中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近年來(lái)，中國(guó)不斷加大對(duì)新能源的發(fā)展力度，積極響應(yīng)全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)與碳達(dá)峰碳中和的雙碳目標(biāo)。截至2022年底，我國(guó)可再生能源裝機(jī)達(dá)到12.1億千瓦，占全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)的47.3%。據(jù)預(yù)測(cè)，在2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的前提下，中國(guó)電氣化率將達(dá)到約70%，其中絕大部分需求由可再生能源供能。從政策角度，中國(guó)制定并實(shí)施了包括《可再生能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》在內(nèi)的一系列新能源發(fā)展政策，奠定了新能源在電力系統(tǒng)中逐漸提高的地位，并引得新型電力系統(tǒng)在高比例新能源的接入下經(jīng)歷量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)型。
雖然新能源的環(huán)保、可再生、低碳等特性為電力系統(tǒng)帶來(lái)一系列積極影響，但其固有的發(fā)電間歇性與不確定性給電力系統(tǒng)和電力市場(chǎng)的運(yùn)行帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在由氣象條件帶來(lái)的空間出力分布不均特性與源荷波動(dòng)帶來(lái)的時(shí)間不平衡特性的“時(shí)空雙維度不平衡”。如果不能解決高比例新能源接入電力系統(tǒng)所帶來(lái)的體制機(jī)制挑戰(zhàn)，將大大削弱技術(shù)創(chuàng)新所帶來(lái)的社會(huì)福利提升。因此，新型電力系統(tǒng)的建設(shè)不僅僅是物理形態(tài)和技術(shù)的變革，更需要包括電力技術(shù)、市場(chǎng)機(jī)制與商業(yè)模式有機(jī)統(tǒng)一的體制機(jī)制全維度創(chuàng)新。
為此，本文首先探討了高比例新能源接入后產(chǎn)生的市場(chǎng)現(xiàn)象，并解讀其背后的深層次問題；介紹了國(guó)際上相關(guān)的針對(duì)性政策手段，分析是否有可以攻玉的他山之石；分析適應(yīng)我國(guó)電力系統(tǒng)與電力市場(chǎng)情況的具體啟示，探索高比例新能源對(duì)電力市場(chǎng)機(jī)制產(chǎn)生的顛覆性影響。
一、 高比例新能源下電力市場(chǎng)存在的問題
盡管在低碳環(huán)保清潔等方面具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，新能源由于其空間出力分布不均與源荷波動(dòng)的時(shí)間不平衡的特性，將導(dǎo)致現(xiàn)有電力市場(chǎng)機(jī)制產(chǎn)生價(jià)格消失、價(jià)格侵蝕、配儲(chǔ)利用效率低、需求側(cè)資源互動(dòng)差等一系列問題。
1. 新能源低運(yùn)行成本拉低系統(tǒng)出清電價(jià)，造成現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格消失現(xiàn)象
目前電力市場(chǎng)采用邊際電價(jià)出清，即電力需求達(dá)到供需平衡后最后一單位電力的價(jià)格作為統(tǒng)一出清價(jià)格。這在以化石能源為主的電力市場(chǎng)中，是達(dá)到市場(chǎng)各主體激勵(lì)相容的最優(yōu)選擇，因?yàn)檫呺H機(jī)組即為中標(biāo)發(fā)電的機(jī)組中報(bào)價(jià)最高的機(jī)組，所有發(fā)電機(jī)組都以此價(jià)格獲得發(fā)電收益。然而，高比例新能源的引入打破這種邊際價(jià)格出清機(jī)制的平衡。傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組在參與市場(chǎng)交易投標(biāo)的過程中申報(bào)的價(jià)格為其變動(dòng)成本，而新能源的主要成本為建設(shè)期的固定成本，運(yùn)行成本幾乎可以忽略不計(jì)。當(dāng)新能源在未來(lái)成為發(fā)電主力，可想而知新能源機(jī)組將成為主要的出清邊際機(jī)組，頻繁產(chǎn)生極低價(jià)或零價(jià)的價(jià)格消失現(xiàn)象。當(dāng)市場(chǎng)的價(jià)格消失了，如何有效引導(dǎo)各類資源的優(yōu)化配置，源網(wǎng)荷儲(chǔ)又將如何互動(dòng)？
由于新能源占比的提升帶來(lái)的價(jià)格信號(hào)消失現(xiàn)象，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)運(yùn)行中均已初現(xiàn)端倪。2023年5月，山東市場(chǎng)1日2日共累積出現(xiàn)32小時(shí)負(fù)電價(jià)，最大持續(xù)負(fù)電價(jià)時(shí)間22小時(shí)，5月1日的現(xiàn)貨平均交易電價(jià)僅為-0.013元/kWh。這樣的負(fù)電價(jià)情形同樣出現(xiàn)在澳大利亞的SA與VIC電力市場(chǎng)，2022年12月兩地光伏平均電價(jià)均為負(fù)值，削弱整個(gè)地區(qū)光伏發(fā)電價(jià)值。
事實(shí)上，這種情況會(huì)隨著可再生能源的比例增加而更加嚴(yán)重。英國(guó)商業(yè)、能源與工業(yè)戰(zhàn)略部對(duì)于英國(guó)未來(lái)不同階段的批發(fā)市場(chǎng)價(jià)格的進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，2025/2035/2050年的出清價(jià)格累積分布如下圖所示?？梢钥闯鲈诂F(xiàn)行英國(guó)電力市場(chǎng)機(jī)制下，其批發(fā)市場(chǎng)價(jià)格在未來(lái)2035與2050年份均預(yù)計(jì)有超越半數(shù)比例的零電價(jià)與負(fù)電價(jià)。這些短期的負(fù)電價(jià)固然在一定程度上可以引導(dǎo)市場(chǎng)主體的投資，但是長(zhǎng)期負(fù)電價(jià)帶來(lái)的包括影響中長(zhǎng)期價(jià)格、削弱新能源投資的問題均是弊大于利的。
圖1. 英國(guó)商業(yè)、能源與工業(yè)戰(zhàn)略部對(duì)于未來(lái)批發(fā)市場(chǎng)電價(jià)預(yù)期的累積分布
2. 新能源搭傳統(tǒng)能源收益便車，導(dǎo)致現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格侵蝕現(xiàn)象
新能源并未成為發(fā)電主力機(jī)組的場(chǎng)景下，市場(chǎng)按邊際電價(jià)出清的價(jià)格為邊際化石能源機(jī)組的報(bào)價(jià)，新能源與傳統(tǒng)化石能源發(fā)電的同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)會(huì)帶來(lái)價(jià)格侵蝕的信號(hào)扭曲。新能源機(jī)組由于極低的可變成本在報(bào)價(jià)過程中報(bào)零價(jià)與負(fù)價(jià)，在市場(chǎng)中化石能源為邊際機(jī)組的定價(jià)權(quán)仍由化石能源占據(jù)，此時(shí)的市場(chǎng)價(jià)格往往遠(yuǎn)高于新能源的成本。特別是化石能源的一次價(jià)格發(fā)生大幅波動(dòng)時(shí)，電力的二次能源價(jià)格受到傳導(dǎo)波動(dòng)，新能源有大量機(jī)會(huì)通過搭便車獲得超額收益。
由圖1的分析可見，隨系統(tǒng)接近高比例新能源的未來(lái)場(chǎng)景，極端高企價(jià)格也將不斷涌現(xiàn)。極低價(jià)格大量出現(xiàn)的原因如前所述，隨著可再生能源規(guī)模增大，未來(lái)電力市場(chǎng)場(chǎng)景中會(huì)有更多低報(bào)價(jià)能源成為邊際機(jī)組，這將使得出清價(jià)格極低。然而，這種對(duì)于出清價(jià)格的低預(yù)判，反而會(huì)激發(fā)化石能源機(jī)組的報(bào)復(fù)性價(jià)格抬升行為。具體來(lái)說，傳統(tǒng)能源處于對(duì)中標(biāo)的不確定性與極低出清價(jià)格的不滿，傾向于在能夠影響市場(chǎng)價(jià)格時(shí)抬高報(bào)價(jià)，造成市場(chǎng)極高出清價(jià)格，從而基于較少出清量獲得大量收益以覆蓋成本。事實(shí)上，這種價(jià)格的極端波動(dòng)無(wú)法為全社會(huì)提供穩(wěn)定的價(jià)格預(yù)期，會(huì)從底層帶來(lái)電力市場(chǎng)運(yùn)行的系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)。從需求側(cè)視角，電力市場(chǎng)現(xiàn)貨價(jià)格不穩(wěn)定，也帶來(lái)了生產(chǎn)組織的困難。
3. 高比例中長(zhǎng)期電量鎖定難以反映供需時(shí)變性，現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格對(duì)用戶引導(dǎo)作用失靈
在現(xiàn)貨市場(chǎng)進(jìn)行交易之前，大多數(shù)市場(chǎng)主體會(huì)通過事先持有一定中長(zhǎng)期合約的形式，實(shí)現(xiàn)一部分自身發(fā)用的電量及電價(jià)的鎖定。我國(guó)當(dāng)前電力市場(chǎng)模式大多脫胎于傳統(tǒng)的計(jì)劃制模式，政策制定也存在一定的路徑依賴性，因此仍要求市場(chǎng)主體保持高比例的中長(zhǎng)期電量合同，例如90%。這在火電為發(fā)電主力的情況下是合理的，但是隨著可再生能源比例的不斷提升，系統(tǒng)不確定性也大幅增加。此時(shí)再一味要求中長(zhǎng)期合約以極高比例簽約，將出現(xiàn)市場(chǎng)價(jià)格與市場(chǎng)供需的不匹配現(xiàn)象，即中長(zhǎng)期合同與現(xiàn)貨市場(chǎng)共同形成的結(jié)算價(jià)格將難以反映新能源波動(dòng)導(dǎo)致供求關(guān)系的時(shí)變性。
事實(shí)上，中長(zhǎng)期市場(chǎng)與現(xiàn)貨市場(chǎng)的供需一致性亦難以在簽約中體現(xiàn)。尤其是在具有不確定性的新能源大量引入的情況下。中長(zhǎng)期合約的簽約電量是根據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)交付時(shí)段的需求，在負(fù)荷預(yù)測(cè)的偏差難以避免的情況下，新能源的強(qiáng)波動(dòng)性與高不確定性決定了中遠(yuǎn)期發(fā)電預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性難以保障，現(xiàn)貨市場(chǎng)面臨的實(shí)際凈負(fù)荷曲線很難與中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)的保持一致性。結(jié)算電價(jià)與供求關(guān)系的不同步增加了供求雙方精準(zhǔn)互動(dòng)的難度，這樣的中長(zhǎng)期合約極大地制約了現(xiàn)貨市場(chǎng)的價(jià)格與電量調(diào)整空間，難以有效發(fā)揮現(xiàn)貨市場(chǎng)應(yīng)具有的合理價(jià)格發(fā)現(xiàn)與平衡電力供需功能。
此外，極高比例的中長(zhǎng)期合約也削減了現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格的引導(dǎo)作用。現(xiàn)貨市場(chǎng)與中長(zhǎng)期市場(chǎng)，由于定價(jià)邏輯的不同，在目前體系下存在嚴(yán)重的限價(jià)機(jī)制不對(duì)稱性。目前大多數(shù)市場(chǎng)中，中長(zhǎng)期市場(chǎng)在電力合約的簽訂初期就已經(jīng)鎖定了90%的電量，并以基準(zhǔn)價(jià)格浮動(dòng)20%的范圍內(nèi)鎖定交易電價(jià)。在這種情況下，市場(chǎng)主體僅有10%的電量能夠真正在現(xiàn)貨市場(chǎng)交易結(jié)算。因此，現(xiàn)貨市場(chǎng)的價(jià)格對(duì)于市場(chǎng)主體的引導(dǎo)作用大幅降低。此外，中長(zhǎng)期合約的限價(jià)范圍遠(yuǎn)小于現(xiàn)貨市場(chǎng)，難以形成中長(zhǎng)期交易與現(xiàn)貨市場(chǎng)的有效聯(lián)動(dòng)。正如葉澤教授所述：“在中長(zhǎng)期市場(chǎng)簽約電量比例按國(guó)家規(guī)定要求很大如90%的情況下，現(xiàn)貨市場(chǎng)發(fā)現(xiàn)價(jià)格和引導(dǎo)資源優(yōu)化配置的功能就會(huì)壓減到很小，如10%?！?
4. 新能源參與現(xiàn)貨市場(chǎng)結(jié)算機(jī)制激勵(lì)不相容，造成價(jià)格扭曲與資源浪費(fèi)
新能源報(bào)價(jià)與結(jié)算方式的弱相關(guān)使得現(xiàn)貨價(jià)格不影響其實(shí)質(zhì)收益。基于現(xiàn)行市場(chǎng)政策，許多新能源參與現(xiàn)貨市場(chǎng)的出清電量中90%可以選擇以標(biāo)桿電價(jià)結(jié)算，只有剩余10%需要按照現(xiàn)貨市場(chǎng)電價(jià)進(jìn)行結(jié)算。鼓勵(lì)新能源發(fā)展的初期采用這種結(jié)算機(jī)制能夠給予新能源一定的收入保障，相對(duì)于波動(dòng)的現(xiàn)貨電價(jià)，穩(wěn)定的上網(wǎng)電價(jià)給了新能源收入預(yù)期。為此，新能源在現(xiàn)貨市場(chǎng)中更加愿意報(bào)零價(jià)與負(fù)價(jià)以確保中標(biāo)，獲得高電量中標(biāo)、高收益的效果。這種報(bào)價(jià)與結(jié)算幾乎不相關(guān)的市場(chǎng)組織方式必然驅(qū)使大量新能源主體以非激勵(lì)相容的方式參與市場(chǎng)，必然加劇現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格消失與價(jià)格信號(hào)的失靈的現(xiàn)象。
新能源參與市場(chǎng)的方式也導(dǎo)致了新能源配置的儲(chǔ)能利用率低下的問題。以風(fēng)電與光伏項(xiàng)目為例，目前有28個(gè)省份推出了為新能源項(xiàng)目配置固定比例儲(chǔ)能的要求，對(duì)于風(fēng)電項(xiàng)目的配儲(chǔ)比例要求為8%-27%，平均為15%；對(duì)于光伏項(xiàng)目的配儲(chǔ)比例要求為8%-30%，平均為14%。正常情況下，儲(chǔ)能可以通過削峰填谷為新能源增加收益。但是，在現(xiàn)行結(jié)算方式下，新能源90%的電量基于不分時(shí)的標(biāo)桿電價(jià)結(jié)算、現(xiàn)貨價(jià)格只對(duì)10%的電量結(jié)算，必然降低了儲(chǔ)能的價(jià)值，“建而不用”的問題突出。具體來(lái)說，新能源配置電化學(xué)儲(chǔ)能的等效利用系數(shù)僅為6.1%，這不僅是儲(chǔ)能資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，更是加劇了電網(wǎng)調(diào)節(jié)新能源的壓力。只有差異性顯著的分時(shí)電價(jià)，才能激活發(fā)電與需求側(cè)分式儲(chǔ)能參與市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)新能源就地消納，減輕完全依靠大電網(wǎng)消納新能源的壓力。
5. 需求側(cè)參與市場(chǎng)方式缺乏價(jià)格彈性
目前，電力市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)與討論仍大多圍繞著供給側(cè)的競(jìng)爭(zhēng)展開，需求側(cè)采用報(bào)量不報(bào)價(jià)的模式。當(dāng)傳統(tǒng)無(wú)源負(fù)荷變?yōu)橛性吹男枨髠?cè)后，此時(shí)需求側(cè)僅報(bào)量不報(bào)價(jià)的方式難以調(diào)動(dòng)用戶響應(yīng)的積極性，也不能充分表達(dá)市場(chǎng)主體的發(fā)用能預(yù)期。報(bào)量不報(bào)價(jià)的方式不能讓需求側(cè)在市場(chǎng)出清過程中表達(dá)自己對(duì)價(jià)格接受程度，也就無(wú)從實(shí)現(xiàn)源荷儲(chǔ)的互動(dòng)。
以用戶側(cè)獨(dú)立儲(chǔ)能為例，其傾向于在電價(jià)高峰作為發(fā)電設(shè)備放電、在電價(jià)低谷作為負(fù)荷充電，并對(duì)自己能夠接受的峰谷價(jià)差有一定的預(yù)期，以收回成本并達(dá)到滿意獲利。但是，如果不能報(bào)價(jià)，用戶側(cè)獨(dú)立儲(chǔ)能在現(xiàn)貨市場(chǎng)的運(yùn)行中可能會(huì)面臨這樣的問題：電力需求緊張時(shí)刻受到調(diào)度指令放電，但此時(shí)的電價(jià)并不符合其價(jià)格峰值的預(yù)期，而賠本充放電。綜上所述，需求側(cè)彈性的激發(fā)需要“量?jī)r(jià)齊動(dòng)”的市場(chǎng)機(jī)制，這樣才能推動(dòng)市場(chǎng)達(dá)到均衡狀態(tài)，最大化激發(fā)各類市場(chǎng)主體的靈活性價(jià)值。
二、國(guó)際電力市場(chǎng)改革動(dòng)向
為應(yīng)對(duì)新能源高不確定性、高波動(dòng)性、難預(yù)測(cè)性等特征帶來(lái)的電力市場(chǎng)運(yùn)行問題，各國(guó)電力市場(chǎng)監(jiān)管部門提出或探討多種相應(yīng)的機(jī)制與應(yīng)對(duì)措施。本文整理了相關(guān)的改革動(dòng)向，其中既包括已經(jīng)實(shí)施并初現(xiàn)成效的方案，也不乏正在提案期的討論。
1. 通過縮小現(xiàn)貨市場(chǎng)的出清間隔以提升市場(chǎng)靈活性
世界各地的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)都不約而同地采用提升市場(chǎng)出清間隔細(xì)粒度的方式以應(yīng)對(duì)新能源的高波動(dòng)性，其中，美國(guó)CAISO與MISO日前市場(chǎng)均考慮將出清間隔由原有的一小時(shí)降至15分鐘，澳大利亞于2021年開始將現(xiàn)貨市場(chǎng)的出清時(shí)段由30分鐘縮短至5分鐘。電力系統(tǒng)調(diào)度要求每個(gè)市場(chǎng)出清時(shí)刻對(duì)于系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)精度都盡量準(zhǔn)確，使得出清的發(fā)電與負(fù)荷容量達(dá)到系統(tǒng)的供需平衡。在此基礎(chǔ)上，實(shí)際負(fù)荷與市場(chǎng)出清時(shí)刻預(yù)測(cè)值之間的偏差由動(dòng)態(tài)調(diào)頻等輔助服務(wù)進(jìn)行支撐。整體來(lái)說，以1小時(shí)或30分鐘為一個(gè)出清間隔的市場(chǎng)機(jī)制在以傳統(tǒng)能源為主體的系統(tǒng)格局下可以穩(wěn)定運(yùn)行，但新能源的高波動(dòng)特性使得市場(chǎng)出清對(duì)于時(shí)間細(xì)粒度有不一樣的要求。考慮到新能源在1小時(shí)或30分鐘內(nèi)的出力波動(dòng)可能有很大變化，更短時(shí)間間隔的市場(chǎng)出清將減少動(dòng)態(tài)調(diào)頻等輔助服務(wù)壓力，也能更好地疏導(dǎo)由于新能源不確定性帶來(lái)的系統(tǒng)運(yùn)行壓力。
2. 發(fā)展新型儲(chǔ)能，開展更細(xì)時(shí)間尺度與空間的電力平衡
可再生能源的間歇性與不確定性要求電網(wǎng)提供更多的靈活性。儲(chǔ)能在確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)提供更多裕量。儲(chǔ)能在能源充足時(shí)儲(chǔ)存多余的能量，在需求高峰時(shí)釋放這些能量，儲(chǔ)能在系統(tǒng)中提供裕量的方式與優(yōu)勢(shì)包括平滑能源波動(dòng)、應(yīng)對(duì)瞬時(shí)功率需求、應(yīng)對(duì)突發(fā)需求與突發(fā)斷電、優(yōu)化可再生能源利用、提高電力系統(tǒng)效率等。與傳統(tǒng)儲(chǔ)能相比，新型儲(chǔ)能更是具備更快的響應(yīng)時(shí)間。毫秒級(jí)別的響應(yīng)速度使得新型儲(chǔ)能夠應(yīng)對(duì)不同時(shí)間尺度上的波動(dòng)調(diào)節(jié)，既包括調(diào)節(jié)峰谷差波動(dòng)，也包括調(diào)頻一類的秒級(jí)波動(dòng)。更重要的是新型儲(chǔ)能與新能源分散性緊密的結(jié)合將大量分散的新能源波動(dòng)就地平衡，而非聚集成大擾動(dòng)讓電網(wǎng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)小規(guī)模的隨機(jī)波動(dòng)就地就近平衡，顯著降低消納新能源波動(dòng)性的成本。
儲(chǔ)能在國(guó)際電力市場(chǎng)中已有一定程度的參與，并預(yù)期未來(lái)地位會(huì)進(jìn)一步提升。以美國(guó)為例，近年來(lái)美國(guó)儲(chǔ)能容量快速增加，2018年FERC發(fā)布841號(hào)法案，要求各ISO為儲(chǔ)能參與市場(chǎng)修改市場(chǎng)交易規(guī)則，確保儲(chǔ)能擁有和其他主體相同的地位，且市場(chǎng)規(guī)則需考慮儲(chǔ)能的特殊物理特性。在美國(guó)大多數(shù)電力市場(chǎng)中，儲(chǔ)能參與能量市場(chǎng)均需要提交獨(dú)立的充電/放電報(bào)價(jià)，并自行管理荷電狀態(tài)；近年來(lái)，部分市場(chǎng)逐步創(chuàng)新儲(chǔ)能參與市場(chǎng)的方式，提出包括提交荷電狀態(tài)等。以CAISO能量市場(chǎng)為例，2022年4月份，加州每天可用儲(chǔ)能電池轉(zhuǎn)移6GWh的負(fù)荷，相當(dāng)于總風(fēng)光棄電量的30%，相當(dāng)于負(fù)荷峰值的12%，這充分說明儲(chǔ)能發(fā)揮了解決高比例新能源系統(tǒng)下尖峰負(fù)荷的效果。在容量市場(chǎng)方面，目前需要將其容量依據(jù)持續(xù)放電時(shí)間進(jìn)行一定比例的折算，自2024年5月起NYISO將修改容量核算方法、依據(jù)對(duì)可靠性的邊際影響核算。在輔助服務(wù)市場(chǎng)，CAISO與MISO市場(chǎng)均允許儲(chǔ)能參與爬坡輔助服務(wù)，2022年CAISO中儲(chǔ)能提供了2559MW靈活爬坡容量，占當(dāng)年總靈活爬坡容量的12%。先進(jìn)的市場(chǎng)機(jī)制應(yīng)激勵(lì)新技術(shù)的發(fā)展，并逐漸替代傳統(tǒng)的技術(shù)。
3. 根據(jù)資源的稀缺性設(shè)計(jì)交易品種
創(chuàng)新交易品種也是應(yīng)對(duì)高比例新能源接入電力系統(tǒng)的重要措施，美國(guó)市場(chǎng)在這方面的經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。在輔助服務(wù)市場(chǎng)角度，由于可再生能源的波動(dòng)性與隨機(jī)性提升了系統(tǒng)對(duì)爬坡資源的需求，CAISO與MISO在2016年分別推出靈活爬坡產(chǎn)品（Flexible Ramping Product與Ramp Capability Product）。爬坡輔助服務(wù)無(wú)需市場(chǎng)報(bào)價(jià)，其補(bǔ)償價(jià)格將根據(jù)市場(chǎng)主體放棄提供能量服務(wù)而損失的機(jī)會(huì)成本測(cè)算。目前，CAISO和MISO正推進(jìn)制定分區(qū)的爬坡服務(wù)交易方案，以避免區(qū)域間因輸電容量限制無(wú)法支撐。在容量市場(chǎng)角度，新能源機(jī)組低廉的發(fā)電邊際成本降低了能量市場(chǎng)電價(jià)，擠壓了發(fā)電商的盈利空間。為保障發(fā)電充裕度，美國(guó)除德州ERCOT以外的其他ISO均已建立容量市場(chǎng)。不同于傳統(tǒng)容量市場(chǎng)建設(shè)，以火電等傳統(tǒng)能源為主的市場(chǎng)，美國(guó)容量市場(chǎng)引入“按可信容量表現(xiàn)付費(fèi)”機(jī)制，設(shè)置一定的負(fù)荷增量作為選定的基本場(chǎng)景，計(jì)算各類電源滿足該負(fù)荷增量的裝機(jī)增量，按負(fù)荷/電源比例確定各類電源可信容量系數(shù)，即根據(jù)發(fā)電資源對(duì)發(fā)電充裕度的貢獻(xiàn)核定可信容量。這樣的容量市場(chǎng)模式能夠?qū)Σ煌l(fā)電資源予以較為準(zhǔn)確的度量。
4. 探索分場(chǎng)競(jìng)價(jià)機(jī)制，構(gòu)建先局部再整體的市場(chǎng)平衡架構(gòu)
國(guó)際上在適應(yīng)高比例新能源的市場(chǎng)機(jī)制方面開展了積極探索與大膽改革。英國(guó)于2022年7月啟動(dòng)新一輪電力市場(chǎng)改革方案征詢，英國(guó)商業(yè)、能源和工業(yè)戰(zhàn)略部BEIS發(fā)布審查報(bào)告，就各種類市場(chǎng)改革提出可行選項(xiàng)的討論。其中最顯著的改革為分場(chǎng)競(jìng)價(jià)機(jī)制與先局部再整體的市場(chǎng)平衡架構(gòu)。
分場(chǎng)競(jìng)價(jià)機(jī)制本質(zhì)是傳統(tǒng)能源與間歇性能源拆分到不同市場(chǎng)出清，新能源發(fā)電單獨(dú)在一個(gè)市場(chǎng)出清，并不會(huì)因?yàn)檫呺H成本為零而搭傳統(tǒng)能源的便車，可以正常反饋可再生能源價(jià)值并提供有效的價(jià)格信號(hào)。當(dāng)然目前分場(chǎng)競(jìng)價(jià)機(jī)制還只是一個(gè)構(gòu)想，機(jī)制的具體處理細(xì)節(jié)，如新能源在自己的獨(dú)立市場(chǎng)中如何競(jìng)價(jià)等問題，尚未在方案征詢中詳細(xì)提出具體的措施。
由于大量的分布式電源與用戶側(cè)儲(chǔ)能裝置的出現(xiàn)，市場(chǎng)由集中式向分布式架構(gòu)變化。為此，英國(guó)提出先局部再整體、先地方后全國(guó)的市場(chǎng)平衡架構(gòu)。該架構(gòu)有兩種具體的實(shí)施方案，方案一是由配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商DSO進(jìn)行本地交易監(jiān)管，先地方局部平衡后再整體平衡，不平衡電量向批發(fā)市場(chǎng)購(gòu)電，以完成平衡，即地方優(yōu)先交易、主網(wǎng)兜底；方案二考慮由聚合商組織本地配電網(wǎng)、消費(fèi)者、儲(chǔ)能與分布式能源進(jìn)行電力交易，先將地方資源聚合后參與批發(fā)市場(chǎng)。無(wú)論是哪種方案的平衡架構(gòu)，都是激勵(lì)就地就近平衡，降低交易成本。激勵(lì)發(fā)展儲(chǔ)能資源，實(shí)現(xiàn)時(shí)間換空間電網(wǎng)運(yùn)行方式，即在供大于求、電價(jià)低迷時(shí)，電網(wǎng)平衡單元利用儲(chǔ)能接受大電網(wǎng)的輸電；供不應(yīng)求、電價(jià)高起時(shí)，平衡單元利用儲(chǔ)存的電能，實(shí)現(xiàn)高峰時(shí)段的電力平衡。這種時(shí)間換空間的方式并非摒棄大電網(wǎng)的平衡，而是激勵(lì)大電網(wǎng)與微電網(wǎng)的協(xié)同運(yùn)行、適應(yīng)分散式新能源發(fā)電、激勵(lì)需求側(cè)響應(yīng)的新型市場(chǎng)模式。
三、 適應(yīng)高比例新能源的電力市場(chǎng)機(jī)制的建議
1. 風(fēng)光儲(chǔ)應(yīng)與傳統(tǒng)資源市場(chǎng)分拆建設(shè)，形成獨(dú)立的市場(chǎng)體系與價(jià)格機(jī)制
隨新能源在系統(tǒng)中占比的提升，風(fēng)光儲(chǔ)等新能源交易品種應(yīng)從當(dāng)前電力市場(chǎng)解耦，建立獨(dú)立交易的市場(chǎng)。這種模式將通過風(fēng)光儲(chǔ)市場(chǎng)發(fā)現(xiàn)具有不確定性的新能源能量?jī)r(jià)值，通過傳統(tǒng)資源現(xiàn)貨市場(chǎng)獲得具有確定性但是更昂貴的能量服務(wù)，通過輔助服務(wù)市場(chǎng)保障供需平衡，通過綠證市場(chǎng)與碳市場(chǎng)引導(dǎo)綠色資源優(yōu)化配置。有效的市場(chǎng)需要產(chǎn)生并釋放合理有效價(jià)格信號(hào)，在精確度量資源價(jià)值的同時(shí)，起到市場(chǎng)用戶選擇引導(dǎo)的作用。然而，在風(fēng)光儲(chǔ)的獨(dú)立電力市場(chǎng)中，傳統(tǒng)的邊際定價(jià)機(jī)制適用性降低，因此亟待建設(shè)適應(yīng)風(fēng)光儲(chǔ)能源特性的價(jià)格形成機(jī)制，以發(fā)現(xiàn)新能源的差異化價(jià)值、引導(dǎo)靈活性能源投資、激勵(lì)用戶根據(jù)自身需求選擇交易品種。
2. 通過市場(chǎng)主體在市場(chǎng)中的自由選擇，實(shí)現(xiàn)多交易品種的市場(chǎng)均衡
只有透明的市場(chǎng)，才更加有利于監(jiān)管，才能保障公平。高效、透明的市場(chǎng)更應(yīng)該賦予市場(chǎng)主體的選擇權(quán)力，讓市場(chǎng)主體通過參與不同交易品種交易，最終實(shí)現(xiàn)各交易品種的市場(chǎng)出清和不同交易品種之間的互補(bǔ)替代。市場(chǎng)主體在各個(gè)交易品種之間的自發(fā)選擇，促進(jìn)了整個(gè)市場(chǎng)的價(jià)值流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了多市場(chǎng)間的均衡。市場(chǎng)建設(shè)的目標(biāo)在于將市場(chǎng)主體提供服務(wù)的價(jià)值通過價(jià)格予以回報(bào)，即為市場(chǎng)主體賦予與其市場(chǎng)表現(xiàn)相匹配的價(jià)值回饋。因此，市場(chǎng)交易體系的設(shè)計(jì)應(yīng)激勵(lì)各類主體在所有的交易品種中選擇，而產(chǎn)生各交易品種以及不同交易品種之間的均衡。其本質(zhì)是：發(fā)用電雙方在不斷交互的過程中，依據(jù)市場(chǎng)情況調(diào)整報(bào)價(jià)與購(gòu)買策略，通過各個(gè)主體的逐利行為，促使不同交易類型的量?jī)r(jià)趨于均衡，最終達(dá)到不同品類、價(jià)格信號(hào)與交易量協(xié)同的多品種均衡。在這種模式下，市場(chǎng)均衡不再是單純的數(shù)學(xué)游戲，而是依賴于市場(chǎng)成員深層次、全方位參與、數(shù)字化平臺(tái)高效互動(dòng)保障、市場(chǎng)機(jī)制精準(zhǔn)利益分配而建構(gòu)的體系。
3. 構(gòu)建以現(xiàn)貨市場(chǎng)交易為主、中長(zhǎng)期規(guī)避價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)的電力市場(chǎng)體系
由于新能源出力的高波動(dòng)與中長(zhǎng)期難預(yù)測(cè)性（同時(shí)體現(xiàn)在時(shí)間與空間上），中長(zhǎng)期市場(chǎng)形成的價(jià)格難以真實(shí)反映現(xiàn)貨市場(chǎng)的時(shí)空供需平衡。隨著新能源比例不斷提升，應(yīng)逐步增加其在現(xiàn)貨市場(chǎng)上的交易量，降低對(duì)中長(zhǎng)期合約成交比例的強(qiáng)制約束，根據(jù)新能源占比的實(shí)際情況，在現(xiàn)貨市場(chǎng)上形成反映供需時(shí)變性的現(xiàn)貨價(jià)格，激勵(lì)源網(wǎng)荷儲(chǔ)的互動(dòng)、全局與局部平衡，全面降低消納新能源的成本。中長(zhǎng)期合約的作用更多是幫助電力用戶管理價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，通過金融性靈活化合約規(guī)避在現(xiàn)貨市場(chǎng)上的價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)。讓現(xiàn)貨市場(chǎng)根據(jù)新能源波動(dòng)性形成反映真實(shí)供求關(guān)系的時(shí)空價(jià)格，激勵(lì)源網(wǎng)荷儲(chǔ)精準(zhǔn)互動(dòng)。在這種情況下，差價(jià)合約鎖定供求雙方的收益，現(xiàn)貨價(jià)格充分反映電力供求關(guān)系，并成為差價(jià)合約交易的風(fēng)向標(biāo)。
4. 基于長(zhǎng)期邊際成本，形成新能源分時(shí)電價(jià)
當(dāng)新能源與傳統(tǒng)能源市場(chǎng)分場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)后，高比例新能源參與市場(chǎng)必須報(bào)量報(bào)價(jià)?？紤]到新能源成本大多為固定成本，變動(dòng)成本接近于零，應(yīng)引導(dǎo)其基于長(zhǎng)期邊際成本及時(shí)變的供求關(guān)系進(jìn)行報(bào)價(jià)。具體的，新能源發(fā)電市場(chǎng)主體依據(jù)預(yù)測(cè)的分時(shí)發(fā)電量及其各時(shí)段供求關(guān)系，將其固定成本逐日、分時(shí)分?jǐn)?，形成分時(shí)電價(jià)，表征不同時(shí)段電量的稀缺性，同時(shí)也形成了對(duì)消納新能源的各種靈活性資源的價(jià)值度量。新能源分時(shí)電價(jià)與火電區(qū)別在于：前者是基于長(zhǎng)期邊際成本，而后者是基于固定成本與變動(dòng)成本。只有形成新能源分時(shí)電價(jià)，才能對(duì)儲(chǔ)能的價(jià)值實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確度量，激勵(lì)儲(chǔ)能與新能源協(xié)同發(fā)展；才能激勵(lì)用戶提升需求側(cè)響應(yīng)的能力，引導(dǎo)靈活性資源的投資。
結(jié) 語(yǔ)
當(dāng)然，以上建議僅僅是一方之言，我們期待百花齊放百家爭(zhēng)鳴的探討。但無(wú)論如何，面對(duì)高比例可再生新能源引入、電網(wǎng)儲(chǔ)能與主動(dòng)負(fù)荷重構(gòu)的新型電力系統(tǒng)，迫切需要探索適應(yīng)新特征、解決新問題、高效優(yōu)化配置的體制機(jī)制，以達(dá)到源網(wǎng)荷儲(chǔ)所有環(huán)節(jié)的協(xié)同發(fā)展與所有種類的市場(chǎng)主體以激勵(lì)相容分式高效參與互動(dòng)。只有能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)優(yōu)化配置的市場(chǎng)機(jī)制，才能激勵(lì)新型電力系統(tǒng)的高質(zhì)量發(fā)展！
