中國儲能網訊：
郭伯威 中國人民大學應用經濟學院助理教授
占旭豪 中國人民大學應用經濟學院本科生
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)電量進行調整，還反映了電力生產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）?？梢姡谖遢啲F(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?，F(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——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移給電力生產商。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
省內各市的區(qū)域市場勢力
由于輸電能力有限，當區(qū)域內電力負荷達到容量極限時，會產生區(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，市場結構也引起人們對現(xiàn)貨市場中市場勢力的擔憂，因此調查市場勢力是否存在，以及市場勢力產生的潛在機理，也是市場監(jiān)管部門需要重點關注的領域。
