在“碳達(dá)峰，碳中和”目標(biāo)要求下，“十四五”時(shí)期，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)已成為行業(yè)發(fā)展的必然選擇。為了平抑風(fēng)電、光伏等不確定性電源對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響，作為現(xiàn)階段最為成熟的靈活性調(diào)節(jié)技術(shù)，抽水蓄能將是未來(lái)高比例可再生能源供給體系的重要組成部分。
在這一背景下，為了促進(jìn)抽水蓄能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，破解現(xiàn)有電價(jià)機(jī)制存在的與市場(chǎng)發(fā)展銜接不夠、激勵(lì)約束機(jī)制不夠健全等問(wèn)題，4月30日，國(guó)家發(fā)展改革委出臺(tái)《關(guān)于進(jìn)一步完善抽水蓄能價(jià)格形成機(jī)制的意見(jiàn)》，對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)建設(shè)階段抽水蓄能電站的電價(jià)機(jī)制進(jìn)行了總體性的制度安排，為兼顧抽水蓄能產(chǎn)業(yè)發(fā)展與參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系提供了必要的制度保障。
他山之石，可以攻玉。隨著電力市場(chǎng)改革的繼續(xù)深化，可以預(yù)期，未來(lái)抽水蓄能電站的電價(jià)機(jī)制也將伴隨電力市場(chǎng)建設(shè)的向前推進(jìn)而逐步完善。為此，本文對(duì)英國(guó)、美國(guó)、歐盟等典型電力市場(chǎng)化國(guó)家或地區(qū)的抽水蓄能電站電價(jià)機(jī)制開(kāi)展研究工作，以期通過(guò)對(duì)上述國(guó)家或地區(qū)抽水蓄能電價(jià)機(jī)制發(fā)展實(shí)踐的歸納和總結(jié)，前瞻性地得出有助于下一階段我國(guó)抽水蓄能電價(jià)機(jī)制進(jìn)一步完善的經(jīng)驗(yàn)和啟示。
典型電力市場(chǎng)抽水蓄能電價(jià)機(jī)制
從國(guó)外實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在競(jìng)爭(zhēng)性電力市場(chǎng)國(guó)家或地區(qū)，由于電力市場(chǎng)模式的差異，抽水蓄能電站的運(yùn)營(yíng)模式體現(xiàn)出明顯的差異化特征：在以英國(guó)為代表的分散式市場(chǎng)，抽水蓄能電站主要通過(guò)簽訂場(chǎng)外中長(zhǎng)期合約的方式實(shí)現(xiàn)其成本回收；而在集中式特征較為明顯的電力市場(chǎng)中，抽水蓄能電站根據(jù)其提供的功能，參與電能量市場(chǎng)及輔助服務(wù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)獲得相應(yīng)收入。其中，調(diào)峰填谷功能通過(guò)參與電能量市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、峰谷價(jià)差套利的方式實(shí)現(xiàn)價(jià)值體現(xiàn)；輔助服務(wù)功能則通過(guò)參與輔助服務(wù)市場(chǎng)的方式獲得相應(yīng)收入。
英國(guó)
英國(guó)是分散式電力市場(chǎng)的典型國(guó)家，電力交易以發(fā)電商與用戶(hù)的雙邊交易形式為主，雙邊交易電量在總交易電量中的占比超過(guò)90%。為了便于雙邊交易的物理交割，所有的雙邊交易合同須在關(guān)閘前（目前為一個(gè)小時(shí)）向市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)提交該交易時(shí)段的出力（用電）計(jì)劃。
由于負(fù)荷預(yù)測(cè)偏差、局部輸電阻塞等因素，實(shí)際調(diào)度時(shí)段的電力平衡總會(huì)與出力（用電）計(jì)劃存在一定偏差，此時(shí)需要平衡機(jī)制和輔助服務(wù)市場(chǎng)作為市場(chǎng)的必要補(bǔ)充，以解決電量不平衡問(wèn)題。在英國(guó)電力市場(chǎng)中，平衡機(jī)制和輔助服務(wù)由英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)（National Grid）統(tǒng)一負(fù)責(zé)采購(gòu)。其中，平衡機(jī)制的交易電量約占3%-5%。在平衡機(jī)制中，發(fā)電商申報(bào)Bid/Offer。其中，Offer表示機(jī)組增出力的報(bào)價(jià)，Bid表示機(jī)組降低出力的報(bào)價(jià)。英國(guó)電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行需要，以購(gòu)電成本最低為目標(biāo)進(jìn)行平衡市場(chǎng)的服務(wù)采購(gòu)。
這一市場(chǎng)模式中，由于雙邊交易合同量的絕對(duì)性占比，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的傳統(tǒng)電源與用戶(hù)對(duì)未來(lái)收入/用能成本的穩(wěn)定預(yù)期。但對(duì)于以提供靈活性調(diào)節(jié)資源為主的電源類(lèi)型抽水蓄能電站而言，由于平衡機(jī)制市場(chǎng)規(guī)模的不穩(wěn)定性（不同交易日之間平衡市場(chǎng)規(guī)模存在明顯波動(dòng)性）以及價(jià)格波動(dòng)性（價(jià)格取決于平衡市場(chǎng)的需求方向，通常Bid價(jià)格高于Offer價(jià)格），使得抽水蓄能電站難以在這一市場(chǎng)模式中產(chǎn)生穩(wěn)定的收益預(yù)期。
因此，為保障抽水蓄能電站的合理收益，英國(guó)電力市場(chǎng)專(zhuān)門(mén)制定抽水蓄能機(jī)組的電價(jià)機(jī)制，明確抽水蓄能電站收入包括固定收入（固定部分）與平衡機(jī)制收入（變動(dòng)部分）兩部分。
（1）固定部分
固定部分又稱(chēng)容量補(bǔ)償，以抽水蓄能電站與英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)簽訂的年度合約形式固化。主要補(bǔ)償抽水蓄能電站在系統(tǒng)中的兩個(gè)方面的效益：
一是對(duì)承擔(dān)電網(wǎng)輔助服務(wù)效益，即快速響應(yīng)、調(diào)頻調(diào)相、黑啟動(dòng)以及備用等作用的補(bǔ)償，該補(bǔ)償按輔助服務(wù)機(jī)制計(jì)算得出，按年一次性支付；
二是對(duì)于抽水蓄能機(jī)組根據(jù)調(diào)度要求，參與調(diào)峰填谷，保障了基荷機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行、提高了基荷機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益等所作貢獻(xiàn)的補(bǔ)償，該補(bǔ)償簽訂年度合同明確固定電量和固定電價(jià)。
在英國(guó)電力市場(chǎng)中，固定部分收入約占抽水蓄能電站全年總收入的70%~80%，其中輔助服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)約占固定部分收入的70%。
（2）變動(dòng)部分
根據(jù)英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度要求，預(yù)留相關(guān)輔助服務(wù)及調(diào)峰填谷容量外，抽水蓄能電站的剩余容量可通過(guò)自主參加平衡市場(chǎng)獲得一部分變動(dòng)收入，這部分收入隨著不同時(shí)段、不同報(bào)價(jià)而變動(dòng)，完全依靠市場(chǎng)需求和競(jìng)價(jià)交易獲得。變動(dòng)收入占抽水蓄能電站全年總收入的20%~30%。
典型案例：英國(guó)迪諾威克抽水蓄能電站裝機(jī)180萬(wàn)千瓦，是歐洲最大的抽水蓄能電站之一。該電站由國(guó)家投資興建，1984年投運(yùn)，現(xiàn)由Edison Mission Energy公司獨(dú)立經(jīng)營(yíng)。電站參與英格蘭和威爾士電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。電站年收入額基本維持在1億英鎊左右，年運(yùn)營(yíng)收入中輔助服務(wù)收費(fèi)約占一半。
美國(guó)加州電力市場(chǎng)
美國(guó)加州電力市場(chǎng)是典型的集中式電力市場(chǎng)。其市場(chǎng)結(jié)構(gòu)包括集中式的日前市場(chǎng)、實(shí)時(shí)市場(chǎng)以及輔助服務(wù)市場(chǎng)。其中，電能量市場(chǎng)與輔助服務(wù)市場(chǎng)耦合出清。
集中式電能量市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了不同時(shí)段電能量產(chǎn)品價(jià)值的貨幣化體現(xiàn)以及輔助服務(wù)機(jī)會(huì)成本的顯化體現(xiàn)，即由于負(fù)荷特性的穩(wěn)定性，每日高峰時(shí)段/低谷時(shí)段可產(chǎn)生穩(wěn)定、可預(yù)期的高峰/低谷價(jià)格信號(hào)，而這對(duì)于抽蓄電站作為獨(dú)立個(gè)體參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)是極為友好的。在這一市場(chǎng)中，抽蓄電站可通過(guò)參與電能量市場(chǎng)與輔助服務(wù)市場(chǎng)獲得相應(yīng)的收益，相對(duì)應(yīng)的，其收入的主要來(lái)源包括參與輔助服務(wù)市場(chǎng)和現(xiàn)貨市場(chǎng)峰谷套利。
典型案例：Helms抽水蓄能電站位于美國(guó)加州西拉內(nèi)華達(dá)地區(qū)，裝機(jī)容量120萬(wàn)千瓦。其年收入中約40%來(lái)自于峰谷套利（調(diào)峰填谷），輔助服務(wù)收入約占總收入的60%。
歐盟
20世紀(jì)90年代以來(lái)，歐盟先后頒布了三個(gè)電力改革法案，推動(dòng)成員國(guó)開(kāi)展電力市場(chǎng)化改革，并同步推進(jìn)電力行業(yè)一體化建設(shè)，促進(jìn)成員國(guó)之間能源市場(chǎng)的開(kāi)放融合，力爭(zhēng)建成內(nèi)部統(tǒng)一能源市場(chǎng)。目前，大多數(shù)歐盟國(guó)家電力市場(chǎng)已形成以現(xiàn)貨市場(chǎng)為基礎(chǔ)，輔助服務(wù)市場(chǎng)和金融市場(chǎng)為補(bǔ)充的市場(chǎng)機(jī)制，市場(chǎng)模式兼具集中式與分散式的雙重特征。
其中，現(xiàn)貨市場(chǎng)包括日前市場(chǎng)、日內(nèi)市場(chǎng)與實(shí)時(shí)市場(chǎng)，日前市場(chǎng)、日內(nèi)市場(chǎng)由電力市場(chǎng)所組織，實(shí)時(shí)市場(chǎng)則由各國(guó)ISO組織。日前市場(chǎng)采用“集中競(jìng)價(jià)，邊際出清”方式，具有一定的集中式特征；日內(nèi)市場(chǎng)采用的撮合交易方式以及實(shí)時(shí)市場(chǎng)采用的平衡機(jī)制方式則體現(xiàn)出明顯的分散式特征。
在歐盟電力市場(chǎng)中，由于“集中競(jìng)價(jià)，邊際出清”的日前市場(chǎng)的存在（峰谷價(jià)差信號(hào)的存在），使得抽水蓄能電站具備了獨(dú)立參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)生存的基礎(chǔ)條件。因此，在歐盟國(guó)家抽水蓄能電站一般作為獨(dú)立市場(chǎng)成員，與其它電廠在市場(chǎng)上展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。其收入的主要來(lái)源包括參與輔助服務(wù)市場(chǎng)和現(xiàn)貨市場(chǎng)峰谷套利。
典型案例：奧地利普芬寧貝格抽水蓄能電站規(guī)劃裝機(jī)容量3×150MW，項(xiàng)目預(yù)計(jì)2024年投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。根據(jù)該項(xiàng)目收購(gòu)盡職調(diào)查報(bào)告的仿真結(jié)果，在當(dāng)前市場(chǎng)價(jià)格水平下，機(jī)組將更多的容量參與輔助服務(wù)市場(chǎng)將獲得更佳的收益（盡調(diào)報(bào)告中未拆解出調(diào)峰填谷及輔助服務(wù)的收入）。
主要啟示
抽水蓄能電站無(wú)論是在分散式電力市場(chǎng)還是集中式電力市場(chǎng)環(huán)境下均能實(shí)現(xiàn)生存。但在不同市場(chǎng)模式中運(yùn)營(yíng)模式存在明顯差異，在分散式電力市場(chǎng)中，由于峰谷價(jià)差信號(hào)的隱化，為保障抽水蓄能電站的合理生存，需對(duì)其制訂特殊的電價(jià)政策，如固定合約機(jī)制等；而在集中式市場(chǎng)環(huán)境中，抽水蓄能電站可作為獨(dú)立個(gè)體參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，通常不需為其設(shè)計(jì)單獨(dú)的保障機(jī)制。
從國(guó)外電力市場(chǎng)化改革國(guó)家或地區(qū)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，無(wú)論是分散式電力市場(chǎng)還是集中式電力市場(chǎng)，抽水蓄能電站能夠獨(dú)立參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)并實(shí)現(xiàn)生存的電力市場(chǎng)環(huán)境，至少包括以下二個(gè)必備要素：一是運(yùn)行良好的現(xiàn)貨市場(chǎng)，能夠提供峰谷套利空間；二是完善的輔助服務(wù)市場(chǎng)，使得抽水蓄能電站提供輔助服務(wù)的價(jià)值得到合理的體現(xiàn)。只有當(dāng)上述兩個(gè)條件同時(shí)滿(mǎn)足時(shí)，抽水蓄能電站才具備完全推向市場(chǎng)的可能條件。
從國(guó)外實(shí)踐來(lái)看，典型的抽水蓄能電站其輔助服務(wù)收入均已占到其總收入的50%以上，調(diào)峰填谷收入則不足50%。而根據(jù)典型抽水蓄能電站運(yùn)行工況估算，抽水蓄能電站在我國(guó)現(xiàn)行輔助服務(wù)政策框架下可實(shí)現(xiàn)的收入不足其年容量成本的5%，與國(guó)外存在巨大差異。究其原因，成熟市場(chǎng)化國(guó)家輔助服務(wù)定價(jià)所基于的機(jī)會(huì)成本定價(jià)方法與國(guó)內(nèi)輔助服務(wù)基于的會(huì)計(jì)成本定價(jià)方法之差異是主因。這也表明，即使國(guó)內(nèi)推進(jìn)了電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)，輔助服務(wù)市場(chǎng)若不能同步改革到位（輔助服務(wù)定價(jià)含機(jī)會(huì)成本信號(hào)），抽水蓄能電站作為獨(dú)立個(gè)體參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的條件同樣并不滿(mǎn)足。
本文系《中國(guó)電力企業(yè)管理》獨(dú)家稿件。作者王睿、羅開(kāi)顏、張會(huì)娟、劉慶供職于電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院。
