中國儲能網(wǎng)訊：近期國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《電力現(xiàn)貨市場基本規(guī)則》中提到，“結(jié)合實際需要探索建立市場化容量補償機制”。有關(guān)容量補償機制的討論[1]正在不斷增多，睿博能源智庫(RAP)在本文中通過介紹歐盟和美國的經(jīng)驗，結(jié)合中國國情提出了具有針對性的建議，為電力市場改革提供參考，以期達成“構(gòu)建清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統(tǒng)”的目標[2]。
歐盟于2019年通過的內(nèi)部電力市場法案（Regulation on the Internal Market for Electricity (EU)，以下簡稱法案），將容量補償機制明確定義為臨時措施，允許所有符合條件的資源參與，并讓現(xiàn)貨電力市場中的稀缺電價成為電力資源回收容量成本的主要機制，而非容量市場[3]。
設(shè)計完善的現(xiàn)貨市場在競爭充分和區(qū)域互聯(lián)的情況下，根據(jù)供需形成的稀缺電價能夠鼓勵市場參與者對價格做出反應(yīng)，從而及時保證電力可靠性和靈活性，并確保電力資源得到足夠補償。容量市場只是“臨時”的手段，隨著電力市場，特別是短期市場（日前、日內(nèi)、輔助服務(wù)市場）的完善，容量市場會逐步退出。
根據(jù)該法案，獲得容量補償?shù)臋C組必須滿足一定碳排放標準，度電排放超過550g二氧化碳的化石燃料機組連臨時容量補償都不能享受[4]。相當于未進行碳捕捉和封存（CCS）的燃煤發(fā)電機組不能獲得容量補償。燃氣發(fā)電機組的二氧化碳排放因低于這個標準而不受此條款限制[5]。該條款已經(jīng)對2019年7月之后開始商業(yè)化生產(chǎn)電力的發(fā)電機組生效，2025年7月之后會對所有新舊發(fā)電機組生效。
在設(shè)計容量市場方面，法案列舉了容量補償機制的基本原則, 包括：
1、必須是臨時的；
2、必須避免導致現(xiàn)貨市場扭曲，不能限制跨區(qū)現(xiàn)貨市場交易；
3、通過透明、競爭性和非歧視的過程選擇容量提供方；
4、保證采用競爭的程序來決定容量補償水平；
5、在選擇程序開始之前，為容量提供方設(shè)定參與容量市場的技術(shù)規(guī)定；
6、對所有能夠滿足規(guī)定的資源開放，包括儲能和需求側(cè)管理措施；
7、對不能在系統(tǒng)需要時提供服務(wù)的容量提供方進行適當懲罰。
此外，該法案還要求實施科學、透明和滾動的資源充足性展望。資源充足性展望以科學嚴謹?shù)姆治隹紤]了未來幾年是否可能存在資源缺口。建立臨時的容量補償機制必須嚴格遵照展望流程的結(jié)果，僅僅補充足額容量以填補資源缺口。如果資源充足性展望評估電力系統(tǒng)可能存在容量過剩的問題，那么容量補償機制不能支付給新資源任何補償。歐洲資源充足性展望評估由獨立組織“歐洲輸電系統(tǒng)運行商合作組織-電力部門（ENTSO-E）”負責實施。ENTSO-E每年都會發(fā)布短期（例如一年）和長期（例如十年）的展望，并附帶詳細的方法說明以及相關(guān)數(shù)據(jù)[6]。
在我們看來，該法案在一個快速變化、可再生能源滲透率不斷提高的系統(tǒng)中，同時兼顧了控制成本、實現(xiàn)脫碳目標和確保系統(tǒng)可靠性的多重目標。
就實施層面來說，歐盟各成員國的情況不盡相同，有一點共同之處就是，因容量補償機制的“臨時性”是硬性規(guī)定，獲得補償?shù)某蓡T國都在積極探索電能量市場、輔助服務(wù)市場、需求響應(yīng)、區(qū)域互聯(lián)等領(lǐng)域的改革。存在資源缺口的成員國還須每年報告電力市場改革進展，并聽取歐盟的整改意見，盡力將資源充足性提升到無需容量補償支持的程度[7]。
最近，歐盟理事會正在重新討論法案中有關(guān)容量市場條款。一部分原因在于電力系統(tǒng)面臨的保供壓力不斷增加，另一部分原因則是特殊利益相關(guān)者對失去容量補償收入感到不滿。因此，最終具體實施細節(jié)可能會發(fā)生一些變化，但在筆者成文時，這些基本原則仍保持不變，例如對煤電資源提出環(huán)境排放限制[8]。
美國多個RTO[9]（區(qū)域輸電組織）市場擁有容量補償機制，在FERC（聯(lián)邦能源管理委員會）的監(jiān)督和指導下由每個RTO自行定制詳細規(guī)則。在美國，關(guān)于容量補償機制的相關(guān)設(shè)計有許多爭議，各個RTO也在不斷改進、更新相關(guān)的規(guī)則；這些爭議的細節(jié)在此略過不談。本節(jié)的主要目的是從美國一些容量補償機制的優(yōu)缺點出發(fā)，提煉一些對中國有借鑒意義的設(shè)計與經(jīng)驗。
首先，美國容量補償機制有一些可供借鑒的設(shè)計：
1、容量補償大多通過容量市場達成。容量市場可以實現(xiàn)容量提供方的競爭，并且根據(jù)RTO對所需容量的預(yù)估以及其他因素得出一條事先設(shè)計的容量需求曲線[10]。根據(jù)這一曲線以及已有容量和目標容量的缺口（或過剩），RTO可以動態(tài)調(diào)整對容量資源的補償。
2、容量補償對小型電力資源開放。允許多個小型電力資源（例如能效和需求響應(yīng)）聚合為一個整體后共同投標，以達成提供容量服務(wù)的最低要求[11]。
3、允許季節(jié)性資源提供容量服務(wù)。一些季節(jié)性資源，例如由負荷聚集商控制的空調(diào)，僅可以在一年中的少數(shù)季節(jié)發(fā)揮作用。美國的一些容量市場允許這些季節(jié)性資源參與容量市場，不要求全年待命[12]。
4、得到容量補償?shù)馁Y源必須能夠在系統(tǒng)緊張時提供事先保證的容量，若系統(tǒng)需要時無法及時供電，該資源將會面臨相應(yīng)的懲罰[13]。
然而，這些容量市場在已運行的數(shù)年間產(chǎn)生了許多需要解決的問題。比如，這些容量補償機制傾向于支付過多的容量補償，過度投資次優(yōu)類資源，無法有效傳達對低效、低靈活性、高排放資源的淘汰信號，最終導致了部分市場的超額成本和多余排放[14]。
鑒于近年來美國用電增速相對較為穩(wěn)定，大量能效項目的設(shè)立，加上容量市場的支持，導致部分地區(qū)的裝機容量已超過了保障系統(tǒng)可靠性所需的容量。圖1展示了2013至2022年間美國四個擁有容量市場的RTO的計劃備用容量與實際備用容量。計劃備用容量與實際備用容量持平代表了這個電力系統(tǒng)已經(jīng)有足夠的供電資源來應(yīng)對意外的高峰需求或供電中斷。但幾乎每年，各RTO的實際備用容量都高于計劃備用容量。例如，PJM和NYISO在2022年的計劃備用容量目標僅為15%，而實際備用容量高達30%以上，是計劃備用容量的兩倍。保持過度的備用容量會帶來不必要的開支，最終可能導致電力用戶的費用提升。
然而，在這種供應(yīng)明顯過剩的情況下，一個設(shè)計合理的容量市場中的容量價格本應(yīng)近乎為零，以避免更多的容量資源進入市場，但實際支付給容量資源的補償明顯高于零（見圖2）。此外，從發(fā)電資源的收入看，與電能量現(xiàn)貨市場和輔助服務(wù)市場的總進賬相比，容量補償?shù)恼急葟?015年開始呈上升趨勢，一度達到電力市場交易總收入近35%[15]。容量市場還抑制了現(xiàn)貨電能量市場的稀缺價格信號，妨礙了電力系統(tǒng)向更靈活智能的方向過渡。
圖1：ISO歷史計劃備用容量和實際備用容量對比[16]
圖2：各ISO容量電價與成本回收所需電價對比[17]
產(chǎn)生這些容量過剩的原因有許多，其中最主要的兩點包括：
1、一些特殊利益群體（例如當前正享受容量補償?shù)陌l(fā)電企業(yè)）往往會在容量補償機制改革的過程中施加壓力，導致現(xiàn)有的容量補償超出經(jīng)濟合理區(qū)間；
2、參數(shù)預(yù)估出現(xiàn)偏差。由于設(shè)計容量市場的許多參數(shù)基于對未來電力系統(tǒng)狀況的預(yù)估，對參數(shù)的錯誤估計以及更新不及時會帶來一些系統(tǒng)誤差，包括過高估計峰值負荷、過高估計參考發(fā)電機組的成本、以及低估容量補償機制以外的收入[18]。
本文簡要介紹了在世界多地引發(fā)討論的容量補償機制，并且探討了因為容量補償機制的設(shè)計不當所導致的一些后果。在能源轉(zhuǎn)型中，對市場規(guī)則進行補充和改進往往會面臨許多挑戰(zhàn)。即便是有多年市場建設(shè)經(jīng)驗的國家也依舊需要進一步討論、改進已有的市場規(guī)則來達成電力系統(tǒng)的可靠性和低碳目標。
我們在各國案例中觀察到，設(shè)計不當?shù)娜萘垦a償機制可能導致電力資源過度投資，造成高成本和排放，甚至會阻礙能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。在轉(zhuǎn)型過程中，如若決定開展容量補償機制，我們建議對其設(shè)計提出明確、謹慎和可控的條件。本文梳理并分析了關(guān)于容量補償機制設(shè)計的一些反思，總結(jié)出以下幾點建議：
1、一個設(shè)計妥當?shù)娜萘垦a償機制應(yīng)該堅決避免不必要的補償。當容量明顯過剩時，容量補償應(yīng)為零或接近于零。容量補償機制不應(yīng)保證所有或一定比率固定成本的回收，而是應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)可靠性和新能源轉(zhuǎn)型的具體需要來評估，并僅對達成系統(tǒng)可靠性目標所需的容量給予必要的補償。
2、容量補償機制的基礎(chǔ)是一個科學、透明、以及常態(tài)化的資源充足性評估過程，以此來判斷系統(tǒng)所需電力容量和資源類型。
3、只有具備經(jīng)濟性，滿足環(huán)境標準，為實現(xiàn)可靠性和靈活性所需，并在需要時持續(xù)證明可用的資源，才應(yīng)獲得容量補償。
4、鼓勵多種類型的資源在一個公平的環(huán)境下競標參與容量補償，包括能效資源，需求響應(yīng)和儲能等。多樣性的資源組合能夠以較低的成本和排放保障能源安全穩(wěn)定。
5、謹慎選擇是否或如何實施煤電容量補償機制。舉一個引起廣泛關(guān)注的例子，歐盟電力法規(guī)定，在2025年后不允許向未進行碳捕捉和封存的燃煤發(fā)電機組支付任何容量補償。
6、擴大現(xiàn)貨市場稀缺電價的作用，使其成為固定成本回收的主要機制。
