以新能源為主體的新型電力市場體系前瞻

按照中央關(guān)于碳達峰、碳中和的重要部署，我國將繼續(xù)推進能源體系清潔低碳發(fā)展，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。

截至“十三五”末，南方區(qū)域已形成“八交十一直”輸電大通道，送電容量超5800萬千瓦，2020年全年西電東送電量2305億千瓦時，清潔能源占比超過80%?？鐓^(qū)跨省市場與省內(nèi)市場協(xié)調(diào)運行，貫穿年度、季度、月度、月內(nèi)及日電量市場化交易機制持續(xù)完善。

南方電網(wǎng)公司在《南方電網(wǎng)公司建設(shè)新型電力系統(tǒng)行動方案（2021-2030年）白皮書》中指出，到2030年南方五省區(qū)風(fēng)電、光伏裝機達到2.5億千瓦，水電裝機1.4億千瓦，核電裝機3700萬千瓦，非化石能源裝機占比提升至65%、發(fā)電量占比提升至61%。

“雙碳”目標(biāo)將推動源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)能源綠色轉(zhuǎn)型，對南方區(qū)域電力市場乃至全國電力市場的長遠發(fā)展產(chǎn)生重要影響，宜提前布局謀劃以新能源為主體的新型電力市場體系。

站在能源革命的歷史轉(zhuǎn)折點，展望未來以新能源為主體的能源結(jié)構(gòu)，可能出現(xiàn)哪些關(guān)鍵問題與挑戰(zhàn)，目前的電力市場體系能否適應(yīng)又該如何重構(gòu)，如何依托新型電力系統(tǒng)開展電力市場革新發(fā)展？本文做了前瞻性思考。

一、南方區(qū)域電力市場發(fā)展趨勢及挑戰(zhàn)分析

展望“十四五”，在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動下，南方區(qū)域?qū)?gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，呈現(xiàn)新的發(fā)展態(tài)勢。

一是新能源快速增長，需要新型電力市場促進新能源發(fā)展、保障常規(guī)電源發(fā)電能力?！笆奈濉逼陂g新能源將保持穩(wěn)定增速發(fā)展，煤電仍將發(fā)揮其支撐電源作用，并逐步向以提供電力為主、電量為輔的調(diào)節(jié)性電源轉(zhuǎn)變。此外，受南方區(qū)域能源分布影響，為保障廣東、廣西、海南等省份的電能供應(yīng)，跨省電力流仍將保持西電東送的總體趨勢不變。

新能源裝機增長也加劇了保供電壓力。2030年南方區(qū)域風(fēng)光發(fā)電裝機將增長2億千瓦，但有效容量僅增長3000萬千瓦（50%概率），全區(qū)域仍處于總體緊平衡。煤電仍需要提供同等容量的應(yīng)急支援能力，以及足夠的快速爬坡能力，其發(fā)電小時數(shù)大大下降，迫切需要建立煤電成本回收市場化機制，保障容量充裕度。遠期需要關(guān)注高比例新能源競價導(dǎo)致現(xiàn)貨地板價、尖峰價并存問題，防范單一現(xiàn)貨價格導(dǎo)致遠期價格誤判、扭曲投資成本，需要建立反映綜合成本的全維度定價機制，合理引導(dǎo)新能源投資、建設(shè)、運行、消納。

二是電力需求持續(xù)增長，電能在終端能源消費占比持續(xù)提升,需要服務(wù)新興主體的市場機制創(chuàng)新，為新業(yè)態(tài)發(fā)展賦能?！笆奈濉逼陂g我國經(jīng)濟將實現(xiàn)高質(zhì)量的穩(wěn)步增長，南方區(qū)域電力負荷也將隨之大幅增長?！半p碳”目標(biāo)提出，將推動包括分布式電源、儲能、電動汽車等各類新興市場主體蓬勃發(fā)展，各類新業(yè)態(tài)在支撐電力供應(yīng)、提升系統(tǒng)靈活性等方面將發(fā)揮重要作用。

需要建立適應(yīng)新興市場主體參與的市場機制，激勵各類新興市場主體投資和發(fā)展，推動商業(yè)模式創(chuàng)新和用電增長。消納新能源需要負荷側(cè)柔性調(diào)節(jié)能力和主動響應(yīng)能力，也需要建立相適應(yīng)的市場參與機制服務(wù)于新興市場主體的快速發(fā)展。

三是能源市場體系呈多元化發(fā)展，需要加強電力市場與碳市場、綠證市場、消納責(zé)任權(quán)重市場的同向發(fā)力。隨著國家“雙碳”目標(biāo)提出，可再生能源電力消納保障機制實施、用戶綠色電力消費意愿增強等外部環(huán)境發(fā)生變化。未來，市場主體需參與包括電力市場、碳排放權(quán)交易市場、綠證市場、可再生能源消納責(zé)任權(quán)重市場等在內(nèi)的多元市場體系，需建立電力市場與綠證市場、碳市場等之間的銜接機制，完善綠色用能認證機制，將綠色電力在生產(chǎn)、消費、排放多個環(huán)節(jié)的環(huán)保價值最大化，以多市場同頻共振、同向發(fā)力實現(xiàn)“雙碳”導(dǎo)向的最佳成效。

四是能源發(fā)展新形勢加速電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，優(yōu)化資源配置平臺作用凸顯。在新能源集散并舉的發(fā)展原則下，分布式新能源將不斷增加，智能微電網(wǎng)持續(xù)發(fā)展，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜多樣。為適應(yīng)新能源的進一步增加，需要利用數(shù)字化技術(shù)提升電網(wǎng)的調(diào)度控制水平，發(fā)揮電網(wǎng)資源優(yōu)化配置平臺作用，為源網(wǎng)荷互動提供保障。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型也為綠色電力全流程追溯認證提供了技術(shù)支撐，電力市場同樣成為源網(wǎng)荷儲互動的大數(shù)據(jù)中心和生態(tài)圈，建設(shè)更靈活、更豐富的市場機制成為可能。

二、電力市場如何應(yīng)對高速增長的新能源

新能源發(fā)電具有間歇性、隨機性、波動性的特征，高比例新能源接入，將對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、電力市場建設(shè)帶來挑戰(zhàn)。國外在推動清潔低碳轉(zhuǎn)型過程中出現(xiàn)過若干問題，其應(yīng)對措施對于“雙碳”背景下南方區(qū)域電力市場建設(shè)具有很好的借鑒意義。

（一）完善區(qū)域電力市場體系，防控極端價格信號

隨著西歐國家近年來新能源高比例接入，在風(fēng)力、光伏電力供應(yīng)高峰時期負電價頻發(fā)。負電價平均小時數(shù)由2018年的511小時翻倍至2019年的925小時，2020年上半年西歐各國也有100至200個小時出現(xiàn)電價為負。負電價將導(dǎo)致化石能源發(fā)電企業(yè)的經(jīng)營風(fēng)險加大，短期極端價格信號誤導(dǎo)電源遠期投資建設(shè)，不利于電力市場健康可持續(xù)發(fā)展，不利于穩(wěn)定可靠供電。

歐洲應(yīng)對負電價主要有以下三種有效措施：

一是加大西北歐（包括法國、德國、荷比盧三國、英國、北歐和波羅的海國家）的市場耦合，2012年實現(xiàn)了日前電力市場耦合，2018年實現(xiàn)了日內(nèi)電力市場耦合，利用跨境交易能力匯總實現(xiàn)更大范圍供需，緩沖局部地區(qū)局部時段極端供需情況。

二是完善健全電力金融市場，推進電力市場與期貨市場聯(lián)動，一方面將電價波動風(fēng)險轉(zhuǎn)移給金融市場主體，另一方面通過遠期合約交易發(fā)現(xiàn)未來5～10年的電力價格，引導(dǎo)發(fā)電投資和產(chǎn)業(yè)布局。

三是優(yōu)化市場設(shè)計，負電價持續(xù)一定時間后可再生能源發(fā)電方將不再享受補貼，引導(dǎo)理性報價。

（二）優(yōu)化源網(wǎng)荷儲一體化發(fā)展，保障退煤退核后的電力可靠供應(yīng)

德國將在2022年底停止本土核電項目運行，并決定于2038年完全退出煤電。與此同時，2020年德國可再生能源發(fā)電占比已經(jīng)達到了45%左右，并規(guī)劃到2030年可再生能源發(fā)電占比將提升至65%以上。這將給德國電網(wǎng)安全穩(wěn)定性和供電可靠性帶來巨大的挑戰(zhàn)。

應(yīng)對措施包括：一是加大電網(wǎng)互聯(lián)，增強系統(tǒng)靈活互濟能力，包括建設(shè)跨國輸電線路和國內(nèi)南北輸電線；二是加大氫能應(yīng)用，2020年德國政府正式推出國家氫能戰(zhàn)略；三是增加電儲能以及需求側(cè)響應(yīng)容量；四是發(fā)展燃氣電廠和抽水蓄能電站；五是提升新能源功率預(yù)測精度。

（三）挖掘系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和需求側(cè)響應(yīng)能力，平抑新能源發(fā)電波動性與間歇性

由于可再生能源快速增長，美國加州一天當(dāng)中電力凈負荷情況從過去的“駝峰曲線”變?yōu)椤傍喿忧€”。加州可再生能源發(fā)電比例將在2030年達到50%，屆時“鴨子曲線”背部會更低，脖子會更長，對加州電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行提出更大挑戰(zhàn)。

主要應(yīng)對措施包括：一是鼓勵更多包括氣電、抽水蓄能電站在內(nèi)的靈活電源建設(shè)；二是擴大平衡市場（EIM）的范圍，依靠區(qū)域網(wǎng)絡(luò)容量加強調(diào)節(jié)性資源互濟；三是部署大量太陽能+儲能項目，同時拓展其他儲能方式；四是建設(shè)開放式自動需求響應(yīng)項目（Open Automated Demand Response, OpenADR）；五是設(shè)計更加精密的峰谷電價結(jié)構(gòu)（如分時電價和實時電價），鼓勵移峰填谷。

（四）加速碳、電市場融合，促進發(fā)電側(cè)低碳減排

歐洲持續(xù)推動歐洲碳排放權(quán)市場與歐洲電力市場雙輪驅(qū)動，將碳價納入發(fā)電成本，通過改變電源優(yōu)先級排序加速高排放煤電轉(zhuǎn)型和退出。英國政府通過設(shè)置最低碳價政策作為容量市場的補充，以高于容量補償價格的碳價成本擠出低效小煤電機組，并配套火電廠碳稅政策加速退煤，鼓勵清潔能源發(fā)展。

三、服務(wù)綠色電力全生命周期的市場體系設(shè)計

從生產(chǎn)特性來看，新能源發(fā)電具有波動性、隨機性、間歇性；從系統(tǒng)平衡視角來看，根據(jù)南網(wǎng)總調(diào)的研究，新能源發(fā)電在遠期是概率性有效容量平衡，在中期和近期是電量總體平衡，在實時體現(xiàn)為可預(yù)測的新能源電力與調(diào)節(jié)性電力共同平衡；從利用一次能源來看，新能源發(fā)電與傳統(tǒng)能源發(fā)電最大的不同點在于一次能源難以存儲。

新能源上述特點決定了中長期合約不能作為發(fā)電調(diào)度安排的依據(jù)，而是體現(xiàn)為約定收益、對沖風(fēng)險的工具；為了實現(xiàn)新能源發(fā)電上網(wǎng)，與新能源出力預(yù)測顆粒度一致的電力平衡市場是關(guān)鍵環(huán)節(jié)?；茉窗l(fā)電的貢獻則體現(xiàn)為遠期提供充裕發(fā)電容量，中期和近期提供電能量，實時執(zhí)行階段提供調(diào)節(jié)能力。

因此，考慮到新能源為主體的電源結(jié)構(gòu)，需要建立中遠期權(quán)益類市場+平衡市場的復(fù)合市場體系，以及反映電能量、發(fā)電容量、輔助服務(wù)價值的全交易品種。

綜合分析，新型電力市場體系需要結(jié)合新能源特性，依托新型電力系統(tǒng)，堅持頂層設(shè)計、循序漸進、安全穩(wěn)定、公平競爭、綠色發(fā)展的原則，做好“規(guī)劃交易執(zhí)行”全時序統(tǒng)籌、“上下內(nèi)外”全方位銜接，實現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲”全生命周期覆蓋。

（一）“規(guī)劃交易執(zhí)行”全時序統(tǒng)籌

結(jié)合新能源電力電量平衡特性，從規(guī)劃、交易、執(zhí)行三個維度，提出從中長期到實時階段、省內(nèi)到省間的市場框架設(shè)計。

在規(guī)劃維度（5～20年及以上階段），市場設(shè)計需要以保障遠期電力供給為前提，為新能源發(fā)電項目提供穩(wěn)定的預(yù)期收益，滿足“雙碳”目標(biāo)下新能源用能需求。相比化石能源發(fā)電，用電企業(yè)更注重獲得綠色電力的獨有性和全生命周期的環(huán)境價值。隨著補貼退坡，新能源發(fā)電企業(yè)也需要預(yù)期穩(wěn)定的現(xiàn)金流支撐貸款投資、建設(shè)運營。因此，規(guī)劃維度的市場空間需要根據(jù)有效容量概率確定新能源裝機規(guī)模，框定多電源類型發(fā)電互補的總體布局。交易主體主要為新能源發(fā)電企業(yè)、用電企業(yè)以及電網(wǎng)公司。

市場關(guān)鍵機制包括中長期購售電合同（PPA）、容量市場/容量補償機制。發(fā)、用電企業(yè)通過簽訂PPA，滿足發(fā)電企業(yè)的項目融資需要，為用電企業(yè)提供獨有性、全生命周期的綠電所有權(quán)。發(fā)電企業(yè)與電網(wǎng)公司簽訂保障性收購合同也可以滿足項目投資需要。電價機制方面，PPA價格需要體現(xiàn)電能量價值、環(huán)保價值，可以靈活設(shè)計價格聯(lián)動機制以及期權(quán)等工具。

由于新能源發(fā)電特性難以完全匹配用電需求，發(fā)、用電企業(yè)通常選擇簽訂中長期差價合約，合約僅作為結(jié)算依據(jù)，可以約定分時結(jié)算曲線；發(fā)、用電企業(yè)仍需要參與其他中長期交易或現(xiàn)貨市場，或者與電網(wǎng)簽訂購售電合同。當(dāng)火電利用小時數(shù)預(yù)期低于盈虧平衡小時（通常為4000～5000小時，與電煤價格和上網(wǎng)電價有關(guān)）之后，需要引入年度及以上的容量市場或容量補償機制，合理量化并補償火電減發(fā)電保容量的貢獻。

在交易維度（多日～5年內(nèi)階段），市場設(shè)計需要滿足新能源總體電量平衡需要，結(jié)合新能源電量預(yù)測技術(shù)開展電能量交易，滿足用電側(cè)靈活購買綠色電力的需求?，F(xiàn)有中長期市場機制下，以年度、月度市場化交易計劃為基礎(chǔ)開展新能源優(yōu)先消納、常規(guī)電源三公調(diào)度。通過月度長周期結(jié)算抵消新能源發(fā)電波動性、隨機性，控制執(zhí)行偏差。當(dāng)新能源發(fā)電占比不斷提高，月度偏差較大且難以實現(xiàn)公允的偏差結(jié)算時，則需要引入月度以內(nèi)的短期市場，提供頻次高、流動強的調(diào)整手段。

市場關(guān)鍵機制主要是面向全體電源的分時段電能量交易，以及面向調(diào)節(jié)電源的中長期備用容量、黑啟動等輔助服務(wù)交易。分時段合約設(shè)計應(yīng)注重流動性，考慮各方最大公約數(shù)，按照“遠粗近細”的原則劃分時段，例如年基荷合約、月或周峰平谷合約、單日分時合約等。集中式現(xiàn)貨市場啟動后，中長期市場可以交易到D-1日，使交易精準(zhǔn)貼近實際生產(chǎn)，減少風(fēng)險敞口。根據(jù)市場發(fā)展，積極探索電力期貨、期權(quán)、金融輸電權(quán)等在內(nèi)的金融衍生品交易，進一步增加市場流動性，完善風(fēng)險規(guī)避、價格發(fā)現(xiàn)功能。

在執(zhí)行維度（日前-實時階段），市場設(shè)計需要實現(xiàn)發(fā)電能力平衡和調(diào)節(jié)能力平衡。關(guān)鍵機制包括現(xiàn)貨電能量市場，調(diào)頻、調(diào)峰等輔助服務(wù)市場，以及需求響應(yīng)機制。電能量現(xiàn)貨市場主要包括日前、日內(nèi)市場和實時市場，通過集中優(yōu)化調(diào)用各類調(diào)節(jié)資源，不斷貼近實時供需平衡。依托調(diào)頻、調(diào)峰等市場價格信號，激勵具有靈活調(diào)節(jié)能力的機組參與實時電力平衡。通過需求側(cè)響應(yīng)機制，挖掘用電負荷、儲能、電動汽車等用戶側(cè)資源靈活調(diào)節(jié)能力。依托新型電力系統(tǒng)的控制、計量、通信等技術(shù)，聚合各類分布式資源、虛擬電廠協(xié)調(diào)優(yōu)化運行。

（二）“上下內(nèi)外”四維銜接

從南方區(qū)域電力市場全局考慮，對上銜接全國統(tǒng)一電力市場，對下推進綠色電力向區(qū)域市場融合，對內(nèi)銜接省級電力市場，對外做好與碳市場、用能權(quán)市場的耦合聯(lián)動。

對上：南方區(qū)域作為一個獨立的市場單元，以“點對網(wǎng)”、“網(wǎng)對網(wǎng)”方式參與全國市場（跨南網(wǎng)、國網(wǎng)及其他地區(qū)）交易。首先，通過區(qū)域市場的多能互補蓄水池作用，可以有效平抑汛枯、峰谷的送電波動，實現(xiàn)新能源受入能力最大化。其次是結(jié)合資源條件將南方區(qū)域內(nèi)的新能源外送，或新能源與常規(guī)能源打捆外送，輻射大湄公河次區(qū)域國家。

對下：打造綠色電力交易作為區(qū)域市場實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的核心產(chǎn)品，按照綠色用能全過程溯源、全國認證的要求，南方區(qū)域?qū)嵭芯G證統(tǒng)一核發(fā)認證，綠色電力交易統(tǒng)一組織。

對內(nèi)：南方區(qū)域市場作為最大的資源平臺，有助于五省區(qū)履行消納責(zé)任權(quán)重，利用地域跨度大、用電曲線差異的特點調(diào)劑新能源季節(jié)波動性和日內(nèi)間歇性。起步階段五省區(qū)共享余缺調(diào)劑空間，以跨區(qū)跨省的多日電能量、現(xiàn)貨交易作為靈活消納渠道。隨著新能源跨省區(qū)調(diào)劑規(guī)模和頻率提升，點對網(wǎng)、網(wǎng)對網(wǎng)、點對點多種交易模式不斷完善，區(qū)域內(nèi)多邊交易態(tài)勢形成，區(qū)域平衡作用更加凸顯，市場融合更加緊密。

對外：新能源交易與消納保障機制、碳市場、用能權(quán)市場耦合銜接。未來積極探索綠色電力交易與其他市場的合約互認，提高市場之間的聯(lián)動性，推動多個節(jié)能減排市場維度同向發(fā)力，更精準(zhǔn)、更及時地反映每一度綠電的環(huán)境價值，引導(dǎo)發(fā)電項目投資，改變電力生產(chǎn)方式，促進綠色能源消費。

（三）“源網(wǎng)荷儲”全生命周期價值覆蓋

考慮電源、電網(wǎng)、負荷側(cè)各類主體、儲能的可持續(xù)發(fā)展，新興市場體系需要支撐項目投資、項目建設(shè)、生產(chǎn)運行、監(jiān)測評估全環(huán)節(jié)，反映市場價值和社會貢獻并獲得合理收益。

在投資環(huán)節(jié)，通過中長期購售電合同、新能源友好型市場服務(wù)、優(yōu)惠支持政策等方式激勵新能源發(fā)電企業(yè)投資，保障新能源發(fā)電項目發(fā)展。在項目建設(shè)環(huán)節(jié)，結(jié)合可再生能源電力消納監(jiān)測評估，根據(jù)新能源發(fā)電交易及結(jié)算情況滾動發(fā)布消納指標(biāo)并提出預(yù)警，引導(dǎo)風(fēng)電光伏項目優(yōu)化配置、合理安排裝機增速。

在生產(chǎn)運行環(huán)節(jié)，建立適應(yīng)高比例新能源接入的靈活調(diào)節(jié)機制，合理反映傳統(tǒng)能源發(fā)電的調(diào)節(jié)能力價值，實現(xiàn)新能源優(yōu)先消納。在監(jiān)測評估環(huán)節(jié)，聚焦碳足跡耦合碳排放全過程檢測?；谄髽I(yè)用能數(shù)據(jù)開展碳排放數(shù)據(jù)監(jiān)測，追蹤碳足跡，推演未來碳趨勢，助力企業(yè)優(yōu)化運營策略、科學(xué)實現(xiàn)用能達峰。

國電中星是一家專業(yè)的電力檢測設(shè)備廠家，密切關(guān)注電力電網(wǎng)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展與動態(tài)，了解更多訪問國電中星官網(wǎng)：www.www.ajt119.com