新型電力系統(tǒng)下可再生能源如何參與電力市場
2022年5月14日,國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于促進新時代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實施方案》(國辦函〔2022〕39號),提出要穩(wěn)妥推進新能源參與電力市場交易。可再生能源如何有效參與電力市場實現(xiàn)更合理的配置是當(dāng)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(guān)的法律法規(guī)來激勵和促進可再生能源的發(fā)展,并提出比較具體的發(fā)展目標(biāo)作為要求。同時建立了相對成熟的電力市場機制和相應(yīng)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(fā)展環(huán)境,可再生能源的發(fā)展取得了較為不錯的成效,2021年德國和英國的風(fēng)、光裝機比例都已接近或超過整體裝機總量的一半,風(fēng)、光發(fā)電量占比也接近或超過整體發(fā)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(fā)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(fā)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(biāo)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(fā)展的過程中,根據(jù)實際發(fā)展情況,《可再生能源法》不斷滾動修訂具體的目標(biāo)和執(zhí)行方式以適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展和市場的調(diào)整,從而更加有效地發(fā)揮法律法規(guī)的頂層引導(dǎo)和規(guī)范作用。
德國工業(yè)發(fā)達,煤炭資源豐富,曾經(jīng)長期依賴煤電,能源轉(zhuǎn)型和碳減排任務(wù)艱巨。德國發(fā)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(fā)電成本確定上網(wǎng)電價為原則。可再生能源發(fā)展的空間來源于利潤和技術(shù)兩個方面,利潤主要來自固定補貼和EEG附加費,技術(shù)配套方面則獲得了強制入網(wǎng)和優(yōu)先并網(wǎng)權(quán)。在固定電價的政策機制下,可再生能源的收益有穩(wěn)定的保障,在一定程度上促進了其在德國的快速發(fā)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(tǒng)、特別是電網(wǎng)承擔(dān)了電量平衡方面的較多風(fēng)險,該政策主要適用于可再生能源滲透率不高的場景。
當(dāng)?shù)聡稍偕茉窗l(fā)展到一定程度時,由于德國的電力市場未設(shè)置容量市場,會出現(xiàn)尖峰高電價、負(fù)電價等較為強烈的市場價格信號,給市場機制的設(shè)計帶來挑戰(zhàn)。為提高可再生能源開發(fā)過程中的補貼利用率,德國在可再生能源的發(fā)展政策中引入了招標(biāo)制度,并規(guī)定了每年各類可再生能源發(fā)電裝機容量的投標(biāo)量,提高了可再生能源發(fā)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(jīng)有所反復(fù),相繼經(jīng)歷了扶持、補貼退坡和繼續(xù)扶持的不同階段,一定程度上反映了可再生能源在發(fā)展過程中與電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定、社會整體效益等相關(guān)方面的博弈,同時也反映了德國可再生能源發(fā)展過程中政策的靈活性,一直在根據(jù)可再生能源自身技術(shù)的發(fā)展和國家整體戰(zhàn)略目標(biāo)進行不斷地優(yōu)化和調(diào)整,以更好地推進可再生能源的良性生態(tài)發(fā)展,充分發(fā)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(tǒng)技術(shù)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(fā)展政策方面,先后有非化石燃料公約、公共事業(yè)法、可再生能源義務(wù)制度、上網(wǎng)電價補貼、差價合約等激勵手段。在英國可再生能源發(fā)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(wù)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(guī)定了可再生能源的比例,為可再生能源發(fā)電的發(fā)展留好了市場空間,并在一定程度上促進了其發(fā)展。
可再生能源義務(wù)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(fā)電商利潤空間來源于向批發(fā)電力市場出售電力和出售綠證的收入。由于裝機規(guī)模小的可再生能源發(fā)展空間較小,英國隨后補充實施了上網(wǎng)電價補貼制度,以推動裝機容量規(guī)模較小的可再生能源發(fā)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(fā)電、風(fēng)電和生物質(zhì)發(fā)電,激勵了一部分對小規(guī)模可再生能源資源的開發(fā)利用。在可再生能源義務(wù)制度政策下,成本風(fēng)險可控、技術(shù)發(fā)展成熟的可再生能源發(fā)電在英國得到了較好的發(fā)展,可再生能源占總發(fā)電量的比例在2017年達到了29.6%,其中風(fēng)力發(fā)電占比11.6%,海上風(fēng)力發(fā)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(wù)制度及配套機制對可再生能源發(fā)展目標(biāo)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、技術(shù)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(fā)放可再生能源義務(wù)證書,但已發(fā)證書依然保留20年有效期,給執(zhí)行過的制度優(yōu)惠留下了一定期限的延續(xù)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(fā)電商與政府指定的差價合約訂約方簽訂差價合約,并規(guī)定執(zhí)行電價。以英國大不列顛地區(qū)日前市場各小時的區(qū)域電價為市場參考電價,當(dāng)市場參考電價低于執(zhí)行電價時,由政府向發(fā)電商補貼電力售價與執(zhí)行價之間的差價;當(dāng)參考電價高于執(zhí)行電價時,發(fā)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(guān)投資,同時引入競爭,有效降低了高電價的發(fā)生機率。由于英國本身地理條件約束,電網(wǎng)網(wǎng)架相對薄弱,并且燃煤電站和老舊核電機組正在逐步關(guān)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(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
2022年4月,英國公布了新的能源安全戰(zhàn)略,該戰(zhàn)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(fā)展海上風(fēng)電成為英國發(fā)展可再生能源的重要方向。在最新的能源安全戰(zhàn)略中,英國計劃到2030年海上風(fēng)電裝機容量達到50吉瓦,氫能發(fā)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(tǒng)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(zhuǎn)型的過程中,英國政府也在出臺持續(xù)推動與可再生能源密切相關(guān)的電力市場政策,如促進企業(yè)長期購電協(xié)議簽訂、加強可再生能源收入預(yù)期、可靠容量等方面的更新和調(diào)整,以達成電力系統(tǒng)脫碳的目標(biāo)。
我國可再生能源參與電力市場發(fā)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(guī)定了國家實行可再生能源發(fā)電全額保障性收購制度。2016年國家發(fā)改委印發(fā)了《可再生能源發(fā)電全額保障性收購管理辦法》,該辦法規(guī)定了可再生能源發(fā)電全額保障性收購,是指電網(wǎng)企業(yè)(含電力調(diào)度機構(gòu))根據(jù)國家確定的上網(wǎng)標(biāo)桿電價和保障性收購利用小時數(shù),結(jié)合市場競爭機制,通過落實優(yōu)先發(fā)電制度,在確保供電安全的前提下,全額收購規(guī)劃范圍內(nèi)的可再生能源發(fā)電項目的上網(wǎng)電量。2019年,國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)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(zé)任主體作了進一步約束:電網(wǎng)企業(yè)、獨立售電公司、擁有配電網(wǎng)運營權(quán)的售電公司承擔(dān)與其年售電量相對應(yīng)的消納量;通過電力批發(fā)市場購電的電力用戶和擁有自備電廠的企業(yè)承擔(dān)與其年用電量相對應(yīng)的消納量。同時,該通知也明確了在電力市場中,承擔(dān)消納責(zé)任的市場主體需要向電力交易機構(gòu)作出履行可再生能源電力消納責(zé)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(guī)電源品種,新能源包括風(fēng)、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(huán)境價值參與市場競爭,并在2019年鼓勵綠證可核發(fā)的范圍至平價項目。綠證具體的認(rèn)購價格按照不高于證書對應(yīng)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(xié)商或者通過競價兩種方式進行確定。各級政府機關(guān)、事業(yè)單位、社會機構(gòu)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(yīng)電量不再享受國家可再生能源電價附加資金的補貼。總的來看,國內(nèi)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(guī)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(guān)于促進非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)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(fā)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(fēng)、光可再生能源裝機占比已達26.8%,風(fēng)、光可再生能源發(fā)電量占比已達11.8%,我國可再生能源的發(fā)展得到了進一步提升,但也開始出現(xiàn)可再生能源最低消納責(zé)任權(quán)重指標(biāo)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(qū)難以落實到位。2021年6月,我國開始試點以風(fēng)電、光伏等綠色電力產(chǎn)品為標(biāo)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(xiàn)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(fā)電發(fā)展過程中的配額制銜接關(guān)系尚不清晰,并且存在條線機制重復(fù)的情況。
在現(xiàn)貨市場方面,2017年國家電網(wǎng)有限公司正式啟動了跨區(qū)域省間可再生能源電力現(xiàn)貨交易,有效促進了可再生能源在全國范圍內(nèi)的優(yōu)化配置。同時在山西、甘肅等風(fēng)光資源較為豐富的省份地區(qū),可再生能源電力也開始試點參與現(xiàn)貨交易,探索了“全電力優(yōu)化、新能源優(yōu)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(shè)計原則,為促進新能源特別是可再生能源的消納,發(fā)揮市場的優(yōu)化配置作用取得了一些成效,但同時也出現(xiàn)了由于可再生能源出力不確定性大、發(fā)電峰谷與用電峰谷不匹配而產(chǎn)生的負(fù)電價、不平衡費用等現(xiàn)象,需要通過進一步優(yōu)化現(xiàn)貨市場的設(shè)計來加以改善。
德國、英國、中國可再生能源電力發(fā)展政策法規(guī)、市場機制分析情況見表。
新型電力系統(tǒng)下可再生能源
參與電力市場建議
風(fēng)、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(dǎo)致電力供應(yīng)緊張、電力系統(tǒng)安全運行不穩(wěn)定、棄風(fēng)棄光等實際情況同時存在。建議可從國際經(jīng)驗中吸取經(jīng)驗和教訓(xùn),探索適合我國可再生能源發(fā)展的電力市場相關(guān)政策、機制、體制建設(shè),促進電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型。
國外可再生能源發(fā)展情況較好的國家一般都是通過明確的規(guī)劃引領(lǐng),加上強制性的配額制,確定長期建設(shè)目標(biāo)和分年實施計劃,并積極引入招標(biāo)競爭機制選擇投資方,同時會根據(jù)可再生能源不同發(fā)展階段調(diào)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(shè)投資的積極性。建議我國可根據(jù)不同地區(qū)可再生能源資源稟賦情況、技術(shù)發(fā)展利用情況等,推動完善各地可再生能源發(fā)展規(guī)劃滾動編制機制,并出臺適合本地區(qū)可再生能源發(fā)展的配套政策,在此基礎(chǔ)上合理確定短期、中長期可再生能源的建設(shè)規(guī)模。在可再生能源建設(shè)投資方面有序引入競爭機制,對大型風(fēng)電、太陽能發(fā)電項目,可通過集中招標(biāo)等形式選擇投資方。
在可再生能源市場交易方面,國際經(jīng)驗做法是鼓勵可再生能源發(fā)電參與中長期市場交易和現(xiàn)貨交易。中長期市場提前鎖定收益,現(xiàn)貨市場助力挖掘更高的市場價值,形成可再生能源發(fā)電不斷調(diào)整出力、匹配負(fù)荷的發(fā)展機制,激勵可再生能源發(fā)電不斷提升負(fù)荷預(yù)測和管理水平。建議我國可根據(jù)不同地區(qū)現(xiàn)貨市場試點情況穩(wěn)妥推進可再生能源發(fā)電進入現(xiàn)貨市場,完善相關(guān)交易規(guī)則,積極推動可再生能源發(fā)電在預(yù)測出力準(zhǔn)確性方面的能力建設(shè),加強可再生能源相關(guān)市場主體與氣象機構(gòu)的合作,鼓勵可再生能源電力相關(guān)市場主體提供輸電、計量和交易結(jié)算等技術(shù)支持,探索建設(shè)基于區(qū)塊鏈等技術(shù)應(yīng)用的交易平臺,支持分布式發(fā)電(含儲能)與同一配電網(wǎng)內(nèi)的電力用戶通過電力交易平臺就近進行交易。可再生能源發(fā)電進入現(xiàn)貨市場可配套采取“溢價”補貼或差價合約的方式,規(guī)避市場價格波動風(fēng)險,并給予適當(dāng)?shù)募睢?/p>
國際上一般還通過完善的輔助服務(wù)市場為高比例可再生能源的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)提供支撐,為靈活性手段的應(yīng)用引入市場競爭機制。在系統(tǒng)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(guān)聯(lián)市場對可再生能源的發(fā)展起到直接或間接的促進和激勵作用。建議我國可建設(shè)以實時報價為基礎(chǔ)或以招標(biāo)為基礎(chǔ)的調(diào)頻、調(diào)峰、調(diào)壓、快速爬坡、黑啟動等輔助服務(wù)市場。輔助服務(wù)市場主體可包括傳統(tǒng)電源、靈活負(fù)荷、儲能、區(qū)域性質(zhì)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(fā)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(shè)計,實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)和機制的貫通,在促進綠色電力發(fā)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(guān)系;另一方面也要避免綠電交易、綠證交易等環(huán)境收益再以其他形式在碳市場售賣。可以園區(qū)為試點單位進行分布式光伏的整體開發(fā),培育分布式能源聚合商、綜合能源服務(wù)商,整合分布式能源打捆參與綠電交易。
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