中國儲能網訊：落實碳達峰碳中和戰(zhàn)略，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍。進一步完善市場及價格形成機制，推動建設適應新能源大規(guī)模發(fā)展的電力市場體系，是構建新型電力系統(tǒng)、服務碳達峰碳中和目標實現的需要。為解決新能源大規(guī)模并網帶來的電力供應保障挑戰(zhàn)，亟待健全完善我國電力容量補償機制。
新能源快速發(fā)展帶來
容量保障難題亟需機制改革
隨著我國新型電力系統(tǒng)建設逐步推進，系統(tǒng)電源結構將逐步調整，常規(guī)電源功能定位也將逐步變化。我國能源資源稟賦特點決定了煤電將在未來一段時間內仍擔當主力電源角色，但為滿足碳達峰碳中和目標約束要求，風電、光伏等新能源勢必持續(xù)快速發(fā)展，相應裝機和發(fā)電量占比也將快速提高。新能源出力具有隨機性、波動性，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，并不能獨立保障可靠電力供給，而必須依賴煤電等其他常規(guī)電源提供容量保障。因此，隨著系統(tǒng)電源結構中新能源占比逐步提升，煤電、氣電等常規(guī)化石能源發(fā)電角色定位將發(fā)生改變，裝機利用小時數將逐步下降，煤電將從提供電力電量保障的主力電源逐步轉為以提供電力為主、電量為輔的調節(jié)及備用保障電源，氣電將主要作為調節(jié)和保安電源。
構建新型電力系統(tǒng)不僅意味著系統(tǒng)物理形態(tài)變化，更將帶來市場主體利益格局的深刻調整。不同于常規(guī)化石能源發(fā)電，風電、光伏等新能源發(fā)電過程并不消耗燃料，短期運行邊際成本接近于零，這也就意味著新能源大規(guī)模進入市場后，將對電能量市場出清價格產生沖擊，常規(guī)化石能源發(fā)電將更多承擔調節(jié)或備用角色，而目前主要依賴發(fā)電量獲取收益的運營模式將使得煤電、氣電等常規(guī)化石能源發(fā)電企業(yè)運營難以為繼。另外，在我國電力行業(yè)由計劃向市場轉軌過程中，原基于標桿價格政策等投資建設的電源，隨著市場化改革進入市場，但僅由電能量市場競爭形成的價格收益水平往往難以覆蓋該部分機組前期投資回收，影響該部分存量機組的可持續(xù)運營。
加快構建新型電力系統(tǒng)，促進新能源與常規(guī)電源協(xié)調發(fā)展，是我國電力市場建設面臨的新形勢新要求。在借鑒國際經驗基礎上，從我國具體國情出發(fā)改革創(chuàng)新容量補償機制，既是發(fā)現和補償常規(guī)電源調節(jié)備用價值，保障電力中長期供應安全的現實需要，也是妥善處理市場化改革帶來的發(fā)電環(huán)節(jié)擱淺成本，銜接改革前政策機制，實現社會福利最大化的要求。
國外典型電力容量補償機制
經驗值得借鑒
在供應充裕且競爭充分的電能量市場中，市場價格將由邊際機組的邊際發(fā)電成本決定，這也就意味著經常承擔邊際機組角色的化石能源發(fā)電無法回收前期固定資產投資。國外典型電力市場主要通過稀缺定價、容量直接補償、容量市場等機制來解決這一問題。
稀缺定價機制
稀缺定價機制是指不單獨設立固定投資回收機制，而是在電能量市場中設置上限很高的稀缺價格，發(fā)電商通過在供應緊張時段的短時極高價格來回收投資成本。目前，澳大利亞和美國得州采用該模式，其中美國得州價格上限為9000美元/兆瓦時，澳大利亞價格上限為13800澳元/兆瓦時。該市場模式下電價往往波動性很大，比如美國得州電力市場非尖峰時段電價約20美元/兆瓦時，而在2021年2月出現極寒天氣時，由于電力供應容量不足，現貨市場電價達到9000美元/兆瓦時上限，兩者相差近500倍。
容量直接補償機制
容量直接補償機制一般是由政府或特定機構根據公允評估結果，直接制定容量補償價格，據此向相關發(fā)電企業(yè)提供容量補償費用以幫助其回收固定成本，補償費用一般由電力用戶分攤。目前，智利、阿根廷、秘魯、西班牙等國家采用該補償機制。容量直接補償機制實施一般包括三個環(huán)節(jié)：一是確定容量電價，每年或每若干年對容量電價進行測算，可選擇基于系統(tǒng)高峰負荷等期間的邊際機組投資成本，再考慮投資回收周期、貼現率、通脹指數等來確定容量電價；二是確定可補償容量，按照規(guī)定方法確定機組可補償容量，機組根據其可補償容量及可用性獲得容量補償；三是進行補償費用結算，由交易運行機構提供容量補償清算依據，與發(fā)電企業(yè)進行容量補償結算，并將總補償費用分攤給用戶。
容量市場機制
不同于直接補償機制中由行政定價確定補償額度，容量市場機制是將機組可用裝機容量作為交易標的，通過市場競爭形成容量補償價格。容量市場中買方為系統(tǒng)運營商，賣方為容量資源提供商，系統(tǒng)運營商根據負荷預測、可靠性要求等形成容量需求曲線，賣方申報容量資源數量和價格，市場運營機構以最小化容量購買成本得到容量市場出清結果，容量購買費用最終由所有用戶分攤。目前，應用容量市場機制的地區(qū)包括美國PJM、紐約、英國、法國等。以美國PJM為例，提前3年組織目標年的首次容量市場競價，后續(xù)再組織多次追加競價，允許各類電源、儲能、需求側響應等資源參與市場，歷年出清價格在10~60美元·每年/千瓦內波動，在保障電力供應充裕、維持電力市場平穩(wěn)運行方面取得了較好效果。
我國容量補償機制建設路徑選擇
稀缺價格機制社會接受難度大，不太符合我國現實國情需要。稀缺價格機制意味著在電力供應短缺時段市場價格可以飆升至平時的數百倍，國內社會公眾預計難以接受。采用稀缺價格機制還意味著電力供需將長期保持緊平衡狀態(tài)，供應短缺可能周期性出現，這也與我國長期以來保供優(yōu)先的能源治理目標不符。此外，采用稀缺價格機制也容易導致市場力濫用與價格操縱，引發(fā)市場穩(wěn)定風險等。
容量直接補償機制操作簡便，可作為過渡性措施解決我國不同類型電源協(xié)調發(fā)展問題。容量直接補償機制基于行政定價形成補償標準，雖然存在補償標準合理性難以界定的問題，但能便利地實現對機組固定成本進行補償，保障其可持續(xù)運營能力。從我國具體國情出發(fā)，初期以容量直接補償方式解決高成本機組可持續(xù)運營問題是較為可行的選擇。
容量市場機制能實現供應安全和經濟性兼顧，可作為我國容量補償機制建設的目標模式。通過在容量資源配置中引入市場競爭，容量市場機制既有利于對電源投資形成穩(wěn)定激勵，保障容量供給充裕性，也有利于實現增量容量資源的優(yōu)化配置，提高容量供給的經濟性。容量市場機制設計相對復雜，對市場運營機構相關能力要求相對較高，可作為我國未來容量補償機制建設的目標模式。
以差異化容量直接補償機制起步，解決近期供給容量保障問題
為解決不同類型機組同臺競價問題，目前我國部分省份針對各類機組有效容量實行統(tǒng)一標準的補貼方式，個別省份補貼費用按電量發(fā)放。這些補貼方式要么沒有充分考慮不同類型機組建設成本差異，容易造成過補或者欠補現象，要么扭曲了電能量市場價格信號，導致市場出清偏離經濟最優(yōu)結果，產生整體社會福利損失。為解決上述問題，在新型容量市場機制建成前，可創(chuàng)新建立差異化容量直接補償機制。
差異化容量直接補償設計思路
以促進市場良性競爭、盡量減少電能量市場影響為原則，通過對比各類機組的可持續(xù)運營成本與相應市場收入估算（包括中長期、現貨以及輔助服務等市場），得到各類機組的成本回收差額并進行差異化補償，具體由政府相關部門或電力交易機構等組織測算容量補償總費用及用戶側分攤標準，以解決市場競價環(huán)境下各類高成本機組的前期固定成本回收問題。
差異化容量直接補償實施方案
差異化容量直接補償方案主要包括補償對象確定、補償標準核算、補償費用分攤以及補償費用動態(tài)調節(jié)等關鍵環(huán)節(jié)。
一是確定容量補償對象。容量補償對象可以是參與市場化交易的各類型機組，包括燃氣機組、燃煤機組、核電機組等類型。各省（區(qū)）可根據本地電力市場實際建設及補償需求情況，確定補償對象所涵蓋的機組類型。比如對山東、浙江、廣東等而言，目前突出矛盾是煤電、氣電同臺競價帶來氣電可持續(xù)運營問題，則可將氣電納入補償；對云南等而言，主要是煤電等化石能源與可再生能源協(xié)同運行問題，則可將煤電納入補償;另外也可將多種類型電源同時納入補償范疇，進行差異化補償。
二是核算容量補償標準。遵循科學性、便利性、前瞻性原則，同類型機組按統(tǒng)一補償標準核定，根據市場變動情況可選擇1~3年為一個容量補償周期。補償標準核算主要步驟包括：首先，固定成本測算，基于該類型機組歷史數據信息行業(yè)統(tǒng)計，將該類機組平均的單位容量固定投資折舊、單位容量固定年運行費用等累加，即可得到該類機組的單位容量固定成本；第二，變動成本估算，基于該類機組的預期出清電量及燃料成本估算等，可得到該類機組折算到單位容量的變動成本；第三，市場收入估算，綜合各市場（包括中長期、現貨、輔助服務市場等）歷史運行數據以及補償周期市場模擬運行結果等，可得到該類機組的預期出清電量、出清價格等，再折算單位容量的年市場收入；第四，補償費用計算，根據該類機組的固定成本、變動成本以及市場收入估算等，可計算得到該類機組的容量補償費用，也即機組容量補償費用=（單位容量的固定成本+單位容量的變動成本-單位容量的市場收入估算）×機組容量×補貼因子。其中，補貼因子（≤1）可根據各地區(qū)實際情況，考慮用戶價格承受能力、投資激勵需要等，在一定范圍內進行調整。
三是用戶側容量補償費用分攤。由于容量補償是提高系統(tǒng)整體供電能力的需要，發(fā)電機組容量補償費用應分攤至所有用戶。可按電量或容量占比進行分攤，也即用戶容量補償分攤價格=機組容量補償總費用×用戶電量占總用電量比重（或系統(tǒng)峰荷情況下用戶功率占比）。
四是容量補償費用動態(tài)調節(jié)機制。容量補償費用動態(tài)調節(jié)要反映機組固定成本受技術進步、原材料價格、國家政策等因素影響，確保將補償標準維持在合理水平，以及保障電價水平總體基本穩(wěn)定。
差異化容量直接補償機制應用前景
相對現有直接補償機制而言，差異化容量直接補償機制具有諸多應用優(yōu)勢，一是充分考慮了不同類型機組成本特性差異，能廣泛適應不同應用場景，可滿足全國范圍內系統(tǒng)特性各異的各地區(qū)差異化要求，具備較好的空間適應性；二是通過建立標準化的容量補償測算辦法，可實現對各類機組補償的動態(tài)化調整，具備較好的時間適應性。
創(chuàng)新重構新型容量市場機制
推動電力市場體系迭代升級
目前，國外以美國PJM、英國等為代表的現有容量市場機制，已能較好地解決中長期容量供應安全問題，然而仍存在對新能源發(fā)展兼容性不足等問題，既難以適應我國跨省跨區(qū)大范圍資源優(yōu)化配置需要，也難以滿足兼容能源綠色低碳轉型等多目標調控的政策需求，適應新型電力系統(tǒng)需要的新型容量市場機制亟待建立。
新型容量市場設計思路
實現安全、經濟、綠色目標協(xié)同，是面向新型電力系統(tǒng)需要的電力市場體系設計的目的也是難點?，F有電能量市場能發(fā)揮價格發(fā)現作用，通過競爭激勵提高運營效率，滿足了經濟目標需要。安全、綠色目標具有明顯外部性，世界各國因歷史沿革多通過專項補貼、綠證等額外政策補丁來解決，由此也帶來系列多政策線條協(xié)調難題。借鑒國外應用容量市場解決供給安全的制度設計經驗，在傳統(tǒng)容量市場機制框架下引入電源結構調控理念，就可以同時滿足安全、綠色兩個目標調控需要。新型容量市場再與幾乎無需改動的現有電能量市場、輔助服務市場等結合，即構成了能兼顧安全、經濟、綠色目標調控需要的新型電力市場體系。
新型容量市場實施方案
通過建立包含全時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)新引入資源結構等出清約束指標，以系統(tǒng)總成本最小化為目標進行市場出清，即能得到滿足安全、綠色目標約束的經濟最優(yōu)容量出清方案（詳細方案參見作者論文：兼容多目標調控需要的新型容量市場機制設計[J]，電網技術，2021,45(01):198-207）。新型容量市場方案主要包括負荷曲線確定、市場競價交易、市場出清、支付校核和結算等關鍵環(huán)節(jié)。
一是負荷曲線確定?？蓞⒖茧娏σ?guī)劃等工作中常用的負荷預測方法，采用基于歷史負荷數據等進行預測，獲得全區(qū)域范圍內交易目標年的8760小時年負荷曲線。
二是市場競價交易。可參考現有容量市場機制設計，采用涵蓋首次競價、追加競價和雙邊轉讓等過程的多輪競價模式，提前若干年進行首次容量競價以提早規(guī)避容量短缺風險，再適時開展多場追加容量競價以滿足容量需求及供給能力變化等要求。
三是市場出清。通過在市場出清模型中，創(chuàng)造性地引入覆蓋全域和各內部分區(qū)的能源發(fā)展約束，比如容量資源結構約束、排放約束等，可對綠色能源最小建設規(guī)模予以有效保障?；谙到y(tǒng)負荷曲線、容量資源報價及出力信息等輸入，將系統(tǒng)網絡約束、機組運行約束、能源發(fā)展約束等納入考慮后，以目標年系統(tǒng)總成本最小化為目標進行優(yōu)化，即能得到最優(yōu)容量出清結果。
四是支付校核和結算。在經過資源有效性驗證及定期考核后，可由交易機構或其他第三方結算機構根據容量市場出清價格，按期向各容量資源供應商支付容量費用。該容量費用可以分省區(qū)或價區(qū)，按高峰負荷占比等原則分攤給電力用戶。
新型容量市場機制應用前景
通過重構新型容量市場機制，既能實現對名目繁多、頻繁調整的新能源補貼、配額制和綠證市場等政策機制的有效替代，也有助于簡化能源政策管控體系，便于滿足多政策目標調控需要；既能給出清晰的長期價格信號，激勵投資主體及時作出電源投資決策，保障中長期能源電力供給安全，也能以充分市場競爭發(fā)現邊際成本，更好地適應風、光、儲等技術成本持續(xù)下降以及市場競爭形勢動態(tài)演變的趨勢，有助于推動實現新能源等技術應用的激勵相容發(fā)展。
縱覽世界各國電力市場化改革歷程，沒有放諸四海而皆準的標準電力市場方案，只有將市場設計普遍理論與中國實際進行有機結合，才能走出真正適合我國國情的特色電力市場建設道路。容量補償機制事關電力供應安全大局，也是完善我國電力市場體系，助推構建新型電力系統(tǒng)的關鍵。近期實行差異化容量直接補償機制，以解決當前改革面臨的燃眉之急，遠期隨著市場發(fā)展推進創(chuàng)新重構新型容量市場機制，是符合我國現實國情需要，兼顧穩(wěn)定過渡與創(chuàng)新發(fā)展的容量補償機制建設優(yōu)選路徑。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2022年04期，作者系南方電網高級技術專家、南方電網能源發(fā)展研究院能源戰(zhàn)略與政策研究所所長
