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        新型電力系統下可再生能源如何參與電力市場

        作者:朱嬋霞 等 來源:電聯新媒 發布時間:2023-03-01 瀏覽:

        中國儲能網訊:建議我國可根據不同地區現貨市場試點情況穩妥推進可再生能源發電進入現貨市場,完善相關交易規則,積極推動可再生能源發電預測出力準確性方面的能力建設,鼓勵可再生能源電力相關市場主體提供輸電、計量和交易結算等技術支持。

        2022年5月14日,國務院辦公廳印發《關于促進新時代新能源高質量發展的實施方案》(國辦函〔2022〕39號),提出要穩妥推進新能源參與電力市場交易??稍偕茉慈绾斡行⑴c電力市場實現更合理的配置是當前一個重要問題。

        國外可再生能源

        參與電力市場分析

        國外通常是在國家層面先推出相關的法律法規來激勵和促進可再生能源的發展,并提出比較具體的發展目標作為要求。同時建立了相對成熟的電力市場機制和相應的管理體制具體落實可再生能源參與電力市場,可再生能源在政策和市場機制配套下具備良好的發展環境,可再生能源的發展取得了較為不錯的成效,2021年德國和英國的風、光裝機比例都已接近或超過整體裝機總量的一半,風、光發電量占比也接近或超過整體發電量的1/4。

        德國可再生能源參與電力市場分析

        德國在可再生能源發展初期階段,就頒布了《可再生能源法(EEG)》。這是推動德國可再生能源電力發展的重要政策推手,先后引入了可再生能源固定電價、財政補貼、招標制度等多種不同形式的配套制度和市場化激勵機制,并且在可再生能源發展的過程中,根據實際發展情況,《可再生能源法》不斷滾動修訂具體的目標和執行方式以適應技術的發展和市場的調整,從而更加有效地發揮法律法規的頂層引導和規范作用。

        德國工業發達,煤炭資源豐富,曾經長期依賴煤電,能源轉型和碳減排任務艱巨。德國發展可再生能源最早期是實行固定電價政策,主要是以可再生能源的發電成本確定上網電價為原則??稍偕茉窗l展的空間來源于利潤和技術兩個方面,利潤主要來自固定補貼和EEG附加費,技術配套方面則獲得了強制入網和優先并網權。在固定電價的政策機制下,可再生能源的收益有穩定的保障,在一定程度上促進了其在德國的快速發展,可再生能源所占比率從2000年的6%上升到2014年的28%。但由于可再生能源其自身的波動性、不確定性高等特點,整個電力系統、特別是電網承擔了電量平衡方面的較多風險,該政策主要適用于可再生能源滲透率不高的場景。

        當德國可再生能源發展到一定程度時,由于德國的電力市場未設置容量市場,會出現尖峰高電價、負電價等較為強烈的市場價格信號,給市場機制的設計帶來挑戰。為提高可再生能源開發過程中的補貼利用率,德國在可再生能源的發展政策中引入了招標制度,并規定了每年各類可再生能源發電裝機容量的投標量,提高了可再生能源發展過程中的市場化程度。在此過程中,德國對可再生能源的補貼政策曾經有所反復,相繼經歷了扶持、補貼退坡和繼續扶持的不同階段,一定程度上反映了可再生能源在發展過程中與電力系統安全穩定、社會整體效益等相關方面的博弈,同時也反映了德國可再生能源發展過程中政策的靈活性,一直在根據可再生能源自身技術的發展和國家整體戰略目標進行不斷地優化和調整,以更好地推進可再生能源的良性生態發展,充分發揮配套機制、策略的激勵作用,以促進可再生能源及電力系統技術的迭代更新。

        英國可再生能源參與電力市場分析

        英國在鼓勵可再生能源發展政策方面,先后有非化石燃料公約、公共事業法、可再生能源義務制度、上網電價補貼、差價合約等激勵手段。在英國可再生能源發展的不同階段中,這些政策各自起到了不同的作用,其中可再生能源義務制度是較為典型的可再生能源配額制形式,在電量中明確規定了可再生能源的比例,為可再生能源發電的發展留好了市場空間,并在一定程度上促進了其發展。

        可再生能源義務制度實施的同時同步建立了可再生能源證書(綠證)市場,使得可再生能源發電商利潤空間來源于向批發電力市場出售電力和出售綠證的收入。由于裝機規模小的可再生能源發展空間較小,英國隨后補充實施了上網電價補貼制度,以推動裝機容量規模較小的可再生能源發電市場有合適的生存空間,包括不超過5兆瓦的水電、光伏發電、風電和生物質發電,激勵了一部分對小規??稍偕茉促Y源的開發利用。在可再生能源義務制度政策下,成本風險可控、技術發展成熟的可再生能源發電在英國得到了較好的發展,可再生能源占總發電量的比例在2017年達到了29.6%,其中風力發電占比11.6%,海上風力發電占比6.2%。但是由于英國自身氣候地理條件限制,加之政治因素的影響及綠證、補貼等制度成本和交易成本的不斷上升,英國的可再生能源義務制度及配套機制對可再生能源發展目標、結構優化、技術促進、投資決策等方面的貢獻度漸趨平緩,適用程度逐漸減弱。2017年后英國的可再生能源配額制政策取消,不再發放可再生能源義務證書,但已發證書依然保留20年有效期,給執行過的制度優惠留下了一定期限的延續性。

        英國在2014年開始實施差價合約機制,可再生能源通過競價的方式參與電力市場,可再生能源發電商與政府指定的差價合約訂約方簽訂差價合約,并規定執行電價。以英國大不列顛地區日前市場各小時的區域電價為市場參考電價,當市場參考電價低于執行電價時,由政府向發電商補貼電力售價與執行價之間的差價;當參考電價高于執行電價時,發電商需要向政府退還差價。差價合約一定程度上保障了可再生能源的收益,促進相關投資,同時引入競爭,有效降低了高電價的發生機率。由于英國本身地理條件約束,電網網架相對薄弱,并且燃煤電站和老舊核電機組正在逐步關停、可再生能源比例不斷增加,電源可靠性裕度不夠,英國建立了容量市場以維護電力系統的安全穩定運行。

        2022年4月,英國公布了新的能源安全戰略,該戰略提出,到2030年英國95%的電力將來源于低碳能源。英國具有廣闊的海岸線資源,發展海上風電成為英國發展可再生能源的重要方向。在最新的能源安全戰略中,英國計劃到2030年海上風電裝機容量達到50吉瓦,氫能發電裝機達10吉瓦,到2035年太陽能裝機容量增長到70吉瓦,這也意味著英國的電力系統將面臨著更高滲透率的可再生能源場景和更高不確定性的電源出力。在能源電力轉型的過程中,英國政府也在出臺持續推動與可再生能源密切相關的電力市場政策,如促進企業長期購電協議簽訂、加強可再生能源收入預期、可靠容量等方面的更新和調整,以達成電力系統脫碳的目標。

        我國可再生能源

        參與電力市場發展分析

        我國于2005年通過了《中華人民共和國可再生能源法》,并于2009年進行了一次修正,該法規定了國家實行可再生能源發電全額保障性收購制度。2016年國家發改委印發了《可再生能源發電全額保障性收購管理辦法》,該辦法規定了可再生能源發電全額保障性收購,是指電網企業(含電力調度機構)根據國家確定的上網標桿電價和保障性收購利用小時數,結合市場競爭機制,通過落實優先發電制度,在確保供電安全的前提下,全額收購規劃范圍內的可再生能源發電項目的上網電量。2019年,國家發展改革委、國家能源局聯合印發了《可再生能源電力消納保障機制的通知》,其中對可再生能源的消納責任主體作了進一步約束:電網企業、獨立售電公司、擁有配電網運營權的售電公司承擔與其年售電量相對應的消納量;通過電力批發市場購電的電力用戶和擁有自備電廠的企業承擔與其年用電量相對應的消納量。同時,該通知也明確了在電力市場中,承擔消納責任的市場主體需要向電力交易機構作出履行可再生能源電力消納責任的承諾。

        目前,在我國電力市場實際運行中,放開的大部分是火電等常規電源品種,新能源包括風、光等非水可再生能源電量直接參與電力市場的相對較少。我國自2017年以來推出的綠證制度主要是推進可再生能源環境價值參與市場競爭,并在2019年鼓勵綠證可核發的范圍至平價項目。綠證具體的認購價格按照不高于證書對應電量的可再生能源電價附加資金補貼金額,由買賣雙方通過自行協商或者通過競價兩種方式進行確定。各級政府機關、事業單位、社會機構和個人均可成為綠證市場的購買主體,綠證購買后不得二次銷售,綠證對應電量不再享受國家可再生能源電價附加資金的補貼??偟膩砜?,國內實施的以非水可再生能源為主要對象的綠證交易受價格機制影響、自愿市場需求規模有限等因素制約,市場整體活躍度不高。

        三部委在2020年的《關于促進非水可再生能源發電健康發展的若干意見》中,進一步指出自2021年1月1日起實行配額制下的綠色電力證書交易。2021年5月國家可再生能源信息中心正式啟動了平價項目綠證核發工作,以減少補貼與綠證的掛鉤程度,促進綠證交易的市場化程度。截至2021年底,我國風、光可再生能源裝機占比已達26.8%,風、光可再生能源發電量占比已達11.8%,我國可再生能源的發展得到了進一步提升,但也開始出現可再生能源最低消納責任權重指標未完成的省份,可再生能源消納保障機制的實施在部分地區難以落實到位。2021年6月,我國開始試點以風電、光伏等綠色電力產品為標的物、電力中長期交易框架下的綠電交易,將綠電與綠證進行捆綁,為有綠色電力消費需求的市場主體提供了新的電力市場交易品種,同時在自愿綠證交易“證電分離”模式外并行呈現了綠電交易“證電合一”模式,但綠證、綠電交易非水可再生能源發電發展過程中的配額制銜接關系尚不清晰,并且存在條線機制重復的情況。

        在現貨市場方面,2017年國家電網有限公司正式啟動了跨區域省間可再生能源電力現貨交易,有效促進了可再生能源在全國范圍內的優化配置。同時在山西、甘肅等風光資源較為豐富的省份地區,可再生能源電力也開始試點參與現貨交易,探索了“全電力優化、新能源優先”加實時市場熔斷機制、“全電量集中競價”加新能源“報量報價”等市場設計原則,為促進新能源特別是可再生能源的消納,發揮市場的優化配置作用取得了一些成效,但同時也出現了由于可再生能源出力不確定性大、發電峰谷與用電峰谷不匹配而產生的負電價、不平衡費用等現象,需要通過進一步優化現貨市場的設計來加以改善。

        新型電力系統下可再生能源

        參與電力市場建議

        風、光等可再生能源受氣候變化影響明顯,存在出力不確定性高、波動性大等典型問題,導致電力供應緊張、電力系統安全運行不穩定、棄風棄光等實際情況同時存在。建議可從國際經驗中吸取經驗和教訓,探索適合我國可再生能源發展的電力市場相關政策、機制、體制建設,促進電力系統低碳轉型。

        國外可再生能源發展情況較好的國家一般都是通過明確的規劃引領,加上強制性的配額制,確定長期建設目標和分年實施計劃,并積極引入招標競爭機制選擇投資方,同時會根據可再生能源不同發展階段調整固定電價、差價合約、溢價補貼等不同的激勵方式或價格機制作為配套,以提高可再生能源建設投資的積極性。建議我國可根據不同地區可再生能源資源稟賦情況、技術發展利用情況等,推動完善各地可再生能源發展規劃滾動編制機制,并出臺適合本地區可再生能源發展的配套政策,在此基礎上合理確定短期、中長期可再生能源的建設規模。在可再生能源建設投資方面有序引入競爭機制,對大型風電、太陽能發電項目,可通過集中招標等形式選擇投資方。

        在可再生能源市場交易方面,國際經驗做法是鼓勵可再生能源發電參與中長期市場交易和現貨交易。中長期市場提前鎖定收益,現貨市場助力挖掘更高的市場價值,形成可再生能源發電不斷調整出力、匹配負荷的發展機制,激勵可再生能源發電不斷提升負荷預測和管理水平。建議我國可根據不同地區現貨市場試點情況穩妥推進可再生能源發電進入現貨市場,完善相關交易規則,積極推動可再生能源發電在預測出力準確性方面的能力建設,加強可再生能源相關市場主體與氣象機構的合作,鼓勵可再生能源電力相關市場主體提供輸電、計量和交易結算等技術支持,探索建設基于區塊鏈等技術應用的交易平臺,支持分布式發電(含儲能)與同一配電網內的電力用戶通過電力交易平臺就近進行交易??稍偕茉窗l電進入現貨市場可配套采取“溢價”補貼或差價合約的方式,規避市場價格波動風險,并給予適當的激勵。

        國際上一般還通過完善的輔助服務市場為高比例可再生能源的電力系統調節提供支撐,為靈活性手段的應用引入市場競爭機制。在系統容量充裕度提升方面,各國因國情、資源稟賦等因素采取了不同的處理方式,如建立容量市場、采用容量補償機制等。同時還通過綠證市場、碳市場等關聯市場對可再生能源的發展起到直接或間接的促進和激勵作用。建議我國可建設以實時報價為基礎或以招標為基礎的調頻、調峰、調壓、快速爬坡、黑啟動等輔助服務市場。輔助服務市場主體可包括傳統電源、靈活負荷、儲能、區域性質的虛擬電廠等多元化的靈活資源。建議對于沒有享受“溢價”等補貼的可再生能源發電,可加入綠證市場,形成合理的綠色價值收益。在電力市場與碳市場銜接方面,逐步完善電-碳市場的頂層設計,實現相關數據和機制的貫通,在促進綠色電力發展的同時,一方面要厘清綠電交易和綠證交易之間的銜接關系;另一方面也要避免綠電交易、綠證交易等環境收益再以其他形式在碳市場售賣??梢詧@區為試點單位進行分布式光伏的整體開發,培育分布式能源聚合商、綜合能源服務商,整合分布式能源打捆參與綠電交易。

        本文系《中國電力企業管理》獨家稿件。作者系國網(蘇州)城市能源研究院朱嬋霞、奚巍民、陳倩、周佳偉、潘杭萍。

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        關鍵字:電力市場

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