中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：隨著可再生能源比例的不斷攀升，跨地區(qū)大范圍電力交易已經(jīng)成為國(guó)外電力市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。美國(guó)各大市場(chǎng)范圍不斷擴(kuò)大，歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)取得了階段性進(jìn)展，日本也采用了多種措施促進(jìn)跨區(qū)電力交易。本文首先總結(jié)跨國(guó)跨區(qū)電力市場(chǎng)總體模式，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)研究對(duì)比美國(guó)、歐洲、日本三個(gè)典型跨地區(qū)電力市場(chǎng)，分析各模式特點(diǎn)及建設(shè)背景，提出對(duì)我國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)的借鑒意義。
跨國(guó)跨區(qū)電力市場(chǎng)模式分析與啟示
執(zhí)筆人：曲昊源、楊素
國(guó)網(wǎng)能源院企業(yè)戰(zhàn)略研究所
一、跨國(guó)跨區(qū)電力市場(chǎng)模式總體概況
根據(jù)交易方式不同，現(xiàn)階段跨國(guó)跨區(qū)電能交易主要包括兩種機(jī)制：雙邊交易和集中交易。雙邊交易主要指參與交易的兩國(guó)市場(chǎng)主體通過雙方洽談協(xié)商，開展電力交易的機(jī)制，以中長(zhǎng)期交易為主。集中交易是發(fā)電企業(yè)、電力用戶和售電公司等通過交易機(jī)構(gòu)統(tǒng)一集中開展交易，一般以短期交易為主。雙邊交易與集中交易對(duì)比見表1。
表1 雙邊交易與集中交易對(duì)比
1.雙邊交易
雙邊交易中兩國(guó)市場(chǎng)主體通過雙邊協(xié)商的方式達(dá)成跨國(guó)購售電協(xié)議。從參與主體來看，雙邊交易可以分為兩種交易類型：
一是在兩國(guó)電力市場(chǎng)開放程度較低的情況下，一般由兩國(guó)電網(wǎng)公司或垂直一體化的電力公司代理市場(chǎng)主體開展購售電協(xié)商，即代理協(xié)商。代理模式下的雙邊交易示意如圖1所示。
圖1 代理模式下的雙邊交易示意圖
二是由兩國(guó)發(fā)電企業(yè)、電力用戶、售電公司等市場(chǎng)主體進(jìn)行直接對(duì)接協(xié)商，開展電力交易。協(xié)議達(dá)成后，市場(chǎng)主體應(yīng)將協(xié)議在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提交至所在國(guó)家或地區(qū)的電力調(diào)度、交易機(jī)構(gòu)。市場(chǎng)化雙邊交易示意如圖2所示。
圖2 市場(chǎng)化雙邊交易示意圖
2.集中交易
集中交易指不同國(guó)家的市場(chǎng)主體在交易平臺(tái)上開展競(jìng)價(jià)與出清，從而達(dá)成跨國(guó)電力交易協(xié)議的機(jī)制。常見的集中交易有兩種模式：“聯(lián)合市場(chǎng)”模式和“統(tǒng)一市場(chǎng)”模式。
一是“聯(lián)合市場(chǎng)”模式：即兩國(guó)市場(chǎng)主體分別在各自的電力交易平臺(tái)進(jìn)行注冊(cè)和競(jìng)價(jià)，通過兩國(guó)電力市場(chǎng)的聯(lián)合出清達(dá)成跨國(guó)交易電量。目前，歐洲主要采用“聯(lián)合市場(chǎng)”模式開展跨國(guó)電力交易，日前市場(chǎng)已基本實(shí)現(xiàn)大范圍聯(lián)合出清。聯(lián)合出清時(shí)不考慮各國(guó)（價(jià)區(qū)）內(nèi)部輸電阻塞，僅考慮跨國(guó)（價(jià)區(qū)）之間的輸電線路容量限制。此外，歐洲目前正在積極建設(shè)日內(nèi)統(tǒng)一市場(chǎng)，通過搭建統(tǒng)一的信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)訂單共享。集中交易“聯(lián)合市場(chǎng)模式”示意如圖3所示。
圖3 集中交易“聯(lián)合市場(chǎng)”模式示意圖
二是“統(tǒng)一市場(chǎng)”模式，即將多個(gè)電力市場(chǎng)融合為一，形成統(tǒng)一的電力市場(chǎng)，集中開展多種周期的電力交易。例如，美國(guó)各州獨(dú)立性較強(qiáng)，但形成了多個(gè)區(qū)域統(tǒng)一電力市場(chǎng)，在同一個(gè)市場(chǎng)平臺(tái)開展日前市場(chǎng)、實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)交易，充分發(fā)揮集中優(yōu)化調(diào)度和各類資源互補(bǔ)互濟(jì)的協(xié)同優(yōu)勢(shì)。集中交易“統(tǒng)一市場(chǎng)模式”示意如圖4所示。
圖4 集中交易“統(tǒng)一市場(chǎng)”模式示意圖
二、美國(guó)區(qū)域統(tǒng)一市場(chǎng)機(jī)制
近年來，在資源大范圍優(yōu)化配置需求驅(qū)動(dòng)下，美國(guó)建立了新英格蘭（ISO-NE）、紐約（NYISO）、PJM、西南部（SPP）、得州（ERCOT）、加州（CAISO）和中西部（MISO）等七個(gè)有組織的區(qū)域電力市場(chǎng)。每個(gè)區(qū)域電力市場(chǎng)的日前、實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)由所屬市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)考慮電網(wǎng)安全約束集中組織、統(tǒng)一優(yōu)化，采用節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)機(jī)制。各區(qū)域市場(chǎng)之間主要開展中長(zhǎng)期雙邊交易。
下面以美國(guó) PJM市場(chǎng)為例進(jìn)行具體說明：PJM屬于“集中式”市場(chǎng)模式，包括電能市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)、金融輸電權(quán)市場(chǎng)和容量市場(chǎng)?，F(xiàn)貨市場(chǎng)由日前電能市場(chǎng)和實(shí)時(shí)電能市場(chǎng)組成。美國(guó)PJM電力市場(chǎng)具有如下特點(diǎn)：
一是考慮物理約束集中組織、統(tǒng)一優(yōu)化。在日前市場(chǎng)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)中，PJM均應(yīng)用基于安全約束的市場(chǎng)出清工具，在滿足發(fā)用電平衡、電網(wǎng)安全、機(jī)組運(yùn)行和輔助服務(wù)需求等多種約束條件下，以生產(chǎn)成本最低為目標(biāo)，出清各市場(chǎng)成員的中標(biāo)電量電價(jià)。實(shí)時(shí)市場(chǎng)的出清結(jié)果用于發(fā)用電調(diào)度。
二是調(diào)度交易一體，電網(wǎng)獨(dú)立。PJM市場(chǎng)采用調(diào)度交易一體化、電網(wǎng)獨(dú)立的管理模式。
三是節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)定價(jià)。 PJM市場(chǎng)采用節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)（LMP）的電能定價(jià)機(jī)制。在日前和實(shí)時(shí)電能市場(chǎng)中，每個(gè)母線節(jié)點(diǎn)的價(jià)格由發(fā)電報(bào)價(jià)、購電報(bào)價(jià)和輸電網(wǎng)絡(luò)共同決定。
三、歐盟跨國(guó)聯(lián)合市場(chǎng)機(jī)制
2006年以來，歐盟已陸續(xù)實(shí)現(xiàn)多國(guó)、多區(qū)域市場(chǎng)的聯(lián)合交易，基于統(tǒng)一市場(chǎng)核心規(guī)則、實(shí)現(xiàn)聯(lián)合出清的市場(chǎng)機(jī)制正在逐步建立。歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)主要包括四個(gè)方面：跨境雙邊物理合約、日前市場(chǎng)、日內(nèi)市場(chǎng)、實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)。歐盟跨國(guó)電力市場(chǎng)框架如圖5所示。
圖5 歐盟跨國(guó)電力市場(chǎng)框架
1.跨境雙邊合約
跨境雙邊合約主要由市場(chǎng)成員自行簽訂，一般為中長(zhǎng)期物理跨境交易。為保證雙邊合約能夠執(zhí)行，需要由市場(chǎng)成員向交易涉及國(guó)家的輸電運(yùn)營(yíng)商（TSO）購買物理輸電權(quán)，并且在規(guī)定時(shí)間內(nèi)向電力送出國(guó)和受入國(guó)的TSO提交跨境輸電計(jì)劃。
2.日前市場(chǎng)耦合
各國(guó)的日前市場(chǎng)通過市場(chǎng)耦合的方式實(shí)現(xiàn)跨境交易和聯(lián)合出清。截至2019年12月，歐洲已實(shí)現(xiàn)日前市場(chǎng)聯(lián)合的國(guó)家共27個(gè)。歐盟日前市場(chǎng)采用跨國(guó)聯(lián)合出清、分區(qū)電價(jià)模式，基本上一個(gè)國(guó)家為一個(gè)價(jià)區(qū)。日前市場(chǎng)出清采用同一算法進(jìn)行聯(lián)合出清，由各大交易所輪值負(fù)責(zé)；日內(nèi)市場(chǎng)、實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)主要由各成員國(guó)調(diào)度機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)。日前市場(chǎng)聯(lián)合出清忽略各國(guó)（價(jià)區(qū)）內(nèi)部輸電阻塞，僅考慮跨國(guó)（價(jià)區(qū)）之間的輸電線路容量限制。若跨國(guó)輸電系統(tǒng)無阻塞則整個(gè)耦合市場(chǎng)形成統(tǒng)一價(jià)區(qū)；若系統(tǒng)存在阻塞，則分割成不同價(jià)區(qū)。
3.日內(nèi)市場(chǎng)
近年來，隨著可再生能源在歐洲的快速發(fā)展，風(fēng)能、太陽能的大規(guī)模并網(wǎng)給歐洲區(qū)域電網(wǎng)的實(shí)時(shí)功率平衡帶來了巨大挑戰(zhàn)，為有效平抑可再生能源的不確定性與波動(dòng)性，歐洲各國(guó)進(jìn)一步加強(qiáng)能源領(lǐng)域合作以破除市場(chǎng)壁壘實(shí)現(xiàn)可再生能源的跨區(qū)域消納。在日前市場(chǎng)聯(lián)合出清的基礎(chǔ)上，多家交易所啟動(dòng)了歐洲跨境日內(nèi)電力市場(chǎng)項(xiàng)目（XBID）來進(jìn)一步推進(jìn)歐洲電力市場(chǎng)的一體化建設(shè)。目前，XBID項(xiàng)目已成功上線運(yùn)行，并于2018年6月進(jìn)行了首次跨境電力交易與電力傳輸，覆蓋了14個(gè)歐盟國(guó)家。
4.平衡市場(chǎng)
近年來，隨著歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)的推進(jìn)，在ENTSO-E的協(xié)調(diào)組織下，各國(guó)正積極探索建立跨國(guó)平衡和輔助服務(wù)采購機(jī)制。
四、日本跨區(qū)交易機(jī)制
實(shí)施市場(chǎng)化改革之前，日本電力市場(chǎng)是典型的區(qū)域壟斷市場(chǎng)。發(fā)輸配售一體化的十大電力公司在各自的經(jīng)營(yíng)區(qū)域自給自足?？鐓^(qū)的電力聯(lián)絡(luò)線薄弱，交易量較少。東日本大地震后，局部地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的電力短缺，區(qū)域電力的互濟(jì)變得尤為重要。日本采取了多種方式促進(jìn)跨區(qū)交易。
日本跨區(qū)交易模式接近于歐洲跨國(guó)日前市場(chǎng)耦合模式。日前市場(chǎng)交易出清僅考慮區(qū)域間物理約束，在區(qū)域間輸電通道無阻塞的情況下，整個(gè)市場(chǎng)形成統(tǒng)一的價(jià)格；若存在阻塞，則采用“市場(chǎng)分裂”的方式，阻塞區(qū)域形成分區(qū)電價(jià)。
為了實(shí)現(xiàn)跨區(qū)電力交易，日本采取了一系列措施，主要包括完善過網(wǎng)費(fèi)機(jī)制、建立統(tǒng)一的輸電運(yùn)行協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)、跨區(qū)聯(lián)絡(luò)線擴(kuò)容、完善輸電權(quán)分配機(jī)制等。
1.廢除“調(diào)撥供電費(fèi)制度”減少跨區(qū)交易成本
2005年4月，日本政府為了促進(jìn)跨區(qū)交易的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)用戶可以不受供電服務(wù)區(qū)域的約束選擇供電公司，廢除了調(diào)撥供電費(fèi)制度。在原制度下，在A電力公司經(jīng)營(yíng)區(qū)域的PPS向在C電力公司經(jīng)營(yíng)區(qū)域的用戶供電，要根據(jù)調(diào)撥供電合同（即過網(wǎng)送電合同）向A、B電力公司支付過網(wǎng)送電費(fèi)。改革后，向A、B電力公司支付的過網(wǎng)送電費(fèi)不再由PPS承擔(dān)，改由C電力公司經(jīng)營(yíng)區(qū)域內(nèi)的所有用戶分?jǐn)偂?
2.建立廣域系統(tǒng)運(yùn)行協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)（OCCTO）
2015年4月，日本改革的第一階段開始，正式掛牌成立了廣域系統(tǒng)運(yùn)行協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)全國(guó)各個(gè)電力公司調(diào)度機(jī)構(gòu)運(yùn)營(yíng)。設(shè)立廣域系統(tǒng)運(yùn)行協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)的目的是負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各個(gè)電力公司的調(diào)度運(yùn)營(yíng)，強(qiáng)化日常和緊急情況下的電力穩(wěn)定供應(yīng)能力，以及全國(guó)范圍內(nèi)的電力供需平衡能力。該機(jī)構(gòu)除了接管電力系統(tǒng)利用協(xié)會(huì)（ESCJ）的職責(zé)外，還賦予其在全國(guó)范圍的電力供需平衡與調(diào)整、跨區(qū)域電力線路的建設(shè)規(guī)劃、運(yùn)營(yíng)等方面的職能，并且加強(qiáng)了其在災(zāi)害期間電力調(diào)配的權(quán)限。在現(xiàn)貨市場(chǎng)交易中，也負(fù)責(zé)跨區(qū)聯(lián)絡(luò)線阻塞情況的校核。
3.區(qū)域聯(lián)絡(luò)線擴(kuò)容
電改后，日本一直持續(xù)增強(qiáng)跨區(qū)電力輸送能力，如表10-2所示。到2018年底，連接北海道地區(qū)和東北地區(qū)北本聯(lián)絡(luò)線已從原來的600 MW增加到900 MW，連接?xùn)|京地區(qū)和中部地區(qū)的東西聯(lián)絡(luò)線從1200 MW增加到2100 MW。此外，日本政府還考慮將長(zhǎng)野地區(qū)的直流互聯(lián)將功率提高到2100 MW。
五、對(duì)我國(guó)的啟示
一是加強(qiáng)電力市場(chǎng)頂層設(shè)計(jì)。歐盟在2011年明確提出建設(shè)歐盟內(nèi)部統(tǒng)一能源市場(chǎng)的目標(biāo)，要求各成員國(guó)加快電網(wǎng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)能源在歐盟范圍內(nèi)的自由輸送和供應(yīng)，并為推進(jìn)能源市場(chǎng)立法、統(tǒng)一運(yùn)行規(guī)則和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等各項(xiàng)工作列出完成時(shí)間表。我國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)經(jīng)歷了較長(zhǎng)的實(shí)踐探索過程，當(dāng)前中長(zhǎng)期市場(chǎng)、現(xiàn)貨市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)等已具雛形，下一步應(yīng)深化全國(guó)電力市場(chǎng)頂層設(shè)計(jì)研究，明確提出全國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)路徑，加強(qiáng)各市場(chǎng)、各地區(qū)間的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。
二是擴(kuò)大市場(chǎng)優(yōu)化范圍。從美國(guó)、歐洲跨國(guó)跨區(qū)市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)來看，不斷擴(kuò)大市場(chǎng)范圍，實(shí)現(xiàn)資源在更大范圍內(nèi)的優(yōu)化配置是國(guó)外電力市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。歐盟正在致力于擴(kuò)大日內(nèi)聯(lián)合市場(chǎng)覆蓋范圍，美國(guó)西南電力庫等區(qū)域統(tǒng)一市場(chǎng)不斷有新成員加入。我國(guó)已經(jīng)初步形成全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的格局，跨省跨區(qū)資源優(yōu)化配置需求顯著，市場(chǎng)建設(shè)應(yīng)以大范圍資源優(yōu)化配置為主要目標(biāo)之一。
三是研究探索跨省跨區(qū)輸電權(quán)交易機(jī)制。從國(guó)外經(jīng)驗(yàn)來看，為了促進(jìn)電力資源的大范圍優(yōu)化配置，各國(guó)根據(jù)國(guó)情和市場(chǎng)模式均采用了輸電權(quán)交易的方式進(jìn)行跨境輸電通道容量分配。建議研究探索適應(yīng)全國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)的省間輸電權(quán)交易機(jī)制，充分挖掘省間輸電通道資源利用空間，有利于省間交易開展。
專家介紹
曲昊源，國(guó)網(wǎng)能源院企業(yè)戰(zhàn)略研究所改革與市場(chǎng)研究室研究員。主要從事電力市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)、電力體制改革等領(lǐng)域的研究，熟悉歐洲、美國(guó)等國(guó)外電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)。連續(xù)三年主筆《國(guó)內(nèi)外電力市場(chǎng)化改革分析報(bào)告》。曾主持、參與多項(xiàng)政府有關(guān)部門的委托項(xiàng)目以及國(guó)家電網(wǎng)有限公司重大科技項(xiàng)目、重大戰(zhàn)略課題、管理咨詢項(xiàng)目等的研究與管理工作，多次獲得國(guó)家電網(wǎng)有限公司軟科學(xué)成果獎(jiǎng)。
楊素，博士，畢業(yè)于清華大學(xué)電機(jī)系，師從盧強(qiáng)院士。國(guó)網(wǎng)能源院企業(yè)戰(zhàn)略研究所改革與市場(chǎng)研究室專家。長(zhǎng)期從事電力市場(chǎng)、電力體制改革、電力行業(yè)節(jié)能減排等領(lǐng)域研究。曾作為負(fù)責(zé)人承擔(dān)了50多項(xiàng)國(guó)家電網(wǎng)公司重大科技項(xiàng)目、重大戰(zhàn)略課題、管理咨詢項(xiàng)目等的研究與管理工作，項(xiàng)目?jī)?nèi)容涉及售電側(cè)改革、大用戶直接交易、增量配電業(yè)務(wù)放開、現(xiàn)貨市場(chǎng)等領(lǐng)域，具有豐富的理論、技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介：企業(yè)戰(zhàn)略研究所（以下簡(jiǎn)稱戰(zhàn)略所）成立于2009年，原名為企業(yè)戰(zhàn)略與管理咨詢研究所，2010年12月單獨(dú)設(shè)立企業(yè)戰(zhàn)略研究所，是國(guó)網(wǎng)能源院核心研究所之一。經(jīng)過多年實(shí)踐和積累，在企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃、體制改革與電力市場(chǎng)、企業(yè)國(guó)際化發(fā)展等領(lǐng)域已形成顯著優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)造就了一支專業(yè)素質(zhì)高、研究能力強(qiáng)的研究咨詢隊(duì)伍。戰(zhàn)略所內(nèi)設(shè)企業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃研究室、改革與市場(chǎng)研究室、國(guó)際化發(fā)展研究室，共有32名員工，平均年齡32歲，其中博士27人，碩士5人，具有高級(jí)職稱12人，國(guó)家電網(wǎng)公司優(yōu)秀專家人才后備3人，是一只充滿活力、善于思考、凝聚力強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)。曾獲得“2010年度國(guó)家電網(wǎng)公司先進(jìn)黨支部”、“2011-2012年度國(guó)家電網(wǎng)公司科技工作先進(jìn)集體”、“2018年度國(guó)家電網(wǎng)有限公司先進(jìn)班組”、國(guó)網(wǎng)能源院“2011-2017年度先進(jìn)集體”以及“課題攻關(guān)黨員先鋒團(tuán)隊(duì)”等稱號(hào)。2016年，設(shè)立“馬莉勞模創(chuàng)新工作室”。
