歐洲跨國(guó)電力市場(chǎng)的輸電機(jī)制與耦合方式
陳啟鑫1*、張維靜1、滕飛2、郭鴻業(yè)1、劉學(xué)1、姜楠1、Goran Strbac2
（1.清華大學(xué)電機(jī)系，2.帝國(guó)理工學(xué)院）
本文發(fā)表在《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》第5期"電力市場(chǎng)促進(jìn)可再生能源發(fā)展"專題，歡迎點(diǎn)擊品讀。本文受國(guó)家自然科學(xué)基金國(guó)際（地區(qū)）合作項(xiàng)目及清華大學(xué)自主科研計(jì)劃資助。
文章導(dǎo)讀
我國(guó)電力市場(chǎng)改革已經(jīng)取得初步成效，但發(fā)電側(cè)市場(chǎng)集中度大、清潔能源消納困難等現(xiàn)實(shí)矛盾亟待通過(guò)更大范圍的資源優(yōu)化配置解決，借鑒和參考?xì)W洲跨國(guó)電力市場(chǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)對(duì)于我國(guó)下一步建設(shè)統(tǒng)一電力市場(chǎng)具有重要意義。因此，本文首先面向我國(guó)推進(jìn)統(tǒng)一電力市場(chǎng)所面臨的跨省區(qū)通道容量如何分配、輸電成本如何回收以及省內(nèi)外交易如何銜接等問(wèn)題，針對(duì)性地研究了歐洲跨國(guó)電力市場(chǎng)的輸電管理機(jī)制及市場(chǎng)耦合機(jī)制；其次以歐洲電力交易所EPEX SPOT為例，描述了耦合市場(chǎng)的交易流程和交易銜接方式；最后結(jié)合我國(guó)當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)背景及市場(chǎng)運(yùn)行實(shí)際，提出了推進(jìn)統(tǒng)一電力市場(chǎng)的意見(jiàn)和建議。
重點(diǎn)內(nèi)容
歐洲跨國(guó)電力市場(chǎng)的容量分配及輸電補(bǔ)償機(jī)制
歐洲跨國(guó)電力市場(chǎng)是通過(guò)跨國(guó)輸電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)及市場(chǎng)聯(lián)合出清將多個(gè)國(guó)家的電力市場(chǎng)聯(lián)結(jié)在一起。截止2019年，歐盟電力系統(tǒng)已覆蓋36個(gè)國(guó)家及43個(gè)輸電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商TSO（Transmission System Operator），基本建成了從年度到實(shí)時(shí)的跨國(guó)市場(chǎng)運(yùn)行，市場(chǎng)框架如圖 1所示，包括跨國(guó)中長(zhǎng)期市場(chǎng)、日前耦合市場(chǎng)、日內(nèi)耦合市場(chǎng)、以及跨國(guó)平衡市場(chǎng)。
? 圖1 歐洲跨國(guó)電力市場(chǎng)框架
其中，跨國(guó)輸電容量的分配與輸電補(bǔ)償機(jī)制是保障跨國(guó)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)公平、提升市場(chǎng)運(yùn)行效率、促進(jìn)資源優(yōu)化配置的關(guān)鍵內(nèi)在機(jī)制。隨著歐洲跨國(guó)電力市場(chǎng)的建設(shè)進(jìn)程，其輸電容量分配方式先后經(jīng)歷了“先到先得”、“顯式拍賣”、“隱式拍賣”三個(gè)階段。
在市場(chǎng)建設(shè)初期，采用“先到先得”機(jī)制。TSO根據(jù)固定價(jià)格表出售容量合同，按照市場(chǎng)申報(bào)時(shí)序依次出清輸電容量，各國(guó)TSO按照固定價(jià)格收取相應(yīng)輸電成本。該機(jī)制交易明確、操作簡(jiǎn)單，在市場(chǎng)建設(shè)初期適用性強(qiáng)，但隨著市場(chǎng)耦合范圍逐步擴(kuò)大，該機(jī)制無(wú)法激發(fā)和反映輸電資源的市場(chǎng)價(jià)值，還可能導(dǎo)致市場(chǎng)主體“囤積”容量，引發(fā)新的市場(chǎng)問(wèn)題，因此逐步被“顯式拍賣”所取代。
在市場(chǎng)建設(shè)中期，采用“顯式拍賣”機(jī)制?！帮@式拍賣”單獨(dú)對(duì)跨國(guó)輸電容量進(jìn)行拍賣，按照市場(chǎng)報(bào)價(jià)由高到低排序，并以邊際電價(jià)出清，各國(guó)TSO依據(jù)輸電權(quán)拍賣的交易回收相應(yīng)輸電成本。相較于“先到先得”，“顯式拍賣”交易靈活，更能體現(xiàn)輸電容量的市場(chǎng)價(jià)值。但是“顯式拍賣”將能量交易與輸電容量交易人為割裂，一是可能出現(xiàn)購(gòu)買容量與實(shí)際傳輸容量需求不匹配、或是購(gòu)買容量方向與實(shí)際潮流方向相反的情況，導(dǎo)致交易無(wú)法準(zhǔn)確執(zhí)行；二是割裂的交易機(jī)制所形成的價(jià)格信號(hào)，無(wú)法及時(shí)傳遞給能量市場(chǎng)并反饋修正。
隨著市場(chǎng)建設(shè)逐漸成熟，當(dāng)前主要采用“隱式拍賣”的機(jī)制。“隱式拍賣”將跨國(guó)輸電通道容量與跨國(guó)能量交易進(jìn)行統(tǒng)一優(yōu)化出清。該機(jī)制中市場(chǎng)不設(shè)置輸電費(fèi)，各國(guó)TSO輸電成本的回收，一是通過(guò)阻塞盈余回收；二是獲取參與跨境交易所引起的輸電損耗補(bǔ)償。該補(bǔ)償依據(jù)各國(guó)TSO參與跨國(guó)交易產(chǎn)生的額外損耗給予，屬于輸電成本補(bǔ)償ITC（Inter-TSO Compensation for transit）機(jī)制的一部分。
其中，ITC機(jī)制是由歐洲跨國(guó)市場(chǎng)在互聯(lián)TSO之間建立的跨境補(bǔ)償協(xié)議，包括TSO基建成本補(bǔ)償及輸電損耗補(bǔ)償兩部分，如圖2所示。
? 圖2 ITC補(bǔ)償機(jī)制的收入與支出
歐洲跨國(guó)電力市場(chǎng)的耦合方式
（1）日前耦合市場(chǎng)
歐洲日前耦合市場(chǎng)于運(yùn)行日前一日早上9:30開(kāi)始，匯總各國(guó)所有市場(chǎng)主體申報(bào)信息及跨國(guó)通道可用傳輸容量，以社會(huì)福利最大為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行集中競(jìng)價(jià)出清；12:42時(shí)刻市場(chǎng)發(fā)布一次出清結(jié)果，若市場(chǎng)出清價(jià)格超過(guò)各國(guó)市場(chǎng)價(jià)格閾值，此時(shí)市場(chǎng)就地開(kāi)放10分鐘，在市場(chǎng)超過(guò)價(jià)格閾值時(shí)段允許市場(chǎng)主體調(diào)整申報(bào)信息；并于12:55時(shí)刻發(fā)布二次出清結(jié)果至各國(guó)交易中心及TSO予以確認(rèn)。當(dāng)日14:00時(shí)刻，各國(guó)交易中心發(fā)布各國(guó)市場(chǎng)主體的中標(biāo)發(fā)用電曲線、跨國(guó)通道容量分配情況等。市場(chǎng)整體的交易流程如圖 3所示。
? 圖3 日前耦合市場(chǎng)的交易時(shí)序
（2）日內(nèi)連續(xù)交易市場(chǎng)
日內(nèi)連續(xù)交易市場(chǎng)針對(duì)各國(guó)交易體系的特點(diǎn)共設(shè)置了60分鐘連續(xù)交易、30分鐘連續(xù)交易及15分鐘連續(xù)交易三個(gè)交易產(chǎn)品，所有產(chǎn)品于運(yùn)行日前一日15:00時(shí)開(kāi)始，連續(xù)交易直至運(yùn)行日各國(guó)市場(chǎng)交割前。市場(chǎng)交易時(shí)序如表1所示。
? 表1 日內(nèi)連續(xù)交易市場(chǎng)中的交易時(shí)序
（3）耦合市場(chǎng)中的特殊設(shè)置
大部分歐洲國(guó)家都依據(jù)日前耦合市場(chǎng)及日內(nèi)連續(xù)交易市場(chǎng)的組織流程安排本國(guó)交易。個(gè)別國(guó)家在融入跨國(guó)耦合市場(chǎng)時(shí)，依然保留了本國(guó)市場(chǎng)交易的特殊性。例如英國(guó)在日前耦合市場(chǎng)結(jié)束后，單獨(dú)設(shè)置了英國(guó)與愛(ài)爾蘭的30分鐘耦合拍賣，分別于運(yùn)行日前一日17:00時(shí)及運(yùn)行日8:00時(shí)開(kāi)始交易，并于拍賣開(kāi)始30分鐘后發(fā)布交易結(jié)果。同時(shí)，英國(guó)本地還設(shè)置了半小時(shí)拍賣，在運(yùn)行日前一日15:30時(shí)刻開(kāi)始，并于當(dāng)日16:00時(shí)出清，允許部分市場(chǎng)主體進(jìn)一步調(diào)整發(fā)用電曲線，以獲得更好的經(jīng)濟(jì)收益。具體英國(guó)在日前耦合市場(chǎng)及日內(nèi)連續(xù)交易市場(chǎng)中不同交易產(chǎn)品的時(shí)序安排如圖2所示，其中交割時(shí)間以運(yùn)行日24:00時(shí)為例。
? 圖4 英國(guó)日前及日內(nèi)交易產(chǎn)品的交易時(shí)序
對(duì)中國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)的啟示
一是統(tǒng)一市場(chǎng)運(yùn)作的核心是日前耦合。借鑒歐洲市場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)，應(yīng)重點(diǎn)推動(dòng)跨區(qū)跨省日前交易，從局部地區(qū)起步探索基于價(jià)格耦合的多省市場(chǎng)耦合與一體化交易出清，實(shí)現(xiàn)多輸電通道互聯(lián)的全市場(chǎng)統(tǒng)一優(yōu)化，并同時(shí)構(gòu)建規(guī)范的配套規(guī)則等。
二是規(guī)范配套的輸配電價(jià)很重要。結(jié)合我國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)的建設(shè)目標(biāo)及輸配電價(jià)交易現(xiàn)狀，首先市場(chǎng)應(yīng)結(jié)合統(tǒng)一電力市場(chǎng)交易機(jī)制建設(shè)規(guī)范、配套的輸配電價(jià)，其次應(yīng)基于“責(zé)權(quán)對(duì)等”的原則，劃分電網(wǎng)功能邊界并單獨(dú)測(cè)算輸電電價(jià)，最后以“誰(shuí)受益、誰(shuí)承擔(dān)”原則為指導(dǎo)，形成合理的輸配電價(jià)回收體系。
三是要有高效兼容的市場(chǎng)耦合機(jī)制。統(tǒng)一電力市場(chǎng)不是一味地求“同”，而是在整體市場(chǎng)降本增效的建設(shè)目標(biāo)下，兼容各省的市場(chǎng)差異逐步發(fā)展。首先市場(chǎng)應(yīng)保障公平，鼓勵(lì)多樣化市場(chǎng)主體公平、無(wú)歧視地參與跨區(qū)跨省交易與省內(nèi)交易；其次，市場(chǎng)應(yīng)針對(duì)不同交易產(chǎn)品的市場(chǎng)需求，合理設(shè)置和改善省內(nèi)與跨區(qū)跨省交易之間的交易流程與耦合方式，提高交易組織效率；最后，市場(chǎng)應(yīng)激勵(lì)各省積極提升相關(guān)資質(zhì)、業(yè)務(wù)能力和技術(shù)條件，為更加高效地參與統(tǒng)一電力市場(chǎng)作好準(zhǔn)備。
本文引文信息
陳啟鑫，張維靜，滕飛，等. 歐洲跨國(guó)電力市場(chǎng)的輸電機(jī)制與耦合方式[J]. 全球能源互聯(lián)網(wǎng)，2020，3(5)：421-429．
CHEN Qixin, ZHANG Weijing, TENG Fei, et al. Transmission mechanisms and coupling approaches in European transnational electricity markets[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2020, 3(5): 421-429(in Chinese).
研究團(tuán)隊(duì)
清華大學(xué)－帝國(guó)理工學(xué)院智慧電力及能源系統(tǒng)聯(lián)合研究中心，匯集了清華大學(xué)和帝國(guó)理工學(xué)院的學(xué)者，共同研究智慧電力及能源系統(tǒng)低碳化和清潔化轉(zhuǎn)型中的前沿性、基礎(chǔ)性問(wèn)題。清華大學(xué)智慧能源實(shí)驗(yàn)室（Energy Intelligence Laboratory, EILAB），在智能電網(wǎng)、電力市場(chǎng)、電力規(guī)劃、調(diào)度運(yùn)行、低碳電力等領(lǐng)域積累了深厚的科研基礎(chǔ)。在電力市場(chǎng)領(lǐng)域，深度參與了我國(guó)電力體制改革重要文件編寫，完成多個(gè)省/區(qū)域電力市場(chǎng)方案和規(guī)則設(shè)計(jì)，研發(fā)的技術(shù)支持系統(tǒng)與市場(chǎng)出清算法在多個(gè)省級(jí)電力市場(chǎng)得到應(yīng)用。
