2019年是我國電力市場化快速推進的一年，無論是經(jīng)營性發(fā)用電計劃完全放開，還是電力現(xiàn)貨試點地區(qū)進入試結(jié)算階段，都對我國的市場化建設(shè)具有“里程碑”意義。從電力現(xiàn)貨市場試點試結(jié)算的結(jié)果分析來看，在大規(guī)模放開發(fā)用電計劃背景下，基于變動成本競爭的電力現(xiàn)貨市場，對發(fā)電企業(yè)回收全部投資形成了巨大挑戰(zhàn)。同時，隨著我國可再生能源的快速發(fā)展，確保靈活性調(diào)節(jié)資源容量充裕是保證可再生能源大規(guī)模接入后系統(tǒng)可靠性的迫切要求。因此，進一步完善電力市場價格體系，采用適當(dāng)?shù)膬r格激勵機制幫助發(fā)電企業(yè)獲得合理的投資回報、鼓勵發(fā)電企業(yè)投資建設(shè)適合靈活性調(diào)節(jié)資源容量非常必要。從市場化的國際實踐來看，先行國家已經(jīng)進行了非常有益的嘗試。
我國電力市場化需要電源側(cè)的容量機制
我國的電力體制改革正遵循《關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》（中發(fā)〔2015〕9號，以下簡稱“中發(fā)9號文”）確定的總體思路和基本原則有序推進。改革的重點內(nèi)容之一是建立競爭性的電力批發(fā)市場，形成主要由市場決定能源價格的機制，目標(biāo)是建立以中長期交易規(guī)避風(fēng)險，以現(xiàn)貨市場發(fā)現(xiàn)價格，交易品種齊全、功能完善的電力市場。
中發(fā)9號文頒布以來，以電力中長期交易為代表的電力市場化交易發(fā)展迅猛，兼之彼時正處于電力供給總體過剩的時期，電價水平降低明顯，改革紅利充分釋放。但是這種市場化交易僅僅只是電能量交易，無法體現(xiàn)電力生產(chǎn)供需實時平衡的特性，競爭形成的價格并不體現(xiàn)不同時段電能生產(chǎn)成本和價值的差異，也無法給予為系統(tǒng)提供了差異化產(chǎn)品和服務(wù)的不同電源合理的成本補償和回報。
為推動競爭性電力批發(fā)市場向縱深發(fā)展，建設(shè)體現(xiàn)電力供需實時平衡特性的電力現(xiàn)貨市場勢在必行。2017年8月，國家發(fā)改委、國家能源局批準(zhǔn)8個電力現(xiàn)貨市場建設(shè)試點，并于2019年6月30日前相繼開展模擬試運行，現(xiàn)貨市場建設(shè)加速推進。現(xiàn)貨交易作為市場化電力電量平衡機制的補充部分，起到發(fā)現(xiàn)價格、完善交易品種、形成充分競爭的作用。發(fā)電企業(yè)在電力現(xiàn)貨市場中進行的是時間尺度有限的短期決策。在短期決策過程中，往往不能實現(xiàn)全部投入的調(diào)整，而只能調(diào)整變動投入。因此電力現(xiàn)貨市場是基于變動成本進行競爭的市場，發(fā)電企業(yè)在現(xiàn)貨市場中通常基于自身發(fā)電生產(chǎn)的短期邊際成本進行短期的產(chǎn)量決策。由此形成的電力現(xiàn)貨價格以各時段滿足電力負荷需求的短期邊際成本為基礎(chǔ)形成，能夠提供電力商品時空價值信號，實現(xiàn)電力資源的短時高效、優(yōu)化配置。但是，單純的電力現(xiàn)貨價格會使得邊際機組的固定成本缺乏有效的回收渠道，也使其他參與電力現(xiàn)貨市場競爭的機組的固定成本回收存在較大的不確定性。尤其是在以風(fēng)光為代表的可再生能源發(fā)電占比不斷提高的電力系統(tǒng)中，短期發(fā)電邊際成本持續(xù)降低，固定成本回收的不確定性將增大。固定成本回收缺乏穩(wěn)定預(yù)期，會使得發(fā)電投資風(fēng)險增加，難以有效引導(dǎo)充足的發(fā)電容量投資，從長期來看無法保證發(fā)電容量充裕性，這將危及電力系統(tǒng)安全及電力市場穩(wěn)定。
目前，隨著“計劃電量”的日益縮減，電力批發(fā)價格雙軌制運行的逐步退出，這是全面建立競爭性電力市場的正確發(fā)展方向。但是，“雙軌制”中“計劃電量”和政府定價的退出，使得在市場供過于求時，發(fā)電企業(yè)失去了原本相對穩(wěn)定的固定成本回收保障機制，面臨的投資風(fēng)險大幅增加；缺乏固定成本回收機制將使得發(fā)電企業(yè)對發(fā)電容量的投資意愿降低，有可能導(dǎo)致供不應(yīng)求的局面出現(xiàn)，此時用戶將面臨電價大幅上漲的風(fēng)險。因此，“雙軌制”退出時，若無其他科學(xué)、合理的價格形成機制予以替代，從長遠來看，將影響發(fā)電企業(yè)的正常生產(chǎn)運營和投資決策，最終影響整個電力系統(tǒng)的容量充裕和市場穩(wěn)定，發(fā)用雙方的風(fēng)險都將大大增加。探索建立電源側(cè)容量機制是解決這一問題，保障發(fā)電容量充裕和未來市場穩(wěn)定的必由之路。電源側(cè)容量機制也是完備的電力批發(fā)價格體系的有機組成，與體系中的其他價格形成機制一同來完整的體現(xiàn)不同功能定位的發(fā)電機組提供的差異化產(chǎn)品和服務(wù)的價值，實現(xiàn)發(fā)電資源的優(yōu)化配置，這對包括水電在內(nèi)的清潔能源占比日益增加的未來更為重要。
電力市場先行國家的有益嘗試
在建立競爭性電力市場的過程中，許多國家和地區(qū)都設(shè)計相應(yīng)的電源側(cè)容量機制。綜合對國外實踐的分析，主要的電源側(cè)容量機制可歸納為：容量市場機制、稀缺定價機制及容量補償機制三類，相應(yīng)的典型實踐包括英國和美國PJM的容量市場方式、美國德州市場的稀缺電價機制、智利的容量補償機制。
英國和美國PJM的容量市場
英國實踐。英國的容量市場機制是2011年7月提出的。政策出臺背景是：未來10年（2011-2021年），隨著老舊的燃煤發(fā)電站和核電站的陸續(xù)關(guān)閉，整個英國的發(fā)電能力將減少1/4；2050年英國電力需求增幅較大，預(yù)計增加30%-60%；低碳機組間歇性較強和調(diào)度靈活性較差的特點對系統(tǒng)的備用容量提出了較高要求，但由于其極低的運行費用，低碳機組發(fā)電容量的增加會擠占現(xiàn)有常規(guī)機組的發(fā)電空間，而導(dǎo)致很多非低碳機組過早地退出。為了更加可靠、經(jīng)濟地保障中長期的發(fā)電容量充裕性和促進能源低碳化，英國于2014年引入了容量市場，通過糾正市場失靈和容量價格來引導(dǎo)電源投資，避免發(fā)電裝機容量的周期性過度過剩與短缺循環(huán)，以最經(jīng)濟有效的方式保證安全穩(wěn)定的電力供應(yīng)。
英國容量市場的范圍包括英格蘭、威爾士和蘇格蘭，不包括北愛爾蘭。英國容量市場以拍賣形式進行，標(biāo)的物為容量交付年系統(tǒng)所需的發(fā)電容量。拍賣對于任何一個容量交付年提前4年舉行，包括一級市場和二級市場。除供應(yīng)側(cè)外，需求側(cè)資源也可參與。容量價格通過競價拍賣確定，所交易的容量由英國國家電網(wǎng)公司代表售電公司進行收購，中標(biāo)的容量必須保證在系統(tǒng)需要時能提供電能，否則將面臨處罰。
英國的容量市場主要分為五個環(huán)節(jié)進行操作：
一是由英國能源和氣候變化部根據(jù)電力調(diào)度機構(gòu)對滿足系統(tǒng)長期可靠性標(biāo)準(zhǔn)所需容量的分析和系統(tǒng)尖峰負荷的預(yù)測結(jié)果，確定容量需求。
二是進行一級容量市場的拍賣。容量市場是技術(shù)中立的，除已經(jīng)有差價合約，小規(guī)模發(fā)電的固定電價制度和可再生能源義務(wù)的容量外，所有現(xiàn)有的和新建的容量都有資格參加容量市場的拍賣。主市場（一級市場）是先于交付年4年的拍賣，滿足絕大部分的容量交易。存量發(fā)電容量默認(rèn)可得到1年后交付的容量合同，新改造的電站可以得到為期3年的容量合同，而更長的容量合同主要給新建電站。
三是開展二級容量市場交易。二級市場是先于交付年1年的拍賣，容量提供者可以在該市場中對他們的容量進行二次交易，實現(xiàn)容量調(diào)整。二級市場的交易可以是物理交易，也可以是金融交易。對容量提供者來說，二級市場是他們規(guī)避容量市場懲罰風(fēng)險的重要工具。
四是競標(biāo)成功的容量提供者將在交付年得到相應(yīng)的報酬。容量提供者需要履行在交付年有需要時提供能量的義務(wù)，否則就要面臨與停電損失相關(guān)的罰款。
五是容量合同的費用由售電商承擔(dān)，依據(jù)其交付年在電能市場中所占份額進行結(jié)算。費用由售電商經(jīng)結(jié)算機構(gòu)交給容量提供者，如果容量提供者面臨罰款，它們的罰款也會經(jīng)結(jié)算機構(gòu)交給售電商。
英國能源與氣候變化部與英國天然氣和電力市場辦公室認(rèn)為預(yù)估容量市場的引入可以改善英國電力系統(tǒng)的可靠性。2014年6月，能源與氣候變化部發(fā)布《容量市場影響評估》，指出容量市場減少了尖峰電價的發(fā)生。2014年10月，英國能源與氣候變化部發(fā)布《實施計劃影響評估》指出容量市場將為英國2012－2030年間帶來至少6億英鎊正凈現(xiàn)值的積極影響。
美國PJM實踐。美國PJM市場建立后發(fā)現(xiàn)，在單一能量市場的環(huán)境下，有兩種情況造成價格上漲：一是在能源價格上漲期間，價格由低效的邊際機組的成本設(shè)定；二是在由于容量不足而導(dǎo)致的價格上漲期間，價格由失負荷價值決定。PJM 評估后認(rèn)為，在當(dāng)時的價格上限的限制下，新的峰荷機組遠遠不能收回其成本，造成發(fā)電企業(yè)普遍推遲對新建機組的投資，影響了未來電力供應(yīng)的充裕性。由此，PJM提出建立可靠性定價模型容量市場來保障電力市場發(fā)電容量充裕性
PJM容量市場由多重拍賣市場組成，包括1個基本拍賣市場（BRA）、3個追加拍賣市場和1個雙邊市場。容量市場的成員由負荷資源和發(fā)電企業(yè)組成。PJM 區(qū)域內(nèi)的存量機組，必須作為電源提供者參與基本拍賣市場。區(qū)外機組、規(guī)劃中的機組、現(xiàn)存的或規(guī)劃中的負荷資源，以及獲得審批的輸電擴容工程可以自愿選擇參加基本拍賣市場。存量機組或負荷資源，如果沒有參與基本拍賣市場的報價，則失去了參與任何一次追加拍賣的資格。在容量市場中獲得出清的機組，必須參加相應(yīng)容量交付年電能量市場的競價。
PJM 將每年的6月1日至次年的5月31日，定義為一個容量交付年?；九馁u市場在每個容量交付年的前3年的5月份舉行。PJM 通過基本拍賣市場獲得足夠的容量，并將容量購買費用按負荷比例分?jǐn)偨o區(qū)域內(nèi)的各負荷服務(wù)商（Load Serving Entity，可以理解為一個供電企業(yè)）。
在基本拍賣市場出清之后，隨著時間的推移和信息的更新，在每個容量交付年之前，PJM的容量市場還通過3次追加拍賣來修正和協(xié)調(diào)市場變化的需要。
此外，PJM采用劃分容量輸送區(qū)域的方式來處理地區(qū)輸電約束問題，劃分容量輸送區(qū)域基本思想是將傳輸約束地區(qū)和不受約束地區(qū)的價格分離開。
美國德州市場電力市場稀缺定價機制
德州市場僅有單一能量市場，沒有容量市場。發(fā)電企業(yè)建造電廠的成本必須從發(fā)電和提供輔助服務(wù)的收益中來回收，直接將高市場價格作為容量機制。為了鼓勵投資興建新電廠，德州市場制定了一系列稀缺定價機制，在系統(tǒng)電能和備用稀缺的情況下提高電能價格。
德州市場實時結(jié)算價格由市場出清得到的節(jié)點邊際電價加上運營機構(gòu)事后計算的實時備用價格增量和可靠性部署價格增量構(gòu)成，每15分鐘計算一次。德州市場為三者之和設(shè)置了較高的價格上限，當(dāng)前上限是9000美元/兆瓦時。其中，電能量和輔助服務(wù)報價曲線的上限是7000美元/兆瓦時，報價下限是-250美元/兆瓦時。這樣保證在電能和備用稀缺的情況下，出清價格會很高甚至高達9000美元/兆瓦時。
按照德州市場定價規(guī)則，當(dāng)系統(tǒng)備用過剩時，由于負荷停電損失概率較低，備用的價格很低，接近零。當(dāng)備用短缺時，由于負荷停電概率很高，備用價格會迅速抬高。按照規(guī)定，當(dāng)備用少于2000兆瓦時，電力市場的價格就會達到市場價格的最大值9000美元/兆瓦時。假設(shè)當(dāng)時市場的能源邊際成本是1000美元/兆瓦時的話，這意味著提供頂峰輔助服務(wù)的資源可以得到8000美元/兆瓦時的價格。
智利容量補償機制
智利的容量補償機制是通過監(jiān)管機構(gòu)制定的容量價格為發(fā)電企業(yè)提供容量補償，幫助其回收固定成本。該容量補償機制通過設(shè)定容量電價和計算可補償容量來實施。從經(jīng)濟學(xué)角度看，智利容量補償機制是運用經(jīng)濟性監(jiān)管手段對競爭性發(fā)電側(cè)現(xiàn)貨市場的補充。
智利的現(xiàn)貨市場與歐美等國的市場不同，所有發(fā)電企業(yè)不報價，只需上報可用容量及其運行成本（燃煤、燃氣機組需提交燃料供應(yīng)合同），發(fā)電側(cè)現(xiàn)貨市場運營中心審核其運行成本?，F(xiàn)貨市場以總發(fā)電成本最小為目標(biāo)，基于某時點的系統(tǒng)負荷和機組發(fā)電邊際成本進行安全經(jīng)濟調(diào)度，邊際出清形成電能量市場價格。當(dāng)由較高的變動成本設(shè)定市場價格時，變動成本較低的發(fā)電企業(yè)除了能夠在現(xiàn)貨市場回收其變動成本，還能夠回收一部分固定成本；而市場中變動成本最高的機組只能從現(xiàn)貨市場回收其變動成本。因此，為幫助發(fā)電企業(yè)回收固定成本，智利通過監(jiān)管機構(gòu)制定的容量價格為發(fā)電企業(yè)提供容量補償，從而對競爭性發(fā)電側(cè)現(xiàn)貨市場起到補充作用。
智利容量補償機制的操作流程分三個步驟：
一是制定容量電價。智利國家能源委員會決定容量電價。在智利國家能源委員會的領(lǐng)導(dǎo)下由獨立顧問委員會每4年對容量電價的計算公式和計算常數(shù)進行一次測算，測算方法是基于系統(tǒng)高峰負荷期間運行的邊際發(fā)電機組（一般是柴油發(fā)電機組）的投資成本，考慮投資回收周期、系統(tǒng)備用率、貨幣貼現(xiàn)率、通貨膨脹指數(shù)、匯率等因素，確定容量電價。容量電價實施后，智利國家能源委員會每半年根據(jù)匯率、物價變化對容量電價進行一次調(diào)整。
二是確定每臺機組可補償容量。智利國家電力調(diào)度機構(gòu)決定發(fā)電企業(yè)能夠獲得補償?shù)娜萘?。智利的容量補償機制并不是簡單地直接補償發(fā)電企業(yè)的裝機容量，而是由智利國家電力調(diào)度機構(gòu)按照一套完整的法定方法決定發(fā)電機組在負荷高峰時的可用容量，定義為可補償容量。發(fā)電機組根據(jù)其可補償容量及可用性獲得月度容量補償，發(fā)電企業(yè)的總收入等于其電能量收入和容量收入之和。
三是進行容量補償費用結(jié)算。智利國家電力調(diào)度機構(gòu)只提供容量補償?shù)那逅阋罁?jù)，發(fā)電企業(yè)自行進行容量補償結(jié)算，發(fā)電企業(yè)依照可補償容量獲得容量補償，同時發(fā)電企業(yè)也按照購售電合同在系統(tǒng)負荷最高時段的用電負荷來支付相應(yīng)的容量費用。
國外容量機制設(shè)計比較分析
合理的電源容量機制能夠引導(dǎo)在適當(dāng)位置建設(shè)適當(dāng)類型和適當(dāng)水平的發(fā)電容量，降低相應(yīng)能量市場所存在的風(fēng)險和市場力。上述三種機制的優(yōu)缺點如下：
稀缺電價機制：理論上講，稀缺定價機制需要的監(jiān)管干預(yù)措施是最少的，其市場設(shè)計也簡單透明。在單一電能量市場中，不需要規(guī)定容量需求，系統(tǒng)可靠性和電源投資水平由市場參與者根據(jù)市場條件而非法規(guī)要求來確定。同時，該方法不需要依賴額外的機制來支付容量。但是，這種方法可能會出現(xiàn)負荷削減現(xiàn)象或價格飆升現(xiàn)象，其實現(xiàn)長期發(fā)電容量充裕性的能力仍然面臨巨大的不確定性和公共政策風(fēng)險，這對于政策的制定者、執(zhí)行者，以及市場參與者都是嚴(yán)峻的考驗；稀缺電價仍僅反映短時的供需，會給系統(tǒng)長期容量充裕以及發(fā)電投資帶來較大的風(fēng)險。此外，失負荷價值和稀缺定價機制仍需通過類似行政的手段確定，計算困難。
容量市場機制：容量市場以市場競爭的方式形成容量價格實現(xiàn)發(fā)電容量成本回收，是競爭性電力市場的有機組成。容量市場機制有一個目標(biāo)容量水平，且容量價格在不同的容量需求變化下產(chǎn)生波動，有利于發(fā)電企業(yè)根據(jù)負荷變化情況進行投資決策，也使得平均投資成本不會過高，最終降低終端用戶的電價。但是，該機制的核心是裝機容量需求曲線，表征容量電價與總?cè)萘康暮瘮?shù)關(guān)系。該曲線主要根據(jù)過去的運營經(jīng)驗制定，主觀隨意性較大，如果不能如實地動態(tài)反映在不同容量充裕度水平下發(fā)電容量的真實價值，對最終市場形成的容量電價水平影響極大。同時，容量市場的設(shè)計在理論與實踐上均需進一步完善，需要在系統(tǒng)預(yù)測、市場管控等方面具備較扎實的基礎(chǔ)。因此，在當(dāng)前我國電能量市場建設(shè)仍處在起步摸索的階段，進一步建立容量市場缺乏必要的技術(shù)儲備，存在較大的障礙。
容量補償機制：容量補償機制是對發(fā)電企業(yè)的裝機容量或可用容量進行直接補償以刺激發(fā)電投資的方法。在該機制下，由政府或監(jiān)管機構(gòu)根據(jù)負荷預(yù)測、對用戶停電損失的評估、要求的系統(tǒng)可靠性水平和發(fā)電機組的可用性等因素，確定容量電價。發(fā)電企業(yè)按其裝機容量或可用容量獲得收入，所能引導(dǎo)出的裝機容量大小由市場確定，成本由用戶承擔(dān)。實踐中，容量補償機制通常是在政府相關(guān)主管部門的指導(dǎo)下，通過對單位容量補償標(biāo)準(zhǔn)和各發(fā)電機組可補償容量的核算，實現(xiàn)對發(fā)電容量成本的合理補償。該機制具備較好的理論基礎(chǔ)，國內(nèi)外均有成功實踐，可以促使發(fā)電企業(yè)保持機組的可用性，促進電能市場競爭，能夠有序引導(dǎo)發(fā)電容量投資，優(yōu)化資源配置。其主要缺點在于類似核定容量電價，“市場化”的味道可能不足。
世界多數(shù)國家和地區(qū)電力市場建設(shè)實踐均表明，在建立競爭性電力批發(fā)市場的過程中，配套相應(yīng)的電源側(cè)容量機制，能夠給予發(fā)電容量投資回收一個相對穩(wěn)定的預(yù)期，起到保障電力現(xiàn)貨市場的平穩(wěn)運行和中長期交易的正常開展的重要作用。前述三種容量機制具有明顯的適用條件，稀缺定價機制要允許系統(tǒng)短時出現(xiàn)極高的價格尖峰，主要適用于社會對高電價風(fēng)險承受力強的地區(qū)。容量市場以市場競爭的方式形成容量價格實現(xiàn)發(fā)電容量成本回收，是競爭性電力市場的有機組成，主要適用于電能量市場發(fā)展已經(jīng)相對完善的國家或地區(qū)。容量補償機制是在政府相關(guān)主管部門的指導(dǎo)下，通過對單位容量補償標(biāo)準(zhǔn)和各發(fā)電機組可補償容量的核算，實現(xiàn)對發(fā)電容量成本的合理補償，主要適用于電力市場發(fā)展初期，經(jīng)濟社會和金融市場仍欠發(fā)達的地區(qū)。
立足我國基本國情，結(jié)合我國電力市場發(fā)展進程，容量補償機制可作為我國現(xiàn)階段發(fā)電容量成本回收機制的選擇，實現(xiàn)向競爭性電力批發(fā)市場的平穩(wěn)過渡。未來，隨著國內(nèi)電力市場環(huán)境的逐步成熟，可在取得的實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上，探索更加適合我國國情的容量成本回收機制和方法。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2020年1期，作者陳大宇供職于華能集團有限公司技術(shù)經(jīng)濟研究院。
