面向綠色發(fā)展的新型電力市場機(jī)制建設(shè)思考

■南方電網(wǎng)能源發(fā)展研究院能源戰(zhàn)略與政策研究所所長 陳政

綠色發(fā)展催生電力市場變革

為應(yīng)對全球氣候變化，實(shí)現(xiàn)凈零碳排放已逐步成為世界各國普遍共識。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球已有超過130個(gè)國家提出“零碳”或“碳中和”目標(biāo)，氣候問題已作為重要議題進(jìn)入全球治理視野，在各國共同努力下，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》《京都議定書》《巴黎協(xié)定》等重要成果相繼達(dá)成。

隨著全球綠色轉(zhuǎn)型浪潮推動(dòng)新能源快速發(fā)展，電網(wǎng)安全運(yùn)行等新風(fēng)險(xiǎn)新問題逐步凸顯。比如2020 年8 月美國加州發(fā)生大規(guī)模停電事故，逾80萬人用電受到影響；自俄烏沖突爆發(fā)以來，歐洲各國能源電力價(jià)格持續(xù)飆升，歐洲能源危機(jī)持續(xù)發(fā)酵。這當(dāng)中除極端氣候、地緣政治沖突等偶發(fā)因素外，也凸顯了現(xiàn)有電力市場機(jī)制設(shè)計(jì)的缺陷和不足?；趩栴}導(dǎo)向，面向新型電力系統(tǒng)建設(shè)需求，持續(xù)推進(jìn)機(jī)制改革創(chuàng)新，構(gòu)建適應(yīng)綠色發(fā)展的新型電力市場體系是當(dāng)務(wù)之急。

難題之一：多類型電源定價(jià)難題

新能源與化石能源發(fā)電成本特性差異巨大，多類型電源共同參與市場，如何有效定價(jià)是難題。在以往常規(guī)市場設(shè)計(jì)中，往往采用集中競價(jià)、邊際定價(jià)方式，即通常由邊際機(jī)組報(bào)價(jià)形成市場統(tǒng)一出清價(jià)格。以歐洲電力市場為例，氣電等邊際機(jī)組經(jīng)常成為市場價(jià)格決定者，相對低成本的水電、新能源發(fā)電等均按邊際價(jià)格結(jié)算；地緣政治沖突引發(fā)國際天然氣價(jià)格不斷上漲，推動(dòng)電力價(jià)格持續(xù)飆升，導(dǎo)致終端電價(jià)居高不下，全球能源危機(jī)持續(xù)蔓延。歐盟、英國等均試圖通過新一輪市場改革破解能源危機(jī)局面：英國提出把可再生能源市場和化石能源市場進(jìn)行拆分，以及改變定價(jià)模式為按報(bào)價(jià)支付等改革思路；歐盟早期采取了系列緊急干預(yù)措施，包括設(shè)置天然氣進(jìn)口價(jià)格上限、限制發(fā)電商超額收入、征收“暴利稅”等舉措。初步來看這些方案都沒有很好地解決定價(jià)問題。

難題之二：可靠供應(yīng)保障難題

風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電出力具有隨機(jī)性、波動(dòng)性，相對常規(guī)電源而言僅有電量替代效益而無容量替代效用，需要依靠各類儲(chǔ)能及其他常規(guī)電源等有機(jī)協(xié)同才能滿足可靠供應(yīng)要求。新形勢下為解決系統(tǒng)容量供給安全問題，各國形成了各具特色的解決方案：一是稀缺定價(jià)機(jī)制，如美國得州、澳大利亞等，不單獨(dú)設(shè)立容量補(bǔ)償機(jī)制，發(fā)電商通過單一電能量市場中上限很高的稀缺價(jià)格來回收投資成本，然而稀缺電價(jià)機(jī)制將導(dǎo)致階段性短缺問題，其投資激勵(lì)效果也具不確定性；二是容量直接補(bǔ)償機(jī)制，如智利、阿根廷等，該機(jī)制操作相對簡單便利，但如何合理界定補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)需要謹(jǐn)慎考慮；三是容量市場機(jī)制，如美國PJM、英國等。容量直接補(bǔ)償機(jī)制和容量市場機(jī)制在一定程度上解決了電力系統(tǒng)容量可靠供應(yīng)保障難題，但是仍未能很好兼容新能源有序發(fā)展和低碳綠色轉(zhuǎn)型的新需求。

難題之三：激勵(lì)相容發(fā)展難題

新能源大規(guī)模發(fā)展是推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的必然選擇，但是新能源過快發(fā)展將推高供給成本，而發(fā)展過慢則無法按期達(dá)成碳減排目標(biāo)，需要通過滿足激勵(lì)相容性的市場機(jī)制設(shè)計(jì)引導(dǎo)新能源實(shí)現(xiàn)有序發(fā)展。當(dāng)前歐美等國家地區(qū)多采用差價(jià)合約、綠證市場、固定電價(jià)、溢價(jià)補(bǔ)貼等政策機(jī)制推動(dòng)新能源發(fā)展。政府定價(jià)方式操作比較簡單，但容易導(dǎo)致“欠激勵(lì)”“過激勵(lì)”問題，造成新能源過快發(fā)展或不達(dá)預(yù)期，“配額制+綠證”模式能夠通過市場“無形之手”達(dá)到激勵(lì)相容效果，但市場設(shè)計(jì)相對復(fù)雜。

難題之四：分布式資源入市難題

分布式發(fā)電等新型主體持續(xù)快速增長，并呈現(xiàn)數(shù)量眾多、單體規(guī)模小等特點(diǎn)，單筆交易成本通常超過其交易電量價(jià)值，分布式發(fā)電直接進(jìn)入批發(fā)市場不具備經(jīng)濟(jì)可行性。同時(shí)，若將海量分布式發(fā)電主體直接納入批發(fā)市場，市場優(yōu)化出清模型將面臨“維數(shù)災(zāi)難”問題，在算法和技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面也存在挑戰(zhàn)。

面向綠色發(fā)展的過渡電力市場機(jī)制

面向未來發(fā)展，推動(dòng)電力市場體系創(chuàng)新重構(gòu)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程?；诋?dāng)前國內(nèi)市場基礎(chǔ)，以盡量低的改革成本，建立適應(yīng)綠色發(fā)展的過渡電力市場機(jī)制，是當(dāng)前市場建設(shè)的現(xiàn)實(shí)需要。

近期過渡電力市場機(jī)制設(shè)計(jì)應(yīng)在保障市場機(jī)制相對簡單、操作性強(qiáng)的基礎(chǔ)上，滿足多類型電源同臺(tái)競價(jià)需要，且同步兼顧安全經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展目標(biāo)。考慮到當(dāng)前國內(nèi)處于以電能量市場為主、市場主體仍需逐步培養(yǎng)的階段，近期宜盡量降低機(jī)制的市場環(huán)境要求，主要通過更好地發(fā)揮有為政府作用，以實(shí)施容量直接補(bǔ)償、改革價(jià)格形成機(jī)制等，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)保供穩(wěn)價(jià)和轉(zhuǎn)型目標(biāo)。

國內(nèi)外電力市場建設(shè)實(shí)踐都表明，對技術(shù)、成本特性差異大的多類型電源系統(tǒng)，采用邊際定價(jià)的單一電能量市場存在嚴(yán)重適應(yīng)性問題，需要針對不同成本特性類型的電源進(jìn)行差異化處理。根據(jù)成本特性，目前常見電源可分為低變動(dòng)成本電源和高變動(dòng)成本電源。其中低變動(dòng)成本電源包括水電、新能源、核電等電源，其主要成本構(gòu)成為前期投資建設(shè)成本，后期運(yùn)行變動(dòng)成本很低或接近于零；高變動(dòng)成本電源包括燃煤、燃?xì)獾入娫?，其前期投資建設(shè)成本占比相對較低，后期運(yùn)行變動(dòng)成本尤其燃料成本占比較高。

對于水電、新能源等平均成本差異大且變動(dòng)成本低的電源，存量資源難以由電能量市場競爭發(fā)現(xiàn)價(jià)格，可通過政府授權(quán)合約機(jī)制分類確定其平均結(jié)算價(jià)格；同時(shí)輔以調(diào)峰激勵(lì)機(jī)制，通過現(xiàn)貨價(jià)格信號引導(dǎo)該類機(jī)組跟隨負(fù)荷調(diào)整出力以獲取價(jià)差紅利，激發(fā)其調(diào)節(jié)能力，主動(dòng)參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)運(yùn)行。對該類增量資源而言，可以通過資源開發(fā)權(quán)競爭拍賣等市場化方式，確定結(jié)算合約價(jià)格以及投建主體。

對于燃煤、燃?xì)獾雀咦儎?dòng)成本電源，可直接參與電能量市場獲取收益，但在充分競爭市場中出清價(jià)格往往由短期邊際成本——主要是邊際機(jī)組的燃料成本決定，該類機(jī)組也面臨前期固定投資回收難題，需要建立相應(yīng)容量補(bǔ)償機(jī)制。由于直接補(bǔ)電量會(huì)改變發(fā)電機(jī)組在市場中的競價(jià)排序，高邊際成本機(jī)組將可能替代較低邊際成本機(jī)組發(fā)電，形成社會(huì)福利損失，因此僅對容量進(jìn)行補(bǔ)償更合理?？紤]燃?xì)鈾C(jī)組和燃煤機(jī)組相比，其固定和變動(dòng)成本構(gòu)成同樣存在差異，建議建立差異化容量直接補(bǔ)償機(jī)制，即基于可持續(xù)運(yùn)營成本以及市場收入預(yù)期等評估來計(jì)算得出各類機(jī)組成本回收差額，并據(jù)此對各類機(jī)組進(jìn)行差異化補(bǔ)償。

2023年10月，經(jīng)過反復(fù)討論磋商，歐盟理事會(huì)正式通過了新的電力市場設(shè)計(jì)改革方案，明確提出將對新能源、水電、核電等實(shí)施差價(jià)合約方式定價(jià)，以削減低成本電源的超額利潤，同時(shí)提出要鼓勵(lì)和完善容量保障機(jī)制等，與前面提到的過渡期電力市場機(jī)制設(shè)計(jì)思路不謀而合。

面向綠色發(fā)展的新型電力市場機(jī)制

從傳統(tǒng)電力系統(tǒng)到新型電力系統(tǒng)，電源技術(shù)、成本特性都發(fā)生重大變化，系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)也更趨多元，但市場機(jī)制設(shè)計(jì)的根本目標(biāo)并未改變，仍然是引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化規(guī)劃與最優(yōu)化運(yùn)行?，F(xiàn)有電能量市場已較好解決了最優(yōu)化運(yùn)行問題，引入綠色、安全等多元目標(biāo)的最優(yōu)化規(guī)劃需要機(jī)制創(chuàng)新，從最小化改革成本考慮，改革現(xiàn)有中長期電源規(guī)劃引導(dǎo)機(jī)制，即改革容量市場是更優(yōu)選擇。

基于以上思路，借鑒美國PJM、英國等應(yīng)用容量市場的制度設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)有容量市場機(jī)制框架下引入結(jié)構(gòu)調(diào)控理念，就可以同時(shí)滿足安全、綠色兩個(gè)目標(biāo)調(diào)控需要，由此，兼顧安全、經(jīng)濟(jì)、綠色目標(biāo)調(diào)控需要的新型電力市場方案呼之欲出。通過建立包含全時(shí)段電力供需特性信息的新型容量市場優(yōu)化出清模型，并創(chuàng)新引入資源結(jié)構(gòu)等出清約束指標(biāo)，以系統(tǒng)總成本最小化為目標(biāo)進(jìn)行市場出清，即能得到滿足安全、綠色目標(biāo)約束的經(jīng)濟(jì)最優(yōu)容量出清方案。在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)有電能量市場和輔助服務(wù)市場等幾乎無須調(diào)整，適應(yīng)新能源大規(guī)模發(fā)展的新型電力市場體系也將基本成型。

新型電力市場機(jī)制環(huán)境下的市場出清仿真計(jì)算結(jié)果表明，在初期新能源不具備價(jià)格競爭優(yōu)勢情況下，通過引入電源結(jié)構(gòu)約束可以保證新能源以最小規(guī)模出清，確保能源綠色轉(zhuǎn)型穩(wěn)妥推進(jìn)；隨著新能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)性逐步提高，當(dāng)相對于傳統(tǒng)能源具備絕對競爭優(yōu)勢時(shí)，新能源能夠獲得遠(yuǎn)超約束的出清規(guī)模，在未來場景中具有良好的適應(yīng)性。

面向綠色發(fā)展的跨省區(qū)輸電定價(jià)機(jī)制

目前國內(nèi)主要根據(jù)《區(qū)域電網(wǎng)輸電價(jià)格定價(jià)辦法》《跨省跨區(qū)專項(xiàng)工程輸電價(jià)格定價(jià)辦法》核定跨省跨區(qū)輸電價(jià)格。區(qū)域電網(wǎng)跨省跨區(qū)輸電價(jià)格執(zhí)行兩部制電價(jià)，跨省跨區(qū)專項(xiàng)工程輸電價(jià)格實(shí)行單一電量電價(jià)?；谖⒂^經(jīng)濟(jì)學(xué)的社會(huì)福利分析，單一電量制價(jià)格在跨省區(qū)交易中將形成類似關(guān)稅的“價(jià)格壁壘”效應(yīng)，導(dǎo)致交易雙方產(chǎn)生社會(huì)福利損失，難以滿足新能源大規(guī)模發(fā)展背景下的大范圍資源優(yōu)化配置需求。

另外，在計(jì)劃模式下的輸配電價(jià)監(jiān)管中，新增輸變電工程核準(zhǔn)評估主要依據(jù)投建主體自主報(bào)送材料，存在信息不對稱問題，需要執(zhí)行激勵(lì)性價(jià)格規(guī)制政策以提高監(jiān)管效率，如通過單一電量制價(jià)格迫使電網(wǎng)主動(dòng)提高輸電工程利用率等。隨著電力市場建設(shè)逐步完善，市場競爭已能夠提供真實(shí)、透明的價(jià)格信號，信息不對稱問題得到解決，新增工程核準(zhǔn)評估可以直接依據(jù)市場價(jià)格信息進(jìn)行科學(xué)客觀決策，不再需要依賴可能帶來社會(huì)福利損失的激勵(lì)性價(jià)格規(guī)制政策。

從盡量減少社會(huì)福利損失的角度考慮，在區(qū)域電力現(xiàn)貨市場形成前，過渡階段跨省區(qū)輸電價(jià)格宜執(zhí)行兩部制定價(jià)；隨著區(qū)域電力現(xiàn)貨市場建設(shè)形成，未來跨省區(qū)輸電價(jià)格宜逐步向一體化定價(jià)發(fā)展，即將跨省區(qū)輸電工程準(zhǔn)許收入獨(dú)立核算，按一定規(guī)則分?jǐn)傊粮魇‰娋W(wǎng)，與省內(nèi)電網(wǎng)準(zhǔn)許收入合并后，再通過省級輸配電價(jià)統(tǒng)一進(jìn)行回收。一體化定價(jià)模式實(shí)施便利，能夠較好兼容現(xiàn)有電網(wǎng)運(yùn)營管理體制機(jī)制，也不會(huì)增加額外改革成本。此外，隨著電力市場化改革深入，宜同步調(diào)整新增輸變電工程核準(zhǔn)、輸配電價(jià)核定等配套機(jī)制，也具備條件形成更為科學(xué)的相關(guān)監(jiān)管機(jī)制。

面向綠色發(fā)展的分布式資源聚合機(jī)制

隨著分布式發(fā)電蓬勃發(fā)展，以中小用戶為代表的產(chǎn)消者大量涌現(xiàn)，催生了大量分散化、小規(guī)模的電力交易需求，將該部分交易直接納入集中批發(fā)市場，將超出批發(fā)市場出清優(yōu)化維數(shù)限制，不具備技術(shù)可行性，同時(shí)單筆交易成本也將遠(yuǎn)超交易電量價(jià)值，不具備經(jīng)濟(jì)可行性。因此，分布式資源直接進(jìn)入批發(fā)市場，或者復(fù)制批發(fā)市場模式至分布式電力交易中都暫不具備現(xiàn)實(shí)可行性。

為推動(dòng)分布式發(fā)電健康發(fā)展，需要?jiǎng)?chuàng)新商業(yè)模式以暢通其入市渠道，建議近期主要以虛擬電廠、負(fù)荷聚合商等模式，聚合分布式發(fā)電及儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等資源，以聚合體方式參與電力市場交易，聚合體對外作為單一市場主體參與批發(fā)市場交易，對內(nèi)提供靈活多樣的供需資源匹配服務(wù)。遠(yuǎn)期，隨著云、大、物、移、智、鏈等技術(shù)成熟并廣泛應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備級的自動(dòng)智能交易決策，分布式主體交易成本幾乎可以忽略，分布式電力交易模式亦將發(fā)生深刻變革。■