān)市場交易機制Table 1 Various market trading mechanisms

提倡“證電分離”的學(xué)者認(rèn)為，可再生能源報價應(yīng)拆分為電能量價格和綠色環(huán)境溢價2 部分，電能量市場交易不含綠色環(huán)境溢價，可再生能源與其余常規(guī)電源同臺競價、公平參與，市場申報、出清、結(jié)算原則均按照統(tǒng)一的電能量交易規(guī)則開展，電能量市場交易環(huán)節(jié)不應(yīng)引入環(huán)境屬性，避免現(xiàn)貨價格畸變，避免綠電物理執(zhí)行增加對電網(wǎng)安全校核的復(fù)雜性，回歸“電能商品屬性”本質(zhì)，簡化電能量市場組織。

2 輔助服務(wù)市場與各能源相關(guān)市場耦合機理

2.1 輔助服務(wù)市場與碳市場的交互

輔助服務(wù)市場的價格對碳市場的價格傳導(dǎo)通常是雙向的。當(dāng)化石能源的裝機容量比較高，化石能源將有更大的機會參與輔助服務(wù)的競標(biāo)，此時輔助服務(wù)市場價格可能會較低，這也意味著化石能源的污染物排放量會增加，從而影響碳市場的價格。新能源發(fā)電邊際成本較化石燃料低，在競標(biāo)輔助服務(wù)時，新能源可降低輔助服務(wù)市場價格，具有一定的競爭優(yōu)勢，并且由于新能源的碳排放較低，會對碳市場價格產(chǎn)生正向影響。

輔助服務(wù)市場是市場需求驅(qū)動型，以輔助服務(wù)為交易標(biāo)的物；而碳市場是政策要求強制或非強制履約型，以碳排放配額為交易標(biāo)的物。但參與輔助服務(wù)市場的發(fā)電企業(yè)很可能也是碳市場的參與者。隨著新能源在市場中的份額增加，輔助服務(wù)市場的需求增多，2 個市場的參與主體可能存在進一步重疊從而實現(xiàn)更好的耦合。

盡管輔助服務(wù)的價格也會影響電力生產(chǎn)成本，但通常影響要比碳價格小得多。輔助服務(wù)的價格主要是確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性而設(shè)立的，而碳價格涉及電力生產(chǎn)的排放成本，旨在鼓勵發(fā)電商采用更環(huán)保的技術(shù)減少碳排放。當(dāng)碳價格上漲時，發(fā)電企業(yè)需要支付更高的費用來排放相同量的二氧化碳，增加了電力的生產(chǎn)成本。隨著清潔能源技術(shù)的發(fā)展和成熟，發(fā)電企業(yè)可以采用更環(huán)保的技術(shù)降低二氧化的碳排放，減少碳價格對成本的影響。國內(nèi)也積極推出各項政策和綠色交易市場，如綠電和綠證市場，但在國內(nèi)仍處于試點或初級階段。

2.2 輔助服務(wù)市場與綠證市場的交互

可再生能源發(fā)電企業(yè)通過綠證市場和輔助服務(wù)獲取收益，綠證價格直接影響收益，而輔助服務(wù)的價格和需求影響運營成本和收益2個市場在能源綠色轉(zhuǎn)型中相互影響，對電力市場穩(wěn)定和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。

可再生能源綠電產(chǎn)量和裝機容量是綠證市場供給的關(guān)鍵因素，產(chǎn)量過大無法消納，可能導(dǎo)致供給過剩和價格下跌。電力市場價格和負(fù)荷波動影響輔助服務(wù)和綠證市場的供需關(guān)系［45］。價格和負(fù)荷波動大時，輔助服務(wù)需求增加，發(fā)電成本變化影響綠證市場需求，從而影響電能供給。同時，政策環(huán)境對輔助服務(wù)和綠證市場發(fā)展也有影響，我國綠證市場的非強制性導(dǎo)致企業(yè)積極性不高。若綠證市場能帶來收益，發(fā)電企業(yè)將優(yōu)先選擇出清綠電以獲取綠證，促進產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型并鞏固輔助服務(wù)、電力市場和綠證市場的耦合。

2.3 輔助服務(wù)市場與綠電市場的交互

綠電企業(yè)為滿足可再生能源消納需求，需要購買輔助服務(wù)來保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。隨著綠電市場的不斷發(fā)展，輔助服務(wù)市場的需求也會相應(yīng)增加，有必要從宏觀角度展現(xiàn)二者耦合的必要性。同時，提供輔助服務(wù)的收入是綠電企業(yè)的重要收入來源之一，該收益可促進綠電企業(yè)的發(fā)展。

相關(guān)政策同樣是影響2個市場協(xié)同發(fā)展的重要因素。通過政策可以鼓勵綠電企業(yè)參與輔助服務(wù)市場，例如綠電獲得電力調(diào)度中的優(yōu)先出清權(quán)、輔助服務(wù)市場中的優(yōu)先。綠證價格的制定和綠電出清的順序都會影響綠電市場的發(fā)展，進而影響輔助服務(wù)市場。

3 輔助服務(wù)市場耦合各能源相關(guān)市場要點

3.1 輔助服務(wù)市場與碳市場耦合要點

輔助服務(wù)市場和碳市場的耦合機制設(shè)計要考慮碳價格、輔助服務(wù)的碳排放、市場交互方式、參與者角色和政策目標(biāo)等。

（1）確定合理的碳價格水平。碳價格是衡量碳減排成本的重要指標(biāo)，它既需要確保能夠激勵企業(yè)減排，又不可過度增加企業(yè)的運營成本。通過合理定價，可以促使電力企業(yè)采取更多低碳措施，推動電力生產(chǎn)向綠色低碳方向轉(zhuǎn)型。

（2）提高低碳電力產(chǎn)量。為耦合輔助服務(wù)市場和碳市場，應(yīng)當(dāng)增加低碳電力產(chǎn)量。通過在輔助服務(wù)市場中考慮碳排放因素，可以提高低碳電力生產(chǎn)的競爭力，鼓勵電力企業(yè)減少碳排放。同時，在碳市場中引入輔助服務(wù)市場的碳減排量，增加碳排放成本，可促進低碳電力的消納。

（3）提升輔助服務(wù)的經(jīng)濟效益。輔助服務(wù)市場的經(jīng)濟效益對于推動市場耦合發(fā)展至關(guān)重要。設(shè)計合理的輔助服務(wù)機制，確保供應(yīng)商能夠獲得合理的收益，同時讓需求方能夠以較低的成本獲得所需的輔助服務(wù)。這將吸引更多的參與者進入輔助服務(wù)市場，提高市場的活躍度。

（4）碳市場和輔助服務(wù)市場的交互。耦合輔助服務(wù)市場和碳市場需要明確2 個市場的交互方式。碳市場的價格會對輔助服務(wù)的定價產(chǎn)生影響，因此輔助服務(wù)市場的運作應(yīng)該考慮碳排放量的因素。引入碳交易和碳履約機制，關(guān)聯(lián)輔助服務(wù)市場的交易與碳排放量，增強2個市場之間的價格關(guān)聯(lián)性。

（5）區(qū)分不同市場參與者的角色和行為。市場參與者在輔助服務(wù)市場和碳市場中扮演不同的角色，需要針對電力生產(chǎn)商、輔助服務(wù)供應(yīng)商和碳交易參與者等不同角色制定不同的政策和激勵機制，以促進各方積極參與市場。

（6）明確政策目標(biāo)。在耦合機制的設(shè)計中，政策目標(biāo)是至關(guān)重要的。政策目標(biāo)包括減少碳排放、提高能源效率和促進可再生能源發(fā)展等方面。確保耦合機制符合政策導(dǎo)向，有助于實現(xiàn)政府制定的能源和環(huán)境政策目標(biāo)，并推動市場的穩(wěn)健發(fā)展。

3.2 輔助服務(wù)市場與綠證市場耦合要點

輔助服務(wù)市場和綠證市場之間存在相互影響，并且有越來越多的可能性發(fā)展耦合。

（1）創(chuàng)新綠電輔助服務(wù)。在耦合輔助服務(wù)市場和綠證市場時，創(chuàng)新綠電輔助服務(wù)是一個重點。它將研究如何利用綠色電力提供新型的輔助服務(wù)，例如使用可再生能源來提供備用容量和頻率調(diào)節(jié)等服務(wù)。與傳統(tǒng)的輔助服務(wù)進行比較，該服務(wù)可以確保綠電輔助服務(wù)的穩(wěn)定性和可靠性。

（2）明確綠電來源和綠證轉(zhuǎn)換方式。耦合輔助服務(wù)市場和綠證市場需要明確綠電的來源和綠證的轉(zhuǎn)換方式。確保綠證對應(yīng)的電力來源是真實的可再生能源發(fā)電，并明確如何將綠證與實際的輔助服務(wù)交易關(guān)聯(lián)，從而實現(xiàn)輔助服務(wù)市場與綠證市場的有效耦合。

（3）制定新的交易規(guī)則和政策環(huán)境。綠證市場的發(fā)展受到政策環(huán)境的直接影響。目前，我國綠證市場尚未充分活躍，需要制定新的交易規(guī)則和政策促進綠證市場的發(fā)展。在新能源無補貼平價上網(wǎng)和能源綠色轉(zhuǎn)型的背景下，加快綠證市場的發(fā)展對輔助服務(wù)市場和綠證市場的耦合至關(guān)重要。

（4）提高綠證的國際認(rèn)可度和解決重復(fù)計算問題。為增強綠證市場的主體參與積極性，需要提高綠證的國際認(rèn)可度。同時，解決與碳市場重復(fù)計算的問題，確保綠證的價值得到充分體現(xiàn)，為輔助服務(wù)市場與綠證市場的耦合提供前提條件。

（5）考慮市場監(jiān)管和合規(guī)性。在設(shè)計輔助服務(wù)市場和綠證市場的耦合機制時，需要關(guān)注市場的監(jiān)管和合規(guī)性。定期評估市場的發(fā)展?fàn)顩r，并進行必要的調(diào)整和改進，確保市場的穩(wěn)健運行。

通過關(guān)注上述要點，可推動輔助服務(wù)市場和綠證市場的良性互動。

3.3 輔助服務(wù)市場與綠電市場耦合要點

輔助服務(wù)市場與綠電市場的耦合機制設(shè)計需要考慮以下要點。通過合理的設(shè)計和政策激勵，可以促進綠電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)能源的高效利用和綠色轉(zhuǎn)型。

確定綠電企業(yè)參與輔助服務(wù)市場的方式和標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計耦合機制時，需要明確綠電發(fā)電企業(yè)如何參與輔助服務(wù)市場，包括確定參與門檻和標(biāo)準(zhǔn)，以確保參與企業(yè)具備必要的技術(shù)和能力，提供可靠的輔助服務(wù)。

賦予綠電企業(yè)競爭優(yōu)勢，并提供政策激勵。根據(jù)國家的“雙碳”目標(biāo)，可以在保證綠電提供輔助服務(wù)質(zhì)量的前提下，給予綠電企業(yè)一定的競爭優(yōu)先權(quán)或政策激勵機制，激勵更多綠電企業(yè)參與輔助服務(wù)市場，促進市場的發(fā)展和成熟。

建立完備的負(fù)荷和價格預(yù)測體系。由于綠色電力的特性，耦合機制需要建立更完備的負(fù)荷和價格預(yù)測體系，以更好地預(yù)測和評估綠電供應(yīng)和輔助服務(wù)需求。綠電企業(yè)可以根據(jù)可靠的綠電認(rèn)證和發(fā)電數(shù)據(jù)更精確地做出輔助服務(wù)出清決策。

充分考慮綠電的特性和優(yōu)缺點。綠電的供應(yīng)可能受到天氣和季節(jié)等因素的影響，在輔助服務(wù)的調(diào)度和出清決策時，需要確認(rèn)決策的靈活和適應(yīng)性，以確保輔助服務(wù)的質(zhì)量和收益。

實現(xiàn)多能源市場的協(xié)同運作。考慮到綠證市場和綠電市場的重疊部分較多，耦合機制可以充分結(jié)合綠證市場與輔助服務(wù)市場協(xié)同機制的特點，實現(xiàn)多能源市場的協(xié)同運作。通過合理的市場規(guī)則和交易機制，使得綠電和綠證在輔助服務(wù)市場中發(fā)揮協(xié)同作用，實現(xiàn)市場的高效運作和資源優(yōu)化配置。

4 結(jié)束語

為促進新能源接入電力系統(tǒng)，碳市場、綠證市場及綠電市場受到越來越多的關(guān)注。碳市場通過增加碳排放成本和將價格傳導(dǎo)至用戶側(cè)實現(xiàn)減排目的；綠證市場與綠電市場通過負(fù)荷側(cè)主動消費綠色電力和體現(xiàn)環(huán)境溢價的方式推動低碳轉(zhuǎn)型；而新型電力市場的發(fā)電主體為風(fēng)電與光電，具有強波動性和隨機性，此時輔助服務(wù)市場作為電力市場的重要部分，可通過調(diào)峰、調(diào)頻、備用等服務(wù)幫助微電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

結(jié)合輔助服務(wù)在電力市場中的作用，做好輔助服務(wù)市場與各類能源市場機制的有效銜接以及綜合調(diào)控，可以促進電力資源的優(yōu)化配置及可再生能源的規(guī)?；l(fā)展。研究輔助服務(wù)市場與碳市場、綠證市場、綠電市場的耦合關(guān)系和協(xié)同效應(yīng)，可以有效幫助綜合能源系統(tǒng)更好參與能源市場建設(shè)、助力新能源消納以及市場的發(fā)展，同時，輔助服務(wù)市場在新型電力市場中的作用也越發(fā)明顯。