中國儲能網(wǎng)訊：中國已經(jīng)成為世界第一水力發(fā)電大國。截至2017年，我國水力發(fā)電總裝機34359萬千瓦，占總發(fā)電裝機19.3%。中國水資源具有地區(qū)分布不均的特點?，F(xiàn)行的水電跨區(qū)跨省直流輸送方式大多按照電站自身的運行要求或者送端電網(wǎng)的電力盈余情況安排輸送計劃，很少顧及發(fā)電區(qū)域水文條件和受端電網(wǎng)的用電需求。巴西電力工業(yè)改革充分，電力市場健全。為分攤水文氣象風險，巴西監(jiān)管部門設(shè)計了發(fā)電電能調(diào)劑機制，為避免水電保證出力缺額風險，還設(shè)計了GSF機制，確保巴西水力發(fā)電商監(jiān)管收入穩(wěn)定，同時保證水力發(fā)電資源有效利用。在電力市場逐漸完善的基礎(chǔ)上，合理借鑒巴西水電發(fā)電電能調(diào)劑機制，有助于提高水電利用效率。
巴西電力及水電行業(yè)概況
上世紀前半葉，巴西電力行業(yè)參與者多為美國等外國能源公司。60至80年代，巴西的水力發(fā)電逐漸成為國內(nèi)基礎(chǔ)能源，國內(nèi)能源公司在政府的支持下推動水電國有化，并興建伊泰普等大型公共水電工程。隨后，由于巴西政治環(huán)境的轉(zhuǎn)變，國有化進程停滯，巴西形成私有和國有共同運營水電系統(tǒng)的局面。
2004年，巴西政府提出在電力領(lǐng)域重建新的電力工業(yè)管理機制，在已有制度的基礎(chǔ)上，通過制定全國電力行業(yè)十年規(guī)劃，形成不同部門分工管理不同領(lǐng)域：國家能源政策委員會（CNPE）負責電力領(lǐng)域中長期計劃的制定；國家電力監(jiān)管局（ANEEL）負責電力市場監(jiān)管、技術(shù)和監(jiān)測評估電力供給的安全性；全國電力調(diào)度中心（ONS）負責國家聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（SIN）的調(diào)度運行；電力能源商會（CCEE）負責電力市場的交易與結(jié)算。新的電力工業(yè)管理機制確保電力供給的安全，電價的穩(wěn)定適中，建立起可靠的大型水電和覆蓋全國的電網(wǎng)，使巴西電力行業(yè)成為社會發(fā)展的有力支撐。
目前，巴西電源結(jié)構(gòu)以水電為主。截至2017年5月，全國近80%的電力需求由水力發(fā)電供給，其中大型水電發(fā)電裝機為8600萬千瓦，共計158座在運水電站，另有9座在建和26座計劃建設(shè)。2017年巴西發(fā)電裝機情況如表 1所示。
巴西輸電網(wǎng)絡(luò)主要由全國聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和部分獨立電網(wǎng)構(gòu)成，而全國聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)連接了全國主要發(fā)電站和絕大多數(shù)用電地區(qū)（一般分為南部、東南部、中西部、東北部和北部），總長度累計達到10.3萬千米，電壓等級在230至750千伏之間，輸電比例達到全部發(fā)電量的98.3%。而獨立電網(wǎng)主要分布在亞馬遜地區(qū)。根據(jù)巴西全國電力調(diào)度中心公布的數(shù)據(jù)顯示，大部分輸電線路都集中在東南部、南部和東北部主要城市。伊泰普水電站等主要大型水電站與東南部主要用電區(qū)域通過幾條超高壓輸電線路連接。
巴西水電電能調(diào)劑機制
發(fā)電項目電能調(diào)劑機制
發(fā)電電能調(diào)劑（以下簡稱MRE）機制是巴西監(jiān)管部門為發(fā)電商分攤水文氣象風險，而特別設(shè)計的調(diào)劑機制。所有統(tǒng)調(diào)水電站和所有受益于燃料補償成本計劃的火電廠均為MRE機制的成員。
發(fā)電電能調(diào)劑機制的基本目標是只要成員整體出力達到其保證出力總額，那么每位成員均能確保屬于自己保證出力的那部分收入，而每位成員的最大可簽約出力小于等于其保證出力，因此各MRE成員可依照各自簽訂的保證出力合約獲得穩(wěn)定的收益。
各個電廠的有效出力，由巴西國家電力調(diào)度中心根據(jù)負荷需求與水文狀況綜合決定。利用MRE機制進行電能分攤的基本原則是用超發(fā)電電廠超發(fā)出力補足欠發(fā)電電廠保證出力的缺額，如圖1所示。
調(diào)整第一步是各區(qū)域市場MRE成員優(yōu)先進行區(qū)域內(nèi)電能調(diào)劑。巴西電力市場根據(jù)用電區(qū)域，一般分為南部、中部、東北部和北部四個區(qū)域市場。處于同一區(qū)域市場的發(fā)電商1和發(fā)電商2，若發(fā)電商1有效發(fā)電量高于其保證出力，發(fā)電商2有效發(fā)電量低于其保證出力，則發(fā)電商1高出保證出力的額外發(fā)電量降由發(fā)電商2購買，以彌補其保證出力缺額。處于另一區(qū)域市場的發(fā)電商3和發(fā)電商4之間，同樣通過區(qū)域內(nèi)電能調(diào)劑滿足各自的保證出力。區(qū)域市場內(nèi)電能調(diào)劑優(yōu)先滿足同一區(qū)域市場內(nèi)的發(fā)電商，確保該區(qū)域市場的MRE成員發(fā)電量滿足其保證出力。
第二步為區(qū)域市場之間的MRE成員進行電能調(diào)劑。在完成同一區(qū)域市場內(nèi)電能調(diào)劑前提下，若仍然有發(fā)電商存在保證電量缺額，所缺電量將從其他區(qū)域市場進行調(diào)劑。例如，經(jīng)過區(qū)域市場內(nèi)電能調(diào)劑，發(fā)電商2仍然存在保證電量缺額，而發(fā)電商3仍然擁有額外電量，發(fā)電商2需要從發(fā)電商3購取電量以滿足其保證電量。通過區(qū)域市場間電能調(diào)劑，所有MRE成員之間完成電能調(diào)劑。如果所有MRE成員的總發(fā)電量與其總的保證電量相同，調(diào)劑發(fā)電總量處于平衡狀態(tài)，則通過兩步電能調(diào)劑，所有發(fā)電商的輸出電量都滿足自身的保證電量。
上述平衡狀態(tài)僅是一種假設(shè)情況，實際上，更多的情況是，MRE成員發(fā)電總量大于其保證出力總和，即處于發(fā)電盈余狀態(tài)。當MRE成員總發(fā)電量處于盈余狀態(tài)時，完成電能調(diào)劑之后，總發(fā)電量盈余部分將根據(jù)各發(fā)電商保證出力的比率進行分配。該部分電量被稱為“補充分配電量”，這部分電量將在現(xiàn)貨市場按差額結(jié)算價格進行結(jié)算。換言之，當水力發(fā)電量處在盈余狀態(tài)下，MRE成員之間利益共享。
另一種實際情況，MRE成員發(fā)電總量低于其保證出力總和，即視為虧欠狀態(tài)。雖然虧欠狀態(tài)出現(xiàn)的幾率比較小，但是在完善MRE機制中仍然被視為合理情況。在發(fā)電量虧欠狀態(tài)下，MRE成員總發(fā)電量經(jīng)過調(diào)劑仍然無法滿足各自保證電量。因此，需要將各發(fā)電商保證出力按比例進行調(diào)整，使有效發(fā)電量總額等于保證出力總額。其次，再將實際有效發(fā)電量按照調(diào)整后的保證出力進行電能調(diào)劑。在發(fā)電虧欠狀態(tài)下，保證出力缺額由所有發(fā)電商共同承擔。虧欠狀態(tài)下的電能調(diào)劑模式由圖2所示。
在MRE機制下的電能調(diào)劑統(tǒng)一使用巴西電監(jiān)局規(guī)定的“能源優(yōu)化價格”按月結(jié)算，超發(fā)即為賣出，欠發(fā)即為買入。TEO的定價依據(jù)是只補償電廠的基本運維成本，例如，2015年巴西電監(jiān)局公布能源優(yōu)化價格是11.25雷亞爾/兆瓦時。
MRE機制由監(jiān)管方在定期核算發(fā)電商收入時進行核定，MRE機制不影響發(fā)電商實際發(fā)電量。在MRE機制的作用下，參與電能調(diào)劑的發(fā)電商之間實現(xiàn)利益共享，同時共同承擔缺額風險和損失。在發(fā)電虧欠狀態(tài)下，電能調(diào)劑之后發(fā)電商有效發(fā)電量依然不足，通常需要從現(xiàn)貨市場高價采購電量以彌補保證出力缺額。此外，水力發(fā)電商可通過水電項目GSF機制規(guī)避可能出現(xiàn)的保證出力缺額造成的損失。
水電項目GSF機制
在上述的發(fā)電虧欠狀態(tài)下，參加MRE機制的機組通過能量調(diào)劑仍然無法達到保證出力（例如出現(xiàn)巴西2014年的罕見干旱情況），發(fā)電商保證出力出現(xiàn)缺額，這一缺額被稱為Generation Scaling Factor（GSF），發(fā)電商需要及時購電補足其保證出力要求，并按照現(xiàn)貨市場價格結(jié)算。通常當水力發(fā)電不足時，現(xiàn)貨市場電價處于高位，發(fā)電商將蒙受損失，例如2014年巴西某水電公司由于發(fā)生此類購電，總生產(chǎn)成本為3.34億雷亞爾，相比去年同期上漲260.5%。
此外，在2015年4季度，除了受近年來干旱的影響外，還受到水電商無法預(yù)見的不可控因素影響（例如火電在無調(diào)度令情況下的發(fā)電，以不可調(diào)度的風能為主的后備電能裝機持續(xù)增長等），巴西水力發(fā)電量的下滑。
在上述條件綜合影響下，水電商效益自2013年底開始不斷下滑。2015年，巴西電監(jiān)局發(fā)布巴西包含GSF機制改革的發(fā)電行業(yè)新政策。根據(jù)GSF機制改革政策，參加MRE機制的發(fā)電商可以通過以購買“保險”的方式來化解GSF風險。目前，許多巴西水電商均對其在監(jiān)管市場中簽訂的售電合同購買了這種“保險”，從而確保這些售電協(xié)議能夠在協(xié)議期內(nèi)完全免于GSF風險的影響。
例如，在2015年巴西某水電公司通過購買“保險”化解GSF風險，為自己水力發(fā)電的保證電能支付每年9.5雷亞爾/兆瓦時的保險費。當出現(xiàn)GSF風險時，該發(fā)電商可以得到由保險服務(wù)提供方支付的GSF費用賠付，以對沖現(xiàn)貨市場購電成本，從而規(guī)避GSF風險。目前，該公司將現(xiàn)有水電權(quán)益保證出力779兆瓦的約60%都購買了“保險”，比例為全行業(yè)最高，因此未來60%的保證出力都將免受GSF風險影響，水電商現(xiàn)金流的可預(yù)測性和穩(wěn)定性得以提高。當年，該水電公司通過這種“保險”回收了1.34億雷亞爾的GSF費用，相當于約459兆瓦的監(jiān)管市場保證出力。
值得注意的是，巴西自由市場上銷售的保證出力不能參與該保險機制，但可以采用季節(jié)調(diào)整策略來優(yōu)化保證出力的使用，例如將年保證出力在十二個月中不均勻分配，在電價高的月份多買電。
巴西水電市場對中國水電的啟示
巴西電力市場具有單一性、獨特性，市場監(jiān)管和交易機制相對成熟，并且仍在不斷補充。巴西水電均采用特許經(jīng)營權(quán)招標模式，其中輸電采用監(jiān)管收入上限制，水電收入包括監(jiān)管市場收入、自由市場收入和發(fā)電能量調(diào)劑機制收入。巴西水力發(fā)電約占電網(wǎng)電源70%，具有依賴水文條件等自然條件的特點。在發(fā)電能量調(diào)劑機制保障下，巴西水力發(fā)電商共享利益、分攤風險，水電商之間的競爭得到有效遏制，水力資源得到有效利用。
近年來，中國水力發(fā)電行業(yè)發(fā)展迅速。截至2017年，中國水力發(fā)電總裝機34359萬千瓦，占總發(fā)電裝機19.3%，中國已經(jīng)成為世界第一水力發(fā)電大國。目前，跨省區(qū)水電輸送方式大多按照電站自身運行方式，水力資源利用效率較低。當前，中國推進電力市場改革，交易機制逐步完善。在完善電力市場和發(fā)電商競標機制的基礎(chǔ)上，可參考借鑒巴西水電電能調(diào)劑機制，建立符合自身特點的水電集中協(xié)調(diào)機制，有助于提高中國水力資源利用效率。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2019年12期，作者曲琦、孫曉龍、王雄飛供職于國網(wǎng)國際發(fā)展有限公司
