作者：成潤(rùn)婷，張勇軍，李立浧，丁茂生，鄧文揚(yáng)，陳皓勇，林靖淳
來源：面向高比例可再生能源消納的電力市場(chǎng)建設(shè)及研究進(jìn)展[J].中國(guó)工程科學(xué),2023,25(2):89-99.
編者按
完善的電力市場(chǎng)可在電力資源配置方面發(fā)揮決定性作用，是保證各類市場(chǎng)主體開展活躍的供需互動(dòng)、促進(jìn)可再生能源消納的關(guān)鍵機(jī)制；針對(duì)性開展電力市場(chǎng)中影響可再生能源消納因素的綜合性分析，也是相關(guān)應(yīng)用研究亟需。
中國(guó)工程院李立浧院士研究團(tuán)隊(duì)在中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》2023年第2期發(fā)表《面向高比例可再生能源消納的電力市場(chǎng)建設(shè)及研究進(jìn)展》一文。文章重點(diǎn)考慮全時(shí)間尺度下促進(jìn)可再生能源消納相關(guān)的交易機(jī)制，概述國(guó)外典型電力市場(chǎng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行情況，梳理相應(yīng)電力市場(chǎng)結(jié)構(gòu)及機(jī)制中促進(jìn)可再生能源消納的關(guān)鍵影響因素；圍繞可再生能源消納的多維關(guān)鍵影響因素，深入分析我國(guó)各類市場(chǎng)結(jié)構(gòu)和不同機(jī)制的建設(shè)現(xiàn)狀，歸納促進(jìn)可再生能源消納電力市場(chǎng)建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)。
一、前言
隨著化石燃料短缺、環(huán)境污染、能源安全等問題日益突出，加快能源轉(zhuǎn)型成為普遍共識(shí)，可再生能源（RE）進(jìn)入了高速發(fā)展期。2021年，世界新增RE裝機(jī)量接近257 GW，RE裝機(jī)量約占世界能源總裝機(jī)量的38%。在我國(guó)，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)成為國(guó)家要求，未來的RE消費(fèi)比重將持續(xù)增加；以化石能源為主導(dǎo)的電力系統(tǒng)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)镽E主導(dǎo)甚至全部供應(yīng)的新型電力系統(tǒng)。
電力系統(tǒng)RE消納作為系統(tǒng)工程，是輸電網(wǎng)建設(shè)協(xié)調(diào)規(guī)劃、市場(chǎng)規(guī)則改進(jìn)、電網(wǎng)運(yùn)行水平及技術(shù)提升等因素共同作用的結(jié)果。從系統(tǒng)條件看，電源調(diào)節(jié)性能、電網(wǎng)聯(lián)通能力、負(fù)荷規(guī)模及峰谷差是影響RE消納的重要因素。隨著高比例新能源電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型，RE出力的強(qiáng)隨機(jī)性、波動(dòng)性對(duì)電力系統(tǒng)的電力電量平衡產(chǎn)生極大影響，電力系統(tǒng)“雙峰”特性凸顯。同時(shí)，當(dāng)前我國(guó)能源供需逆向分布情況較嚴(yán)重，資源富余地區(qū)的RE消納困難，而重負(fù)荷地區(qū)傳統(tǒng)燃煤機(jī)組占比高、RE參與程度低。為了克服進(jìn)一步擴(kuò)大RE消納、保持電力供應(yīng)穩(wěn)定之間的矛盾，需要發(fā)電機(jī)組靈活配合、供需兩側(cè)積極互動(dòng)，最終表現(xiàn)為電力系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行。在這一過程中，完善的電力市場(chǎng)可發(fā)揮對(duì)電力資源配置的決定性作用，為市場(chǎng)主體成員提供中長(zhǎng)期交易平臺(tái)和日前、日內(nèi)、實(shí)時(shí)交易平臺(tái)；合理反映電力在各種時(shí)空條件及供需關(guān)系下的價(jià)值，支持各類市場(chǎng)主體通過公平競(jìng)爭(zhēng)獲利并開展活躍的供需互動(dòng)。因此，完善的電力市場(chǎng)是促進(jìn)RE消納的關(guān)鍵機(jī)制。
發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的電力市場(chǎng)建設(shè)起步較早，以美國(guó)賓夕法尼亞 ? 新澤西 ? 馬里蘭聯(lián)合電力市場(chǎng)（PJM）、得克薩斯州電力可靠性委員會(huì)電力市場(chǎng)（ERCOT）、加利福尼亞州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（CAISO）電力市場(chǎng)、歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)為代表，通過互聯(lián)市場(chǎng)、財(cái)政激勵(lì)、綠證市場(chǎng)等方式促進(jìn)RE發(fā)展并鼓勵(lì)消納；也因電源結(jié)構(gòu)、市場(chǎng)目標(biāo)、電力體制等因素的差異，各國(guó)面向高比例RE的電力市場(chǎng)建設(shè)重點(diǎn)不盡相同。相關(guān)研究圍繞RE在電力市場(chǎng)中的新能源消納模式及優(yōu)劣勢(shì)、RE相關(guān)的科學(xué)技術(shù)、電力市場(chǎng)促進(jìn)RE消納的形勢(shì)及展望等展開，而促進(jìn)RE消納的電力市場(chǎng)改革課題未見涉及。近年來，國(guó)內(nèi)學(xué)者在促進(jìn)RE消納的電力市場(chǎng)方面完成了一些綜述性研究，主要圍繞現(xiàn)貨交易市場(chǎng)、調(diào)峰服務(wù)市場(chǎng)等細(xì)分方向展開，研究對(duì)象呈現(xiàn)模塊化特征。例如，總結(jié)了現(xiàn)貨交易的基本框架、組織流程、市場(chǎng)銜接等機(jī)制，側(cè)重討論跨區(qū)域現(xiàn)貨交易對(duì)RE消納的影響；概述了國(guó)外成熟現(xiàn)貨市場(chǎng)、我國(guó)試點(diǎn)省份現(xiàn)貨市場(chǎng)的建設(shè)特點(diǎn)及促進(jìn)RE消納的市場(chǎng)機(jī)制，分析了未來我國(guó)現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)的主要挑戰(zhàn)；結(jié)合我國(guó)電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的發(fā)展背景及各地區(qū)發(fā)展實(shí)際，提出了面向高比例RE的消納調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)設(shè)想；梳理了各國(guó)的RE補(bǔ)貼及配額制度，但未開展與RE消納相關(guān)因素的深入分析。
在此背景下，梳理國(guó)外不同特性市場(chǎng)結(jié)構(gòu)及機(jī)制中影響RE消納的關(guān)鍵因素，分析我國(guó)不同電力供需特性的地區(qū)市場(chǎng)發(fā)展態(tài)勢(shì)，將為電力市場(chǎng)的持續(xù)建設(shè)及優(yōu)化提供支持。文章著重考慮全時(shí)間尺度下促進(jìn)RE消納的交易機(jī)制，開展國(guó)外案例梳理和關(guān)鍵影響因素提煉，圍繞關(guān)鍵影響因素分析國(guó)內(nèi)相關(guān)市場(chǎng)的建設(shè)現(xiàn)狀及面臨挑戰(zhàn)；立足國(guó)情并結(jié)合“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)，展望面向高比例RE消納的電力市場(chǎng)建設(shè)要素。
二、國(guó)外面向高比例RE消納的電力市場(chǎng)結(jié)構(gòu)及機(jī)制
（一）中長(zhǎng)期及現(xiàn)貨交易高比例RE電力市場(chǎng)
1. 中長(zhǎng)期交易市場(chǎng)
RE發(fā)電規(guī)模較大的國(guó)家都建立了競(jìng)爭(zhēng)性的電力市場(chǎng)，RE發(fā)電可參與場(chǎng)外雙邊合同、現(xiàn)貨市場(chǎng)，通過冗余容量及運(yùn)行策略參與輔助服務(wù)市場(chǎng)。美國(guó)的大部分發(fā)電商、英國(guó)的RE機(jī)組可直接參與各類電力中長(zhǎng)期交易、現(xiàn)貨交易、實(shí)時(shí)平衡機(jī)制，采用購(gòu)電協(xié)議（場(chǎng)外雙邊協(xié)議）形式承擔(dān)與其他類型電力供應(yīng)商同等的責(zé)任。在歐洲，RE參與電力交易機(jī)制的形式更加多樣，與政策機(jī)制創(chuàng)新密切關(guān)聯(lián)，如德國(guó)對(duì)大型新能源電站實(shí)行“直接交易”機(jī)制，需要參加電力市場(chǎng)以獲得市場(chǎng)溢價(jià)補(bǔ)貼。
2. 現(xiàn)貨交易市場(chǎng)
電力現(xiàn)貨市場(chǎng)包括日前市場(chǎng)、日內(nèi)市場(chǎng)、實(shí)時(shí)市場(chǎng)，多數(shù)國(guó)家采用3種市場(chǎng)的組合方式。美國(guó)電力市場(chǎng)發(fā)展的核心在于推動(dòng)現(xiàn)貨市場(chǎng)運(yùn)行精細(xì)化，據(jù)此提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。大部分系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商采用電能 ? 輔助服務(wù)（備用）聯(lián)合出清模型，經(jīng)由稀缺定價(jià)機(jī)制向參與調(diào)峰企業(yè)提供盈利空間；提高出清顆粒度、預(yù)測(cè)度，提升系統(tǒng)靈活性并促進(jìn)RE消納。在跨區(qū)現(xiàn)貨市場(chǎng)方面，建立買賣區(qū)域之間的不平衡電量市場(chǎng)，協(xié)調(diào)多區(qū)域電力現(xiàn)貨市場(chǎng)融合。
歐洲各國(guó)電力資源分布不均衡，現(xiàn)貨市場(chǎng)發(fā)展的核心在于實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)的RE優(yōu)化配置，增強(qiáng)多個(gè)國(guó)家電力市場(chǎng)的耦合度、大范圍的能量互濟(jì)能力。日前市場(chǎng)采取了跨區(qū)傳輸、跨價(jià)格耦合的統(tǒng)一出清模型，日內(nèi)市場(chǎng)則在各國(guó)范圍內(nèi)獨(dú)立組織電力市場(chǎng)。針對(duì)RE的間歇性，一些國(guó)家開始采用潮流耦合模型來提高日內(nèi)市場(chǎng)的滾動(dòng)頻率、增強(qiáng)RE消納的市場(chǎng)信號(hào)，進(jìn)而刺激市場(chǎng)提供充足的靈活度。
（二）輔助服務(wù)市場(chǎng)及需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制
1. 輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)
隨著RE并網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)調(diào)節(jié)手段無(wú)法維持具有高比例RE特征的電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。建設(shè)輔助服務(wù)市場(chǎng)，旨在容納一系列先進(jìn)能源技術(shù)，激發(fā)各類市場(chǎng)主體參與高比例RE系統(tǒng)調(diào)節(jié)的積極性，從而應(yīng)對(duì)RE的隨機(jī)性及波動(dòng)性對(duì)電力系統(tǒng)帶來的問題，提高RE在系統(tǒng)內(nèi)的消納比例。
為了提高輔助服務(wù)市場(chǎng)的活躍度、增大應(yīng)對(duì)高比例RE系統(tǒng)的電力備用容量，在以美國(guó)PJM為代表的全電量競(jìng)價(jià)現(xiàn)貨市場(chǎng)中，發(fā)電企業(yè)的調(diào)峰收益表現(xiàn)在不同時(shí)間能量市場(chǎng)的實(shí)時(shí)電價(jià)變化；在現(xiàn)有價(jià)格機(jī)制方面，英國(guó)、北歐國(guó)家的市場(chǎng)主要以雙邊協(xié)議、競(jìng)價(jià)交易的形式，按協(xié)議價(jià)格、報(bào)付價(jià)格、出清價(jià)格分?jǐn)偨o終端用戶。為增強(qiáng)高比例RE系統(tǒng)的電壓支撐與調(diào)節(jié)能力，美國(guó)得克薩斯州電力市場(chǎng)建立了毫秒級(jí)響應(yīng)速度的調(diào)頻服務(wù)、加利福尼亞州積極推動(dòng)具有靈活性的爬坡產(chǎn)品；北歐國(guó)家2011年啟動(dòng)了含快速頻率響應(yīng)的輔助產(chǎn)品類型，包括柔性負(fù)荷、可再生分布式電源、儲(chǔ)能資源，以數(shù)百毫秒級(jí)的響應(yīng)速度來應(yīng)對(duì)高比例RE電力系統(tǒng)的低慣量問題。
2. 需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制
在電源側(cè)調(diào)節(jié)能力以外，規(guī)模小、多元化的需求側(cè)解決方案為高比例RE系統(tǒng)提供了靈活調(diào)節(jié)能力。隨著RE占比逐步提高，需求側(cè)資源較多同時(shí)參與電能量市場(chǎng)、調(diào)頻市場(chǎng)、備用市場(chǎng)，再由RE提供系統(tǒng)可調(diào)節(jié)容量及調(diào)節(jié)靈活性。依托成熟的電力市場(chǎng)環(huán)境，發(fā)達(dá)國(guó)家建立了包含RE需求側(cè)資源參與各細(xì)分市場(chǎng)在內(nèi)的交易規(guī)則及機(jī)制。2020年，美國(guó)聯(lián)邦能源管理委員會(huì)啟動(dòng)了RE分布式資源聚合商參與市場(chǎng)投標(biāo)，拓展了需求側(cè)應(yīng)用空間。歐洲電力市場(chǎng)重在完善信息披露制度、加強(qiáng)零售市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、實(shí)施用戶數(shù)據(jù)保護(hù)，促使RE分布式資源用戶從消費(fèi)者轉(zhuǎn)化為產(chǎn)銷者；發(fā)布相關(guān)政策，使自產(chǎn)自銷用戶無(wú)需支付服務(wù)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，推動(dòng)電網(wǎng)側(cè)含RE的分散資源深度參與電力市場(chǎng)。
（三）促進(jìn)RE消納的其他機(jī)制
1. RE消納政策
為了鼓勵(lì)消納RE，很多國(guó)家制定了針對(duì)性補(bǔ)貼政策，如固定上網(wǎng)電價(jià)機(jī)制（英國(guó)、北歐國(guó)家、澳大利亞）、溢價(jià)補(bǔ)貼（德國(guó)）、生產(chǎn)稅及投資稅抵扣（美國(guó)）等，同步實(shí)施配額制等強(qiáng)制型消納RE的機(jī)制。歐盟鼓勵(lì)以市場(chǎng)化招投標(biāo)方式確定RE上網(wǎng)電價(jià)，合理降低補(bǔ)貼資金規(guī)模。英國(guó)要求電力供應(yīng)商提供一定比例的RE發(fā)電量以履行RE義務(wù)，美國(guó)采用了與綠證市場(chǎng)相結(jié)合的RE消納配額制。
2. 綠證市場(chǎng)和碳市場(chǎng)
綠證市場(chǎng)以滿足發(fā)電企業(yè)、售電企業(yè)、電力用戶等市場(chǎng)主體出售、購(gòu)買、消費(fèi)綠色電力的需求為建立目標(biāo)，綠電交易結(jié)算結(jié)果影響電力用戶獲得的綠證數(shù)量；作為在電力市場(chǎng)交易以外向RE發(fā)電企業(yè)提供綠證市場(chǎng)盈利的平臺(tái)，驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)增加綠色電力供應(yīng)。碳市場(chǎng)旨在通過繳納碳稅、購(gòu)買碳排放權(quán)、購(gòu)買綠證等方式，增加傳統(tǒng)化石能源發(fā)電廠的生產(chǎn)成本，進(jìn)而調(diào)整電源結(jié)構(gòu)并推動(dòng)碳減排。從市場(chǎng)運(yùn)作機(jī)理角度看，電力市場(chǎng)、碳市場(chǎng)、綠證市場(chǎng)通過價(jià)格和供需關(guān)系來深刻影響市場(chǎng)主體的決策及RE消納情況。
歐盟碳排放權(quán)體系采用總量控制與交易模式進(jìn)行碳排放控制及碳稅限制，德國(guó)額外就運(yùn)輸、建筑等高排放行業(yè)實(shí)行碳定價(jià)體系。瑞典和挪威在2012年即建立了聯(lián)合綠色證書市場(chǎng)。在歐盟范圍內(nèi)，電力市場(chǎng)和碳市場(chǎng)主要通過價(jià)格傳遞、碳排放成本轉(zhuǎn)移的形式，引導(dǎo)市場(chǎng)主體自主決策并驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同運(yùn)行，衍生的碳期貨、綠色債券豐富了金融市場(chǎng)。美國(guó)加利福尼亞州較為成功地實(shí)現(xiàn)了電力市場(chǎng)和碳市場(chǎng)的協(xié)同運(yùn)作，考慮電價(jià)引入碳價(jià)或?qū)⒓哟竽┒穗娏τ脩舫杀?，?duì)社會(huì)投資售電商采取委托拍賣的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，起到了傳導(dǎo)碳排放成本和環(huán)境價(jià)值、維護(hù)終端用戶價(jià)格平衡的雙重作用。梳理的國(guó)外促進(jìn)RE消納的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)及相應(yīng)機(jī)制如表1所示。
表1 國(guó)外促進(jìn)RE消納的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)及相應(yīng)機(jī)制
三、我國(guó)促進(jìn)RE消納的電力市場(chǎng)建設(shè)進(jìn)展
（一）電力市場(chǎng)結(jié)構(gòu)
我國(guó)電力市場(chǎng)體系齊備，空間上覆蓋省際、省內(nèi)交易，時(shí)間上覆蓋年、月、月內(nèi)等中長(zhǎng)期交易及日前、日內(nèi)現(xiàn)貨交易，標(biāo)的上覆蓋電量、輔助服務(wù)等交易，形成了以中長(zhǎng)期交易為主、現(xiàn)貨交易為輔的交易模式。中長(zhǎng)期交易有利于促進(jìn)清潔能源大范圍消納、穩(wěn)定電力市場(chǎng)供需、支持市場(chǎng)主體規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)；現(xiàn)貨交易側(cè)重解決中長(zhǎng)期交易與實(shí)際運(yùn)行之間的偏差，可作為RE穩(wěn)定消納的重要補(bǔ)充類型。目前，RE參與電力市場(chǎng)的方式主要有中長(zhǎng)期電量市場(chǎng)，日前、實(shí)時(shí)現(xiàn)貨市場(chǎng)，輔助服務(wù)市場(chǎng)（見圖1）。
圖1 我國(guó)電力市場(chǎng)結(jié)構(gòu)及影響RE消納的因素
（二）電力市場(chǎng)促進(jìn)RE消納機(jī)制
1. 中長(zhǎng)期交易及現(xiàn)貨交易市場(chǎng)
我國(guó)電力市場(chǎng)以省間、省內(nèi)兩級(jí)運(yùn)作為框架：先以省間交易滿足大范圍資源配置要求，再由省內(nèi)交易保障電力電量供需平衡并進(jìn)一步優(yōu)化資源配置。建立了北京、廣州2個(gè)電力交易中心協(xié)調(diào)跨省、跨區(qū)交易，發(fā)布了跨區(qū)、跨省的中長(zhǎng)期交易規(guī)則，推動(dòng)中長(zhǎng)期市場(chǎng)與現(xiàn)貨市場(chǎng)的有效銜接、省內(nèi)富余電力現(xiàn)貨交易?？缡?、跨區(qū)交易以年度、月度為主，跨區(qū)現(xiàn)貨交易僅在國(guó)家電網(wǎng)有限公司調(diào)管范圍內(nèi)的區(qū)域之間開展，暫不支持非區(qū)域內(nèi)的省間開展。廣東、重慶等8個(gè)省份已經(jīng)開展電力現(xiàn)貨市場(chǎng)試點(diǎn)，但電力系統(tǒng)調(diào)度一定程度上保持著計(jì)劃管理特點(diǎn)。相比國(guó)外市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的成熟度仍有一定差距。
2. 輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)及需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制
針對(duì)大規(guī)模RE發(fā)電并網(wǎng)，圍繞調(diào)峰并部分輔以調(diào)頻，逐步開展政府主導(dǎo)框架下的電力輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)。截至2020年，輔助服務(wù)市場(chǎng)已在東北、華北、華東、西北等地區(qū)啟動(dòng)，全國(guó)范圍內(nèi)基本建立了相應(yīng)機(jī)制。入網(wǎng)協(xié)議、輔助服務(wù)管理細(xì)則等規(guī)定了由發(fā)電企業(yè)提供輔助服務(wù)，區(qū)分了基本輔助服務(wù)、有償輔助服務(wù)。輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)達(dá)到了提高火電機(jī)組參與調(diào)峰調(diào)頻的主動(dòng)性、降低RE棄電率的目標(biāo)。
隨著代理聚合商、虛擬電廠的出現(xiàn)，智能化電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，電網(wǎng)需求側(cè)資源的靈活性顯著提升。與國(guó)外需求側(cè)響應(yīng)深度參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)不同，國(guó)內(nèi)僅有部分省級(jí)市場(chǎng)引入用戶側(cè)以“報(bào)量不報(bào)價(jià)”方式參與市場(chǎng)，大部分用戶側(cè)可參與需求響應(yīng)調(diào)節(jié)、不參與現(xiàn)貨市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。這一需求側(cè)響應(yīng)格局限制了儲(chǔ)能、分布式資源聚合商等第三方市場(chǎng)資源的優(yōu)化配置空間。
3. RE消納責(zé)任權(quán)重制及綠證市場(chǎng)、碳市場(chǎng)
在我國(guó)現(xiàn)行政策中，消納責(zé)任主體為電網(wǎng)企業(yè)、配售電公司、電力用戶、自備電廠企業(yè)；以實(shí)際消納量作為消納責(zé)任權(quán)的主要完成方式，還可購(gòu)買超額消納量、綠證進(jìn)行補(bǔ)充，調(diào)動(dòng)各方積極性以促進(jìn)RE消納。目前，國(guó)家已明確各地2030年前的消納責(zé)任權(quán)重，寧夏、安徽等省份發(fā)布了RE消納保障方案，除甘肅、西藏外的所有省份完成了2021年RE電力消納責(zé)任權(quán)重。
我國(guó)自2021年起正式開展以綠色電力產(chǎn)品為標(biāo)的物的綠色電力中長(zhǎng)期交易試點(diǎn)工作。中國(guó)綠色電力證書認(rèn)購(gòu)交易平臺(tái)數(shù)據(jù)顯示，截至2022年11月，風(fēng)電證書累計(jì)核發(fā)量為3707.14萬(wàn)張，累計(jì)掛牌率為21.97%，累計(jì)交易率為6.19%；光伏證書累計(jì)核發(fā)量為1872.78萬(wàn)張，累計(jì)掛牌率為23.51%，累計(jì)交易率為23.01%。
我國(guó)自2013年起陸續(xù)上線了8個(gè)試點(diǎn)碳市場(chǎng)，覆蓋電力、交通、建筑等高排放行業(yè)，近3000家重點(diǎn)排放單位；主要以免費(fèi)分配的方式配置碳排放配額，根據(jù)不同行業(yè)特點(diǎn)采用基準(zhǔn)線法、歷史強(qiáng)度法等確定分配數(shù)量。碳市場(chǎng)分為初始分配市場(chǎng)、自由交易市場(chǎng)，采用掛牌交易、單向競(jìng)價(jià)等交易形式。梳理的我國(guó)促進(jìn)RE消納的市場(chǎng)機(jī)制如表2所示。
表2 我國(guó)促進(jìn)RE消納的市場(chǎng)機(jī)制
（三） 電力市場(chǎng)建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)
1. 協(xié)調(diào)發(fā)展、銜接合理的碳市場(chǎng)和綠證市場(chǎng)尚未建成
在我國(guó)相對(duì)寬松的RE消納責(zé)任權(quán)重約束下，綠證市場(chǎng)尚未成熟運(yùn)作，基于綠證自愿認(rèn)購(gòu)體系的市場(chǎng)反應(yīng)冷淡、交易規(guī)模偏低；參與綠證認(rèn)購(gòu)的大量交易主體，與電力市場(chǎng)、碳市場(chǎng)交易主體的重合度不高。與發(fā)達(dá)國(guó)家的市場(chǎng)相比，國(guó)內(nèi)綠證市場(chǎng)與電力市場(chǎng)、碳市場(chǎng)的耦合性不強(qiáng)，碳電價(jià)信號(hào)難以通過市場(chǎng)銜接傳遞至電力市場(chǎng)主體，導(dǎo)致資源配置能力有限。電力市場(chǎng)、綠證市場(chǎng)、碳市場(chǎng)仍需充分協(xié)調(diào)發(fā)展，才能活躍綠電交易、促進(jìn)RE消納。
2. RE強(qiáng)制消納下的市場(chǎng)交易存在風(fēng)險(xiǎn)
隨著RE快速發(fā)展，參與中長(zhǎng)期交易的RE交易規(guī)模逐步擴(kuò)大；為了充分保證RE消納，火電機(jī)組逐步退出成為必然趨勢(shì)。以控制火力發(fā)電出力為主的傳統(tǒng)調(diào)峰方式難以滿足電網(wǎng)調(diào)峰需求，無(wú)法保障中長(zhǎng)期交易合約中的RE全部消納，甚至影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行；由于RE存在強(qiáng)波動(dòng)性、隨機(jī)性，與跨區(qū)現(xiàn)貨交易時(shí)段難以匹配，交易主體局限在電網(wǎng)公司調(diào)管范圍以內(nèi)。亟待引入RE參與市場(chǎng)的機(jī)制，推動(dòng)日以內(nèi)短時(shí)序的跨省跨區(qū)交易，進(jìn)而改善更大區(qū)域內(nèi)的能源資源優(yōu)化配置。此外，RE出力的不穩(wěn)定可能導(dǎo)致現(xiàn)貨市場(chǎng)實(shí)時(shí)價(jià)格的劇烈波動(dòng)，為了規(guī)避火電缺額、價(jià)格波動(dòng)等風(fēng)險(xiǎn)，還需推進(jìn)中長(zhǎng)期市場(chǎng)與現(xiàn)貨市場(chǎng)，中長(zhǎng)期及現(xiàn)貨市場(chǎng)與輔助服務(wù)市場(chǎng)、金融市場(chǎng)的有效銜接。
3. 配套輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)滯后
我國(guó)電力輔助服務(wù)市場(chǎng)仍處于政府主導(dǎo)、計(jì)劃色彩濃厚的發(fā)展階段，輔助補(bǔ)償費(fèi)用由發(fā)電企業(yè)承擔(dān)。該機(jī)制無(wú)法真實(shí)反應(yīng)輔助產(chǎn)品價(jià)格、市場(chǎng)供需關(guān)系，發(fā)電企業(yè)主動(dòng)參與市場(chǎng)的積極性不高。國(guó)外成熟的電力市場(chǎng)，除基本的調(diào)峰、調(diào)頻產(chǎn)品以外，衍生了快速頻率響應(yīng)、緊急備用產(chǎn)品等面向高比例RE電力系統(tǒng)的多元化輔助產(chǎn)品，以完備的輔助市場(chǎng)服務(wù)支撐了高比例RE電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。相比之下，國(guó)內(nèi)輔助服務(wù)產(chǎn)品種類較少，快速響應(yīng)類產(chǎn)品缺乏，未建立日內(nèi)短時(shí)序的跨省、跨區(qū)輔助服務(wù)市場(chǎng)，可再生電源參與雙調(diào)輔助市場(chǎng)容量小、靈活性低；深度調(diào)峰的煤電機(jī)制面臨頻繁啟停的成本問題，進(jìn)一步制約了輔助服務(wù)市場(chǎng)的活躍度。
4. “源儲(chǔ)荷”可調(diào)節(jié)資源交易環(huán)境有待發(fā)展
隨著電力市場(chǎng)改革、數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)，需求側(cè)資源在新型電力系統(tǒng)中的價(jià)值凸顯。國(guó)內(nèi)僅有部分地區(qū)試點(diǎn)需求側(cè)響應(yīng)參與現(xiàn)貨市場(chǎng)，需求側(cè)資源參與各類細(xì)分市場(chǎng)的規(guī)劃及交易規(guī)則不完備，集成“源儲(chǔ)荷”資源實(shí)現(xiàn)能效管理、能源交易、數(shù)據(jù)增值服務(wù)的多元商業(yè)模式也顯缺乏。
四、我國(guó)面向高比例RE消納的電力市場(chǎng)研究進(jìn)展
RE規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大后將成為支撐電力系統(tǒng)供能的主體部分，發(fā)電、購(gòu)電主體趨于多元化，面向高比例RE消納的電力市場(chǎng)建設(shè)更為復(fù)雜。梳理市場(chǎng)機(jī)制、交易模式、新型消納模式等方面的系列研究，有助于把握進(jìn)一步促進(jìn)RE消納、加速新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的主攻方向，為我國(guó)面向高比例RE消納的電力市場(chǎng)建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的理論與應(yīng)用基礎(chǔ)。
（一）促進(jìn)RE消納的電力市場(chǎng)與碳市場(chǎng)、綠證市場(chǎng)的耦合機(jī)制研究
電力市場(chǎng)、綠證市場(chǎng)、碳市場(chǎng)通過電價(jià)和供需關(guān)系體現(xiàn)相互影響，在現(xiàn)狀電力市場(chǎng)的基礎(chǔ)上健全綠證市場(chǎng)、碳市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)三者之間的銜接與協(xié)同發(fā)展，有助于引導(dǎo)綠電消納、優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)。研究認(rèn)為，市場(chǎng)機(jī)制可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)減排、RE消納的優(yōu)化路徑，面向高比例RE電力系統(tǒng)的電力市場(chǎng)、綠證市場(chǎng)、碳市場(chǎng)深度耦合（見圖2）將全面推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)綠色低碳轉(zhuǎn)型。已有研究集中在電力市場(chǎng)、碳市場(chǎng)、綠證市場(chǎng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行方面。前期研究多為電力市場(chǎng)與碳市場(chǎng)、電力市場(chǎng)與綠證市場(chǎng)的關(guān)系及機(jī)制探討，如發(fā)現(xiàn)綠證的市場(chǎng)化交易可在不顯著增加責(zé)任主體成本的前提下有效提升RE電力消納量、綠證市場(chǎng)交易額，提出一種綠證市場(chǎng)下政府引導(dǎo)RE機(jī)組逐步參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的補(bǔ)貼政策。后期研究則考慮了碳市場(chǎng)、綠證市場(chǎng)的交互影響，如闡明新配額制下電力 ? 綠證 ? 超額消納量多尺度市場(chǎng)的耦合互動(dòng)關(guān)系，提出一種綠證、碳排放權(quán)聯(lián)合交易的市場(chǎng)模式，論證基于區(qū)塊鏈技術(shù)的綠證和碳交易市場(chǎng)聯(lián)合激勵(lì)機(jī)制。
圖2 可再生消納權(quán)責(zé)下電力市場(chǎng)、碳市場(chǎng)、綠證市場(chǎng)交互關(guān)系
（二）RE參與的中長(zhǎng)期交易和現(xiàn)貨交易以及銜接機(jī)制研究
我國(guó)面向高比例RE消納的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)仍處初級(jí)階段，RE發(fā)電穩(wěn)定參與現(xiàn)貨市場(chǎng)是建設(shè)難點(diǎn)。中長(zhǎng)期市場(chǎng)與現(xiàn)貨市場(chǎng)的合理銜接是擴(kuò)大現(xiàn)貨交易規(guī)模的重要基礎(chǔ)，相應(yīng)銜接機(jī)制是促進(jìn)RE消納的重要因素。因此，RE參與的中長(zhǎng)期交易、現(xiàn)貨交易，其交易框架、定價(jià)機(jī)制、出清模型、配套市場(chǎng)等具有研究?jī)r(jià)值?；陔妰r(jià)差刺激市場(chǎng)分?jǐn)偟姆绞剑岢鲋虚L(zhǎng)期交易中的不平衡分?jǐn)偡椒?，用于拓寬現(xiàn)貨交易的發(fā)展空間。構(gòu)建以跨省區(qū)電量交易、富余RE跨省區(qū)消納為主的交易框架，建立支撐RE大規(guī)模消納的跨省區(qū)市場(chǎng)交易模型。提出一種新能源報(bào)價(jià)機(jī)制，反映新能源邊際成本為零、平均成本遞減的成本特性以及新能源波動(dòng)出力特性，針對(duì)性發(fā)展適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的現(xiàn)貨市場(chǎng)和火電容量市場(chǎng)耦合機(jī)制。構(gòu)建計(jì)及期權(quán)合約、交易路徑的省間優(yōu)化出清模型，將期權(quán)模式引入合約市場(chǎng)交易以規(guī)避電價(jià)波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。引入最小塊概念，構(gòu)建基于標(biāo)準(zhǔn)能量塊合約的中長(zhǎng)期市場(chǎng)連續(xù)運(yùn)營(yíng)方案，適用于銜接現(xiàn)貨市場(chǎng)。
（三）面向高比例RE的輔助服務(wù)市場(chǎng)研究
電網(wǎng)的靈活性是促進(jìn)RE消納的關(guān)鍵因素，而輔助服務(wù)市場(chǎng)是增強(qiáng)電網(wǎng)靈活性的重要手段。當(dāng)前，適應(yīng)現(xiàn)貨市場(chǎng)的備用輔助服務(wù)未能支持形成供需雙方均可申報(bào)量 / 價(jià)的市場(chǎng)。調(diào)頻、調(diào)峰服務(wù)是維持高比例RE電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基本手段，高比例RE輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)可從交易品種、激勵(lì)機(jī)制、服務(wù)定價(jià)等方面著手，促進(jìn)產(chǎn)品參與競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)、提高市場(chǎng)活躍度、盤活可調(diào)節(jié)資源，進(jìn)而提高電力系統(tǒng)對(duì)RE供應(yīng)的接納度。研究提出儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車等柔性負(fù)荷參與輔助服務(wù)市場(chǎng)的基本方式。發(fā)展基于備用輔助服務(wù)需求申報(bào)的現(xiàn)貨市場(chǎng)組織方法及出清模型，以“誰(shuí)產(chǎn)生、誰(shuí)承擔(dān)”原則構(gòu)建備用費(fèi)用分?jǐn)倷C(jī)制。建議將火電靈活性改造成本分解為發(fā)生棄電的RE分?jǐn)偣潭ǔ杀尽⑴c現(xiàn)貨市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)回收的變動(dòng)成本，以此將調(diào)峰市場(chǎng)納入電能量市場(chǎng)。論證提出了黑啟動(dòng)、靈活爬坡等新型輔助服務(wù)市場(chǎng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案。
（四）面向高比例RE消納的需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制研究
在RE和新型負(fù)荷聚合商（如儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、虛擬電廠）大規(guī)模接入配 / 用電側(cè)之后，整合分散的需求側(cè)資源參與電力市場(chǎng)并優(yōu)化配置相關(guān)資源成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)。需求側(cè)響應(yīng)是輔助服務(wù)市場(chǎng)的關(guān)鍵組成部分，可據(jù)此控制RE參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的不穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)，但在電力市場(chǎng)中的深度參與機(jī)制有待探索。已有研究較多關(guān)注發(fā)揮需求側(cè)可調(diào)節(jié)資源的靈活性，以不同的品種、模式參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)。提出一種多級(jí)現(xiàn)貨市場(chǎng)銜接框架，引導(dǎo)用戶側(cè)可調(diào)控資源主動(dòng)參與系統(tǒng)的平衡調(diào)節(jié)服務(wù)，使需求側(cè)基于負(fù)荷聚合商引導(dǎo)的終端用戶參與多級(jí)耦合市場(chǎng)的調(diào)度。針對(duì)多樣化的交易需求，發(fā)展覆蓋多元市場(chǎng)主體的交易報(bào)價(jià)方式，構(gòu)建多種靈活能量塊的交易出清模型。論證提出虛擬電廠參與電網(wǎng)調(diào)控與市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的技術(shù)架構(gòu)，優(yōu)化控制各類資源的運(yùn)行狀態(tài)，為電力系統(tǒng)提供更加靈活的調(diào)節(jié)能力。
五、我國(guó)面向高比例RE消納的電力市場(chǎng)發(fā)展建議
（一）協(xié)同電力市場(chǎng)、綠證市場(chǎng)、碳市場(chǎng)運(yùn)作
碳排放權(quán)和綠證交易可以推動(dòng)社會(huì)共同承擔(dān)RE消納帶來的增量成本，鼓勵(lì)市場(chǎng)交易主體自主優(yōu)化用電結(jié)構(gòu)或用能方式。分析梳理電力市場(chǎng)、綠證市場(chǎng)、碳市場(chǎng)的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，面向產(chǎn)業(yè)和資源的實(shí)際需求，保持市場(chǎng)機(jī)制、政策工具的配套發(fā)展和有效銜接。在以可再生消納權(quán)重責(zé)任制為促進(jìn)RE消納的主要手段，以配額制執(zhí)行碳排放交易機(jī)制的現(xiàn)狀條件下，需論證并新建碳排放權(quán)的配額與分配機(jī)制以及綠證分配機(jī)制，根據(jù)市場(chǎng)主體能源轉(zhuǎn)型的進(jìn)度逐步收緊碳排放額度，穩(wěn)健提高RE消納量和綠證的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。推動(dòng)建立碳市場(chǎng)、綠證市場(chǎng)、RE消納市場(chǎng)的互認(rèn)體系，合理簡(jiǎn)化電力市場(chǎng)、綠證市場(chǎng)、碳市場(chǎng)、RE消納市場(chǎng)的交互流程，形成電價(jià)信號(hào)并傳遞至“源儲(chǔ)荷”環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)社會(huì)主動(dòng)參與綠能使用。
在考慮可再生消納權(quán)責(zé)的電 ? 碳 ? 綠證市場(chǎng)架構(gòu)（見圖3）下，能量市場(chǎng)為用戶提供電力供應(yīng)，電力用戶參與輔助服務(wù)市場(chǎng)及其他市場(chǎng)。在各類電力用戶中，超額消納責(zé)任主體可向超額消納量市場(chǎng)售賣消納量，未滿足消納義務(wù)的責(zé)任主體可購(gòu)買消納量；RE發(fā)電商通過生產(chǎn)RE電力相應(yīng)折算的綠色證書來抵消未滿足消納的部分。傳統(tǒng)能源發(fā)電商、電力用戶均受碳排放權(quán)的約束，可在碳交易市場(chǎng)上購(gòu)買核證自愿減排量（CCER）或以綠證抵消超額排放量；CCER和綠證可按《可再生能源發(fā)電并網(wǎng)項(xiàng)目的整合基準(zhǔn)線方法學(xué)》實(shí)現(xiàn)互認(rèn)。據(jù)此，電力市場(chǎng)、綠證市場(chǎng)、碳市場(chǎng)、超額消納量市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，直至綠證市場(chǎng)發(fā)展取代超額消納量市場(chǎng)，最大限度地提高RE在電力系統(tǒng)中的消納。
圖3 可再生消納權(quán)責(zé)下的電 ? 碳 ? 綠證市場(chǎng)架構(gòu)
（二）完善RE參與現(xiàn)貨市場(chǎng)及其他市場(chǎng)的銜接機(jī)制
RE大規(guī)模接入帶來了隨機(jī)性和波動(dòng)性，要求現(xiàn)貨市場(chǎng)建立跨區(qū)、跨省的模型，以更小的顆粒度出清。完善不同尺度的定價(jià)、交易機(jī)制，合理銜接中長(zhǎng)期與日前、日內(nèi)、實(shí)時(shí)交易，擴(kuò)大RE交易的地域范圍和多級(jí)市場(chǎng)的跨度。為兩級(jí)運(yùn)作過渡至省間統(tǒng)一報(bào)價(jià)乃至全國(guó)量?jī)r(jià)耦合以統(tǒng)一出清的機(jī)制作鋪墊，提高RE電力的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。銜接容量市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)，兼顧電力穩(wěn)定供應(yīng)、綜合電力成本降低，從而協(xié)調(diào)RE電力與傳統(tǒng)火電更替，逐步擴(kuò)大RE供能占比。經(jīng)由金融市場(chǎng)指導(dǎo)市場(chǎng)價(jià)格并規(guī)避價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，協(xié)調(diào)多級(jí)電力市場(chǎng)發(fā)展，引導(dǎo)RE在電力系統(tǒng)中以市場(chǎng)化方式擴(kuò)大消納比例。
（三）健全輔助服務(wù)市場(chǎng)的價(jià)格體系與服務(wù)品種
在輔助服務(wù)市場(chǎng)的服務(wù)價(jià)格方面，著力推動(dòng)輔助服務(wù)交易參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。細(xì)分輔助服務(wù)提供主體的類型，根據(jù)發(fā)電側(cè)以及用電側(cè)（如負(fù)荷聚合商、虛擬電廠、儲(chǔ)能等）不同主體的調(diào)節(jié)容量、速率、可靠性、RE利用率等指標(biāo)，降低高比例RE電力的輔助服務(wù)提供主體參與競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)的準(zhǔn)入條件和分?jǐn)偝杀?。以差異化的價(jià)格機(jī)制體現(xiàn)多維價(jià)值，按照“誰(shuí)提供、誰(shuí)獲利，誰(shuí)受益、誰(shuí)承擔(dān)”的原則，逐步建立電力用戶參與分擔(dān)服務(wù)成本的共享機(jī)制；運(yùn)用市場(chǎng)化手段釋放多元高比例RE主體的靈活調(diào)節(jié)潛力、激發(fā)輔助服務(wù)的活躍度，為擴(kuò)大RE消納創(chuàng)造空間。
在輔助服務(wù)市場(chǎng)的交易品種方面，重在結(jié)合負(fù)荷靈活特性及電網(wǎng)需求，充分挖掘需求響應(yīng)潛力。待電力市場(chǎng)運(yùn)行成熟、價(jià)格信號(hào)趨于完善后，由實(shí)時(shí)市場(chǎng)逐步取代以輔助現(xiàn)貨交易為主要目的調(diào)峰產(chǎn)品。豐富備用、調(diào)頻等輔助服務(wù)產(chǎn)品，新增快速頻率響應(yīng)、快速爬坡等輔助服務(wù)產(chǎn)品，積極應(yīng)對(duì)高比例RE電力系統(tǒng)低慣性及無(wú)功支撐能力下降帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定性。
（四）推動(dòng)需求響應(yīng)深度參與面向高比例RE消納的電力市場(chǎng)
巨量的RE并網(wǎng)將顛覆傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的“源荷”特性并貫穿到低壓配電網(wǎng)。隨著數(shù)字電網(wǎng)的建設(shè)與應(yīng)用、用戶側(cè)儲(chǔ)能及電動(dòng)汽車等多元新型柔性負(fù)荷的增加，低壓居民用戶、負(fù)荷聚合商形成的負(fù)荷資源具有極大的調(diào)用潛力。
在市場(chǎng)機(jī)制方面，推動(dòng)需求側(cè)響應(yīng)參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，再逐步拓寬參與輔助服務(wù)、現(xiàn)貨市場(chǎng)、中長(zhǎng)期市場(chǎng)的程度。細(xì)分需求側(cè)資源類型、為不同市場(chǎng)類型提供的差異化服務(wù)，如工業(yè)負(fù)荷、空調(diào)負(fù)荷等可中斷負(fù)荷參與中長(zhǎng)期市場(chǎng)交易，高比例RE電力快速響應(yīng)負(fù)荷（如電動(dòng)汽車、用戶側(cè)儲(chǔ)能等，具有秒級(jí)控制能力）可作為輔助服務(wù)市場(chǎng)的靈活資源參與現(xiàn)貨交易市場(chǎng)。進(jìn)一步發(fā)展綜合需求響應(yīng)，參與能源互聯(lián)網(wǎng)中的冷 ? 熱 ? 電 ? 氣相互轉(zhuǎn)化，增加響應(yīng)維度并充分利用參與需求響應(yīng)的RE電力。
在建設(shè)進(jìn)程方面，初期可完善分時(shí)電價(jià)、有序充電、上網(wǎng)補(bǔ)貼等激勵(lì)政策，推動(dòng)提高需求側(cè)資源的利用水平。隨著電力市場(chǎng)完善程度的提高，逐步將需求側(cè)用戶或聚合商作為市場(chǎng)主體，同步規(guī)范各市場(chǎng)主體的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)認(rèn)證；為高比例RE電力的響應(yīng)服務(wù)主體提供優(yōu)惠政策，采用市場(chǎng)化方式調(diào)動(dòng)需求側(cè)資源深度參與電力市場(chǎng)甚至能源互聯(lián)網(wǎng)中的多級(jí)耦合市場(chǎng)，為高比例RE電力系統(tǒng)提供充分的靈活性資源。
注：本文內(nèi)容呈現(xiàn)略有調(diào)整，若需可查看原文。
