基于能源轉(zhuǎn)型的中國特色電力市場建設(shè)的分析與思考
陳國平，梁志峰，董昱
DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.191382
1、項目背景
當(dāng)前，我國正處于能源清潔轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，我國可再生能源裝機(jī)規(guī)模和發(fā)展速度均居世界第一。預(yù)計到2050年之前，我國風(fēng)電和太陽能發(fā)電裝機(jī)還將保持快速發(fā)展態(tài)勢，可再生能源在電力生產(chǎn)中將逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。與此同時，我國電力市場改革穩(wěn)步推進(jìn)。在能源轉(zhuǎn)型的大背景下，不能直接照搬國外電力市場建設(shè)模式，而是要更好地發(fā)揮我國體制、機(jī)制優(yōu)勢，不斷滿足用電負(fù)荷日益增長和可再生能源快速發(fā)展需要。這就迫切要求加快研究和構(gòu)建適合中國國情的中國特色電力市場。
2、論文所解決的問題及意義
本文總結(jié)了我國能源轉(zhuǎn)型發(fā)展趨勢，從空間和時間兩個維度分析了水電及新能源運(yùn)行特性對電力市場運(yùn)作的影響，介紹了相關(guān)市場化建設(shè)實踐和面臨的挑戰(zhàn)，提出了中國特色電力市場建設(shè)基本原則與關(guān)鍵問題。對我國能源轉(zhuǎn)型下電力市場建設(shè)具有一定的指導(dǎo)意義。
3、論文重點內(nèi)容
（1）水電運(yùn)行特性對電力市場影響分析。從來水情況看，受季風(fēng)氣候影響，我國各流域來水主要集中在6—8月，汛期水量占全年的70%~80%。從電力電量看，來水分布極不均衡，枯期發(fā)電能力不足，汛期發(fā)電富裕。2019年四川地區(qū)汛期日發(fā)電量均值是日用電量均值的2倍，如圖1所示。從調(diào)節(jié)能力看，年調(diào)節(jié)及以上水庫比例較低，水電站調(diào)節(jié)性能整體不強(qiáng)，難以準(zhǔn)確預(yù)測中長期發(fā)電量。
圖1 2016—2019 年四川水電逐日平均出力過程
水電參與電力市場面臨的主要困難：我國水電承擔(dān)綜合利用任務(wù)較多，發(fā)電的靈活調(diào)節(jié)能力受到限制；各流域梯級電廠多，投資主體多，同一梯級水電站發(fā)電量相互制約等。
（2）新能源運(yùn)行特性對電力市場影響分析。從年度和月度電量安排來看，新能源長期電量預(yù)測準(zhǔn)確度低且電量貢獻(xiàn)度低，難以準(zhǔn)確預(yù)留新能源消納空間。新能源“大裝機(jī)、小電量”特征突出。以2019年為例，國網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)占到總裝機(jī)的10.9%、11.4%，風(fēng)電、光伏發(fā)電量僅占總發(fā)電量的5.7%和3.5%。從日前發(fā)電計劃安排來看，新能源在用電負(fù)荷尖峰時刻電力貢獻(xiàn)度低且存在預(yù)測偏差，難以精準(zhǔn)安排次日開機(jī)方式。新能源在負(fù)荷尖峰時刻往往出力不足。圖2、圖3為國網(wǎng)負(fù)荷創(chuàng)新高日的風(fēng)電、光伏出力情況，早高峰時段風(fēng)電出力僅為負(fù)荷的2.8%，晚高峰時段光伏出力基本為零。從日內(nèi)新能源出力特性來看，其波動性隨著裝機(jī)增加而增大，對電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力要求越來越高。2019年，國網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)新能源出力日內(nèi)最大波動達(dá)11307萬kW，占負(fù)荷19.1%。
圖2 負(fù)荷創(chuàng)新高時風(fēng)電出力情況
圖3 負(fù)荷創(chuàng)新高時光伏出力情況
新能源參與電力市場面臨的困難主要有：新能源月度電量預(yù)測偏差較大，加劇了省內(nèi)市場調(diào)節(jié)壓力；新能源日前功率預(yù)測準(zhǔn)確度(絕對偏差)偏低，難以精確確定日前出力曲線和開機(jī)方式；新能源日內(nèi)波動性和隨機(jī)性對電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力提出更高要求。
（3）促進(jìn)能源清潔轉(zhuǎn)型的市場化建設(shè)實踐
一是不斷完善電力市場基本規(guī)則體系，提出了“統(tǒng)一市場、兩級運(yùn)作”的市場模式和發(fā)展路徑。
二是在省間高效利用特高壓大電網(wǎng)輸電能力，在省內(nèi)積極組織新能源市場化交易，新能源交易規(guī)?？焖僭鲩L。2019年，公司經(jīng)營區(qū)新能源省間、省內(nèi)交易電量分別為880億千瓦時、3690億千瓦時，同比增長22%、16%。
三是中長期交易與現(xiàn)貨交易相結(jié)合，構(gòu)建“競價撮合+余量出清”跨省區(qū)富裕可再生能源現(xiàn)貨交易體系，2019年現(xiàn)貨交易電量累計53億千瓦時，提高新能源利用率1個百分點。
四是不斷豐富新能源市場化交易品種，積極研究新能源優(yōu)先替代、自動出清、打捆交易和利益調(diào)節(jié)機(jī)制，規(guī)范全周期、全品種、全流程交易組織，確保新能源送得出、落得下。
（4）我國電力市場建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)
一是電網(wǎng)安全風(fēng)險突出。主要表現(xiàn)在：缺乏轉(zhuǎn)動慣量以及調(diào)頻、調(diào)壓能力不足，安全防御難度加大；發(fā)生連鎖性故障的風(fēng)險突出，系統(tǒng)穩(wěn)定特性更加復(fù)雜等。
二是電力供應(yīng)保障難度加大?？稍偕茉窗l(fā)電出力具有季節(jié)性、隨機(jī)性和波動性，特別風(fēng)光發(fā)電出力對負(fù)荷高峰支撐不足。2019年12個省級電網(wǎng)的新能源日出力最大波動超過本省電網(wǎng)日平均負(fù)荷的30%，最高達(dá)98%。
三是可再生能源消納矛盾凸顯。水電來水集中在汛期、風(fēng)力發(fā)電集中在春秋兩季，在時間維度上存在不均衡現(xiàn)象。新疆、甘肅、四川等地消納矛盾突出。
四是多方利益主體矛盾突出。部分機(jī)組無法在市場中獲益，參與積極性不足。同一梯級的水電站發(fā)電量相互制約，參與市場競爭時會互相影響。
4、基本原則和關(guān)鍵問題
以有利于能源清潔轉(zhuǎn)型，服務(wù)于清潔能源發(fā)展和消納為前提，本文提出中國特色電力市場建設(shè)基本原則：
必須有利于推動能源清潔低碳、安全高效轉(zhuǎn)型。應(yīng)充分發(fā)揮我國特高壓領(lǐng)域國際領(lǐng)先優(yōu)勢，進(jìn)一步完善跨省交易機(jī)制，解決源荷逆向分布不均問題。
必須有利于提高電力安全保障水平。合理的電力市場機(jī)制應(yīng)發(fā)揮引導(dǎo)和推動作用，優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，更好地適應(yīng)可再生能源發(fā)展和高效利用。
堅持市場化手段推動可再生能源大范圍優(yōu)化配置。構(gòu)建跨省區(qū)和省內(nèi)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的市場機(jī)制，打破省間壁壘；通過政府宏觀政策加以引導(dǎo)，更好地發(fā)揮市場調(diào)節(jié)作用，保障清潔資源大范圍優(yōu)化配置。
深挖市場潛力以推動能源高效轉(zhuǎn)型。能源清潔轉(zhuǎn)型是龐大的系統(tǒng)性工程，需要充分發(fā)揮市場對資源配置的決定性作用，共同推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)模式變革。
協(xié)調(diào)多方訴求以推動行業(yè)共同發(fā)展。能源清潔轉(zhuǎn)型關(guān)乎電網(wǎng)和發(fā)電企業(yè)、電力用戶和制造商等多方利益，應(yīng)合理分配利益，吸引各方投資、共同參與。
同時，指出了建設(shè)中國特色電力市場主要面臨的關(guān)鍵問題：
進(jìn)一步完善電力市場化頂層設(shè)計。 首先應(yīng)立足基本國情，滿足能源轉(zhuǎn)型和安全生產(chǎn)要求；其次，開展市場化建設(shè)路徑研究；最后，堅持“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理”原則，有序協(xié)調(diào)源網(wǎng)發(fā)展，引導(dǎo)傳統(tǒng)電源提高調(diào)節(jié)能力，實現(xiàn)大范圍消納和安全運(yùn)行。
充分利用市場屬性發(fā)現(xiàn)電力商品價格。電力商品的價格發(fā)現(xiàn)是電力市場設(shè)計的核心內(nèi)容。建立充分競爭的電力市場，利用以市場發(fā)現(xiàn)價格、以價格引導(dǎo)電力資源配置，實現(xiàn)市場決定電價和發(fā)用兩側(cè)的資源最優(yōu)配置，促進(jìn)消納和社會福利最大化。
推進(jìn)多類型能源結(jié)構(gòu)的競爭性電力市場建設(shè)。逐步形成由市場供需和邊際成本決定市場價格的機(jī)制，通過競爭方式安排各類機(jī)組的發(fā)電次序，取消發(fā)電量計劃管理制度，推進(jìn)多類型能源競爭的電力市場。
促進(jìn)省間大范圍資源優(yōu)化配置和電力消納。建立開放的全國性電力市場，以跨區(qū)跨省交易平臺為突破口，以放松價格管制為前提，涉及省份的發(fā)電、用戶等市場主體開展報價和自主交易，逐步打破省間壁壘。
加強(qiáng)省間輸電中市場電成分和優(yōu)先發(fā)電成分協(xié)調(diào)。隨著市場化電量規(guī)模擴(kuò)大和優(yōu)先發(fā)購電比例不斷增加，直接交易與清潔能源爭搶輸電通道等矛盾日益突出。需合理確定優(yōu)先發(fā)購電比例，明確清潔電量預(yù)留、輔助服務(wù)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)等，逐步完善市場機(jī)制。
探索引入容量市場和完善輔助服務(wù)市場，有助于改變傳統(tǒng)火電行業(yè)的規(guī)模擴(kuò)張驅(qū)動和發(fā)展模式，更加注重提高自身靈活性，促進(jìn)各類電源通過新技術(shù)應(yīng)用提高發(fā)電控制和調(diào)節(jié)能力，緩解風(fēng)光水火矛盾。
引文信息
陳國平，梁志峰，董昱. 基于能源轉(zhuǎn)型的中國特色電力市場建設(shè)的分析與思考[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報，2020,40(2)：369-378.
Chen Guoping, Liang Zhifeng, Dong Yu. Analysis and Reflection on the Marketization Construction of Electric Power With Chinese Characteristics Based on Energy Transformation [J]. Proceedings of the CSEE, 2020,40(2)：369-378 (in Chinese).
