中國儲能網(wǎng)訊：
郭伯威 中國人民大學應用經(jīng)濟學院助理教授
占旭豪 中國人民大學應用經(jīng)濟學院本科生
2017年，國家發(fā)展改革委和國家能源局發(fā)布《關于開展電力現(xiàn)貨市場建設試點的通知》，選擇了包括廣東在內(nèi)的8個地區(qū)開展電力現(xiàn)貨市場建設試點工作。截至2022年4月，廣東已經(jīng)完成五輪現(xiàn)貨市場試運行，并于2021年11月起展開不間斷試運行結(jié)算。
前五輪現(xiàn)貨市場試運行是否穩(wěn)定？政策如何引導市場結(jié)果進行福利分配？市場競爭性情況如何？近期發(fā)表在英文期刊Energy Policy（《能源政策》）的文章“中國電力現(xiàn)貨市場試運行評估：來自廣東的經(jīng)驗”（Assessing China's provincial electricity spot market pilot operations: Lessons from Guangdong province）回答了上述問題。
01
市場背景
廣東電力現(xiàn)貨市場于2018年9月啟動，是全國最早開展試運行的現(xiàn)貨市場。與其他地區(qū)相比，廣東的電力供給參與市場交易的比例較高，需求側(cè)向售電公司開放，在市場設計形式和流程方面也更加靈活，通常被認為是我國電力體制改革的先鋒。
截至2020年底，廣東的電力總裝機容量達到141GW，其中65.8%來自化石燃料，8.5%來自可再生能源（即風能和太陽能）。2010年-2019年，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，廣東的電力需求總量平均年增長率為6%，盡管可再生能源占比仍然較低，但發(fā)電量增加了12倍，年增長率為32%。同時，廣東平均約有24%的電力來自于相鄰省份，其中大部分為來自云南省的水電。圖1展示了廣東省歷年來的發(fā)電能源構(gòu)成情況。
圖1 2010-2019年
廣東按燃料類型劃分的年電力供應量
新一輪電力行業(yè)市場化改革以來，廣東參與市場的電能量占總發(fā)電量的比例在逐年增加，到2020年，上升到40%，并預計未來將進一步提升。電力交易主要通過中長期（M2L）合同進行，現(xiàn)貨市場則主要作為中長期交易的輔助手段?，F(xiàn)貨市場不僅能夠根據(jù)電力需求以及新能源出力的變化對化石能源發(fā)電量進行調(diào)整，還反映了電力生產(chǎn)邊際成本的實時變化情況，起到了發(fā)現(xiàn)價格的作用。因此，一個完善的電力市場需要中長期交易與現(xiàn)貨市場協(xié)同運作，有助于市場高效平穩(wěn)運行。
廣東現(xiàn)貨市場包括日前市場和實時市場，由廣東省電力交易中心和調(diào)度中心共同運營。所有參與市場的發(fā)電機組每15分鐘進行統(tǒng)一出清。發(fā)電商根據(jù)節(jié)點電價獲得收益，而電力用戶則根據(jù)各節(jié)點的加權均價進行支付。
廣東在每一輪試運行中都會對現(xiàn)貨市場交易規(guī)則進行改進。相較于前三輪，第四、第五輪試運行時間更長，持續(xù)整月。同時，隨著批發(fā)和零售市場的逐漸完善，參與現(xiàn)貨市場企業(yè)的總數(shù)逐漸增加。同時，結(jié)算方式得到了改進，信息更加透明，中長期合約的曲線分解也更加自由。因此，本文著重對2020年8月開展的第四輪、2021年5月開展的第五輪試運行進行評估。
02
市場價格與負荷
圖2展示了第四、第五輪試運行的平均日前負荷。其中“Total Load”表示廣東電力總負荷，“Baseload”表示包括核能、風電、光伏在內(nèi)的必發(fā)電量，“Local Load”表示不參與市場交易的機組，“West-east Trans.”以及“GD-HK Trans.”則分別表示西電東送以及粵港聯(lián)線。最后，“Residual Load”則表示參與現(xiàn)貨市場的剩余負荷?？傮w而言，第五輪的電力總負荷略高于第四輪，但由于第五輪期間西電東送電量急劇減少，導致第五輪參與現(xiàn)貨市場的發(fā)電量遠高于第四輪。
圖2 平均日前電力負荷
（a）平均日前電力負荷，第四輪（2020年8月）
（b）平均日間用電負荷，第五輪（2021年5月）
圖3展示了日前市場（DA）以及實時市場（RT）各小時的平均現(xiàn)貨價格，以及試運行期間價格的波動情況（垂直長條代表標準差）?？梢?，第五輪現(xiàn)貨市場價格波動比第四輪更大，實時現(xiàn)貨市場價格波動比日前市場更大。這也就意味著對于零售商來說，第五輪的交易風險比第四輪更高，同時實時市場的交易風險比日前市場更高。
圖3 平均價格現(xiàn)貨市場價格及波動
圖4展示了兩輪試運行期間，日前和實時市場價格的動態(tài)變化。第四輪現(xiàn)貨市場試運行的價格周期性以日為單位較為明顯，但在第五輪中這一特征消失，且價格具有不規(guī)則波動的特點。此外，除了少數(shù)幾個時段外，第四輪的日前與實時價格具有明顯的趨同性，但在第五輪中，這一特點消失，且更為頻繁地出現(xiàn)極端價格。
圖4 日前市場價格與實時現(xiàn)貨市場價格的對比
圖5展示了月度競價電量以及競價價差（月度競價與煤電標桿電價的差）。2020年8月，競價價差下跌至-13元/兆瓦時，遠低于其他月份。原因是2020年8月開展了第四輪現(xiàn)貨市場試運行——現(xiàn)貨市場的引入增加了發(fā)電行業(yè)的競爭，一定程度上削弱了月度競價中的串謀行為。現(xiàn)貨市場也為電力零售商提供了緩沖，即使他們未能在月度競價中簽訂合約，仍然可以在現(xiàn)貨市場購買電能量。
圖5 月度拍賣的出價量和出價價差
第四輪現(xiàn)貨市場試運行的最終結(jié)果是，現(xiàn)貨市場的引入導致電力批發(fā)價格大幅降低，使電力零售公司獲得大量利潤。這一現(xiàn)象在第五輪幾乎反轉(zhuǎn)——由于參與市場交易的負荷遠高于第四輪，現(xiàn)貨市場價格大幅提高，導致161家電力零售商中的136家出現(xiàn)了虧損。這是因為在現(xiàn)貨市場試點運行之前，零售商已經(jīng)與客戶簽訂了長期合同，此時即使現(xiàn)貨價格高于預期，零售商卻無法立即將批發(fā)成本向下傳導至終端用戶，最終導致虧損。據(jù)統(tǒng)計，2021年5月，所有零售商的總損失超過50億元，約占第五輪試運行可交易電量總價值的21%。也正是因為這個原因，系統(tǒng)運營商決定將下一輪的現(xiàn)貨市場試點運行推遲到2021年底。
03
市場供給
供需關系是研究市場的關鍵。在電力市場中，由于短期電力需求缺乏彈性，對于供給曲線的研究則變得格外重要。例如，利用供給曲線，可以測算出清潔能源并網(wǎng)對市場價格的影響、相關政策對市場福利重新分配的影響以及市場扭曲帶來的無謂損失。
圖6 日前現(xiàn)貨市場價格與剩余負荷的關系
圖6利用散點圖展示了第四、第五輪試運行日前市場用戶側(cè)價格與參與市場的負荷的關系。第四輪試運行期間，日前市場價格總體處于較低水平，且頻繁觸及價格下限，而在第五輪期間，所有價格均遠遠高于價格下限。
據(jù)估算，在第四輪試運行期間，每增加1000MW的負荷平均導致現(xiàn)貨價格增加7元/MWh，而這一數(shù)字在第五輪試運行期間漲到了13元/MWh。造成這一變化的原因可能是第五輪試運行中的剩余負荷已經(jīng)接近市場的最大容量，導致市場競爭性減弱。參與競價的邊際機組通過更高的競價提高利潤，導致了更陡峭的供給曲線。
表1列出了第四、第五輪試運行期間的燃料成本以及平均市場價格。值得注意的是，由于廣東的容量補償機制，燃氣機組每發(fā)1MWh的電能量能獲得200元的補貼，因此燃氣機組的真實邊際成本應當比表格中的數(shù)字低200元。研究發(fā)現(xiàn)，相較于第四輪試運行，第五輪市場價格增量的65%來自剩余負荷的增加，其余大部分則來自燃料成本的增加。
總體而言，第五輪試運行期間，需求的輕微變動伴隨著市場價格的劇烈波動。因此，從長遠來看，鼓勵投資較為清潔的燃氣機組，不僅可以促進市場競爭，還可以使供應曲線更加平坦，避免市場價格波動過大。
表1 第四、第五輪試運行期間的燃料成本
及平均市場價格
04
價格下限的影響
廣東現(xiàn)貨市場設立了70元/MWh的價格下限。由于電力需求短期缺乏彈性，價格下限將不可避免地將部分消費者福利轉(zhuǎn)移給電力生產(chǎn)商。例如，假設在沒有價格下限的情況下市場出清的價格為65元/MWh，但由于價格下限的存在，每消費1MWh的電力，消費者需要向發(fā)電商支付70元，即額外支付5元。
在第四輪試運行期間，744個小時中有126個小時的日前市場價格觸碰到了70元/MWh時的價格下限。圖7展示了在沒有價格下限的情況下估算出的市場出清價格。據(jù)估算，第四輪試運行導致消費者額外支付給發(fā)電商8400萬元，約為當月市場可交易電量總價值的1.3%。市場價格頻繁觸及價格下限，一方面說明了價格下限起到了有效控制市場波動的作用，另一方面則說明價格下限阻止了市場發(fā)現(xiàn)價格的過程，降低了市場效率。
圖7 第四輪試運行實際日前價格
與無價格下限情況下預測日前價格
05
省內(nèi)各市的區(qū)域市場勢力
由于輸電能力有限，當區(qū)域內(nèi)電力負荷達到容量極限時，會產(chǎn)生區(qū)域市場勢力，導致部分地區(qū)市場價格偏高。若區(qū)域市場勢力真實存在，則需要加大電網(wǎng)投資，通過增加區(qū)域間的電力傳輸能力降低市場勢力，提升市場效率。
利用節(jié)點電價，構(gòu)建市場勢力指數(shù)，可以清晰地展示廣東各區(qū)域的市場勢力。圖8a和圖8b評估了第四、第五輪試運行下的區(qū)域市場勢力。顏色越深，代表市場勢力指數(shù)越大，即區(qū)域市場勢力越大。由于第五輪試運行參與市場的負荷量遠高于第四輪，第五輪試運行期間的市場勢力指數(shù)也普遍高于第四輪。
圖8 廣東當?shù)厥袌鰟萘υu估
（a）第四輪試點運行情況
（b）第五輪試點運行情況
研究發(fā)現(xiàn)，惠州、東莞、中山和汕頭等區(qū)域市場勢力較大的城市均位于廣州和深圳（圖中紅圈部分）周圍。由于廣州和深圳的用電量占全省30%以上，當電能量從周邊城市輸送到廣州和深圳時，增加了周圍城市所需的負荷；同時，電力輸送面臨阻塞的風險，進而產(chǎn)生了區(qū)域市場勢力。圖8b有效說明了全省電力負荷較高時，廣州和深圳周邊廣泛的城市受到區(qū)域市場勢力的影響，在與廣州和深圳緊密相連的東北區(qū)域，這一影響尤為突出。
06
試運行的啟示
廣東省電力現(xiàn)貨市場的試運行具有一定的政策指導意義。
首先，它揭示了現(xiàn)貨市場價格波動的范圍區(qū)間。在第四輪試運行中，如果沒有價格下限，現(xiàn)貨市場價格可能更低甚至為負。因此，第四輪試運行或許體現(xiàn)了未來廣東現(xiàn)貨市場可能出現(xiàn)的最低價格。在第五輪試運行中，由于諸多原因，電力需求較高，導致電網(wǎng)負荷壓力較大，頻繁出現(xiàn)較高的現(xiàn)貨市場價格。因此，第五輪試運行或許體現(xiàn)了未來廣東現(xiàn)貨市場可能出現(xiàn)的最高價格。
其次，試運行也帶來了諸多經(jīng)驗教訓。一是需要對市場力量進行嚴格的監(jiān)督和管理，否則像月度競價一樣，發(fā)電企業(yè)可能會操縱市場進行串謀，造成市場低效率。二是政府的計劃和政策需要保持透明并提前公布，廣東的第五輪試運行由原來的2020年底調(diào)整到了2021年5月，打亂了電力零售商的運營計劃，導致大面積虧損，也對投資者信心產(chǎn)生負面影響。三是需要持續(xù)時間更長的現(xiàn)貨市場試運行，讓市場決定價格——即使在第五輪試運行期間零售商面臨虧損，但如果現(xiàn)貨市場試運行能夠持續(xù)數(shù)月，其損失或許可以被彌補。四是需要逐步取消價格下限和上限，價格下限雖然起到了穩(wěn)定市場價格的作用，但損害了消費者利益，可以通過極端價格應急機制來替代價格上限和下限，以確保市場的穩(wěn)定。
最后，許多業(yè)內(nèi)人士注意到，由于市場設計缺陷、市場監(jiān)督不力和政府過度干預、缺乏經(jīng)驗以及非理性競價策略，廣東現(xiàn)貨市場試運行出現(xiàn)了一些異常的價格行為。此外，現(xiàn)貨市場試運行仍然受到來自多方的批評，如缺乏有效的輔助服務市場、可變成本補償機制，將可再生能源與核電排除在市場之外等，這些都有待在完善市場的過程中逐一解決。此外，市場結(jié)構(gòu)也引起人們對現(xiàn)貨市場中市場勢力的擔憂，因此調(diào)查市場勢力是否存在，以及市場勢力產(chǎn)生的潛在機理，也是市場監(jiān)管部門需要重點關注的領域。
